CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG CẢNH BÁO NGÃ

7



Hình 1.1 Xu hướng di chuyển của nguời già



Ngã có thể xảy ra bởi vì các phản xạ của một người đã thay đổi. Khi con người già, phản

xạ chậm lại. Phản xạ là phản ứng tự động với các kích thích trong môi trường. Ví dụ khi

còn trẻ người ta có thể nhanh chóng phanh xe khi một đứa trẻ chạy ra đường hoặc nhanh

chóng di chuyển ra khỏi con đường khi một cái gì đó vô tình ngã. Lão hóa làm chậm thời

gian phản ứng của một người và làm cho nó khó khăn hơn để lấy lại sự cân bằng của một

người sau một chuyển động đột ngột hoặc thay đổi trọng lượng cơ thể.

Thay đổi trong khối lượng cơ và mỡ trong cơ thể cũng có thể đóng một vai tṛ trong té ngă.

Khi con người già đi, họ bị mất khối lượng cơ bắp bởi vì họ đã trở nên ít hoạt động hơn

theo thời gian. Mất khối lượng cơ, đặc biệt là ở chân, làm giảm sức mạnh của một người

làm cho người ta không thể trèo lên được một chiếc ghế mà không cần sự trợ giúp. Ngoài

ra, khi có tuổi, họ mất mỡ cơ thể đã đệm và bảo vệ khu vực xương, chẳng hạn như hông.

Mất đệm này cũng ảnh hưởng đến lòng bàn chân, rối loạn khả năng của người đó để cân

bằng. Sự mất dần sức mạnh cơ bắp, mà là phổ biến ở người lớn tuổi, nhưng không thể

tránh khỏi, đóng một vai trò quan trọng trong sự té ngã.

Thay đổi thị lực cũng làm tăng nguy cơ té ngã. Giảm tầm nhìn có thể được điều

chỉnh bằng kính. Tuy nhiên, thường các kính hai tròng hoặc có ba tròng khi để khi người

già có thể nhìn các đối tượng khác nhau tuy nhiên nhìn thay đổi qua các tròng cũng làm

mất thăng bằng do thay đổi quá lớn. Điều này làm cho dễ dàng để mất thăng bằng và ngã.

Đối với nhiều người lớn tuổi khác, thay đổi thị lực không thể được sửa chữa hoàn toàn,

ngay cả khi có sự can thiệp hiện đại.

Với sự xuất hiện của hệ thống cảnh báo ngã tạo ra sự phát triển cho dịch vụ cộng

đồng hỗ trợ người lớn tuổi khi họ gặp khó khăn .

Những lợi ích mà hệ thống đem lại :

-



Phát hiện ngã ở người lớn tuổi.



-



Gửi được tin nhắn cho người thân .



8



Từ nhu cầu thực tiễn và lợi ích của xã hội hệ thống cảnh báo ngã của người già gửi tin

nhắn thông báo qua tin nhắn điện thoại, và chuông là rất cần thiết trong một xã hội phát

triển.

Nên trong đề tài này, nhiệm vụ chính là khảo sát được các tư thế, dáng điệu ngã từ đó

ứng dụng cảm biến gia tốc để nhận biết sau đó thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống cảnh

báo ngã của người già gửi tin nhắn thông báo qua tin nhắn điện thoại.

1.3 Các vấn đề đặt ra

Trên thị trường cũng có hệ thống được phát triển một cách hoàn chỉnh bởi các công ty có

kinh nghiệm trong việc chế tạo những sản phẩm dạng này. với một đề tài tốt nghiệp , việc

thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống các vấn đề cần giải quyết là:

- Trước tiên, đó là công nghệ dùng để nhận dạng ngã, cụ thể trong đề tài là nhận dạng ngã

ở người già.

- Trong việc thiết kế và chế tạo các xung tín hiệu phải tương thích để hệ thống hoạt động

được.

- Việc xây dựng thuật toán điều khiển và phương pháp điều khiển đồng bộ cho hệ thống.

- Hệ thống phải tuyệt đối an toàn , có độ tin cây cao

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Hệ thống cảnh báo ngã là một sản phẩm của cơ điện tử, nên trong qua trình làm đề tài đã

áp dụng phương pháp nghiên cứu sau :

-



Nghiên cứu mô hình của các hệ thống có một phần tính năng tương tự.



-



Áp dụng phương pháp luận thiết kế hệ thống:

+ Thiết kế tuần tự và đồng thời .

+ Mô hình hóa phần điện

+ Chế tạo mẫu các chi tiết chưa đảm bảo hoạt động như mong muốn, hoặc

chưa được thiết kế trong các hệ thống thật trước đó, chế tạo mẫu mạch

điện. Sau cùng, chế tạo thật mô hình hệ thống.



1.5 Phạm vi và giới hạn của nghiên cứu

Hệ thống báo ngã cho người già có nhiều tính năng. tuy nhiên trong phạm vi một đề

tài có những giới hạn về thời gian nên hoàn thành đề tài chỉ có thể chế tạo hệ thống báo

ngã có một số tính năng sau:



9



-



Phát hiện ngã



-



Gửi tin nhắn và chuông cho người thân.



CHƯƠNG II :



CÁC CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ LIÊN QUAN



2.1 Mô hình sơ đồ khối chức năng hệ thống cảnh báo ngã.

Hệ thống cảnh báo ngã thực hiện nhiệm vụ phát hiện hiện tượng ngã và gửi tin nhắn cảnh

báo đến người định trước. Như vậy về cơ bản sẽ có hai mô đun chính là phát hiện ngã và

cảnh báo ngã. Ngày nay để đảm bảo hoạt động chính xác của các phần tử thì các thiết bị

kiểm soát và giám sát luôn đi kèm trong các sản phẩm [2]. Từ việc đặt vấn đề trên, chúng

ta thực hiện mô hình hóa các khối chức năng như hình vẽ.



MODUL

ADXL 345



SIM 548



COMPUTER



SPI



UART



UART



MODUL CPU



UART



LCD



5V DC

12V DC

Hình 2.1 Sơ đồ khối chức năng

Trong đó modul ADXL345 chịu trách nhiệm đo gia tốc của đối tượng và gửi giá trị về vi

điều khiển thông qua chuẩn truyền thông SPI. Mô đun Sim 548 có chức năng gửi tin nhắn



10



đến thuê bao của người thân và giao tiếp UART với mô đun điều khiển trung tâm. Màn

hình LCD hiển thị giá trị tức thời của gia tốc chuyển động. Vi điều khiển Atmega 8 giao

tiếp với máy tính thông qua giao diện Visual Basic với truyền thông nối tiếp không đồng

bộ RS232 giúp lưu trữ thông tin và quan sát hiện tượng một cách trực quan.

2.2 Các thiết bị liên quan

2.2.1 Cảm biến đo gia tốc

Hiện nay, các cảm biến gia tốc đa số đều được chế tạo theo công nghệ MEMS, nhờ vậy

kích thước, khối lượng và giá thành các loại cảm biến này trở nên rẻ hơn nhiều so với các

công nghệ chế tạo cũ [2]. Trong phạm vi đề tài thiết bị dùng để phát hiện ngã là cảm biến

gia tốc ADXL345.



Hình 2.2 Cảm biến ADXL345



ADXL345 là một cảm biến nhỏ, mỏng có các tính năng sau:

+ Đo gia tốc 3-trục với độ phân giải cao (13-bit) trong dải đo ±16g.

+ Đầu ra số được xử lý và có thể đọc dữ liệu thông qua các chuẩn giao tiếp là I2C hoặc là

SPI (3 hoặc 4 dây) đều được hỗ trợ trong các dòng vi xử lý phổ thông.

+ Độ phân giải cao (3,9mg / LSB) cho phép đo lường thay đổi độ nghiêng ít hơn 1,0°.

+ Cảm biến cho phép chỉnh được tầm đo +/-2g, +/-4g, +/-8g.

Sơ đồ nguyên lý của cảm biến ADXL345 được mô tả trong hình sau.