Recueil technique électronique

Quatre cartes sont présentes sur l’incubateur :

• Une carte Arduino Mega, positionnée sur la planche supérieure, contrôle les vérins supérieurs — et donc la position des planches latérales.
• Une carte Arduino 101, positionnée sur la planche inférieure, sert à contrôler les vérins inférieurs, qui permettent les mouvements de roulis et de tangage.
• Une carte Arduino Mega 2560, positionnée sur la planche inférieure, mesure le poids du prématuré.
• Enfin, une carte STM Nucléo, positionnée elle aussi sur la planche inférieure, réalise la ballistocardiographie et le traitement du signal en temps réel.

Les deux premières cartes Arduino disposent d’un shield pour permettre l’électronique de puissance, nécessaire au contrôle des vérins.

Pour rappel, les vérins inférieurs agissent sur la paroi inférieure.

Ils sont contrôlés à l'aide d'une carte Arduino 101 et un transformateur. On utilise un accéléromètre intégré à la carte Arduino (qui est elle-même fixée à la planche) pour pouvoir mettre en place une commande des vérins de type PID.

La précision requise pour les angles de roulis et de tangage sera de 0,5°.

En plus des trois capteurs de charge TAL220 (voir partie mécanique), un amplificateur HX711 (pour la mesure du poids du bébé) et AD620 (pour la ballistocardiographie, voir principe plus bas) sont nécessaires pour lire le signal délivré par le transducteur, le convertir en un signal numérique et l’amplifier.

Les signaux issus des capteurs de charge sont convertis en signaux numériques et amplifiés par l’amplificateur HX711. Ces signaux sont ensuite lus par la carte Arduino préalablement calibrée qui les transforme en masse. Ils sont enfin sommés par la carte qui nous donne le poids du bébé.

La ballistocardiographie est une technique permettant de mesurer la fréquence cardiaque à partir de mesures de masse. En effet, la contraction du cœur fait légèrement bouger le corps du bébé, donc son centre de gravité. En ayant accès à la position du centre de gravité, on peut donc en déduire la fréquence cardiaque.

Les signaux sont filtrés par un filtre passe-haut nous permettant d’éliminer la composante continue du signal pour ne garder que les composantes alternatives. Ils sont ensuite amplifiés par l’amplificateur AD620 (qui amplifie plus que le HX711) et analysés par la carte STM32 Nucléo qui permet de retrouver la variation de la position du centre de gravité et de faire la ballistocardiographie.

Notons que, pour cette preuve de concept, les capteurs utilisés ne sont pas aussi précis que ce que demande le cahier des charges et n’offrent pas la précision de 5 g/kg nécessaire pour la ballistocardiographie.