Šajā rakstā mēs vispusīgi apspriežam salīdzinoši precīzu elektronisko sirdsdarbības sensoru ķēdi, ko apstrādā daži diskrēti vadu opamp ķēdes posmi, un pēc tam mēs uzzināsim, kā to var pārveidot, lai izveidotu sirdsdarbības monitora trauksmes ķēdi.
IR fotodiodu sensoru izmantošana
Sirds impulsu noteikšanu pamatā veic divas IR fotodiodes, no kurām viena ir IR raidītājs, bet otra - akceptors.
Infrasarkanie stari, ko izmet raidītāja diode, tiek atspoguļoti no cilvēka pirkstu galu asiņu satura, un tos uztver uztvērēja diode.
Atstaroto staru intensitāte mainās proporcijā, ko nosaka sirds sūknēšanas ātrums un skābekļa līmeņa asinīs atšķirība asinīs.
Iegūtos signālus no infrasarkano staru diodēm apstrādā parādītie opamp posmi, kas faktiski ir pāris identiskas aktīvās zemfrekvences filtru ķēdes, kas noteiktas kā izslēgšanās pie aptuveni 2,5 Hz. Tas nozīmē, ka maksimāli sasniedzamais sirdsdarbības mērīšana būtu ierobežots līdz aptuveni 150 sitieniem minūtē.
Piedāvātajā sirdsdarbības sensora un procesora projektā apstrādei IC1a un IC1b veidā izmantojam IC MCP602. IC ir divējāds opamp, ko ražo mikroshēma.
Ķēdes darbība
Tas ir paredzēts darbam ar atsevišķām piegādēm un tādējādi kļūst ārkārtīgi labvēlīgs apspriestajai shēmai, kurai vajadzētu darboties no vienas 9V šūnas.
Tas arī nozīmē, ka opamp izeja spētu radīt pilnas pozitīvas līdz negatīvas sprieguma svārstības, kas atbilst uztvertajiem sirdsdarbības signāliem no IR diodēm.
Tā kā apkārtējie apstākļi var būt piesārņoti ar daudziem klaiņojošiem signāliem, opampi ir jāimunizē pret visiem šādiem viltus elektriskiem traucējumiem, tāpēc bloķējošie kondensatori parādīto 1uF kondensatoru veidā tiek novietoti pie katra opampa ieejas.
Pirmais opamp ir iestatīts, lai iegūtu 101 pieaugumu, otrais ir identisks pirmajai IC1a konfigurācijai, kā arī tiek iestatīts 101 pastiprinājums.
Tomēr tas nozīmē, ka ķēdes kopējais vai galīgais pieaugums pie izejas tiek iegūts ar iespaidīgu 101 x 101 = 10201, tik liels pieaugums nodrošina perfektu vāju un neskaidru ieejas pulsa impulsu perfektu uztveršanu un apstrādi, kas tiek piegādāti no IR diodes.
Otrā IC1b opamp izejā redzams piestiprināts gaismas diode, kas mirgo, reaģējot uz saņemtajiem sirdsdarbības impulsiem no IR diode stadijas.
Šeit sniegtā lietojumprogramma ir paredzēta tikai atsauces dizaina vajadzībām un nav paredzēta dzīvības glābšanai vai medicīniskai uzraudzībai.
Ķēdes shēma
Kā iestatīt sirdsdarbības sensora ķēdi
Ierosinātā sirdsdarbības sensora, procesora iestatīšana faktiski ir ļoti vienkārša.
Tā kā mēs visi sapratīsim, ka atšķirība starp skābekli bagātinātām asinīm un asinīm bez skābekļa var būt grūti atšķirama un prasa visos aspektos ārkārtēju precizitāti, lai procesors varētu spriest par smalkajām atšķirībām asinsritē un tomēr spētu pārvērsties asinīs. šūpojošās sprieguma izmaiņas izejā.
Lai nodrošinātu perfekti optimizētus IR starus no IR Tx diodes, caur to esošā strāva ir jāierobežo līdz labi aprēķinātai proporcijai tā, lai skābekļa saturošās asinis radītu salīdzinoši lielāku pretestību stariem, lai tie varētu iziet cauri, bet pieļauj relatīvi zemāku pretestības daudzumu stariem asins skābekļa attīrīšanas laikā. Tas atvieglo opamp atšķirt pukstošos sirds impulsus.
To vienkārši izdara, pielāgojot doto 470 omu sākotnējo iestatījumu.
Turiet rādītājpirksta galu pāri pāri D1 / D2, ieslēdziet strāvu un turpiniet pielāgot iepriekš iestatīto, līdz gaismas izejas gaismas diode sāk izteikti mirgot.
Kad tas ir sasniegts, aizzīmogojiet iepriekš iestatīto.
Rādītājpirksta izvietojums virs pievienotajām fotodiodēm
To var izdarīt, lodējot diodes virs PCB noteiktā attālumā, kas ir tikai labs rādītājpirksta galam, lai pilnībā pārklātu diodes izstarojošos galus.
Lai panāktu optimālu reakciju, diodēm jābūt ieslēgtām atbilstoša izmēra necaurspīdīgās plastmasas caurulēs, kā parādīts šajā attēlā:
Nākamajā sadaļā mēs uzzināsim par vienkāršu sirdsdarbības monitoru un trauksmes shēmu, kas īpaši paredzēta vecāka gadagājuma cilvēkiem, lai izsekotu viņu sirds kritisko ātrumu.
Šeit tiek pētīta vienkārša shēma, kuru var izmantot pacienta (vecāka gadagājuma cilvēka) kritiskā sirdsdarbības monitorēšanai, ķēdē ir iekļauts arī trauksmes signāls situācijas norādīšanai. Ideju pieprasīja Raj Kumar Mukherji kungs
Tehniskās specifikācijas
ES ceru, ka tev klājas labi.
Šeit rakstīšanas mērķis ir dalīties ar jums projekta idejā - izstrādāt 'sirdsdarbības monitora trauksmi', kuru var izveidot, izmantojot vispārpieejamas zemu izmaksu sastāvdaļas, un kas radīs skaņas trauksmi ikreiz, kad kāds pulsē. atzīts par nenormālu. Tam jāatbilst arī šādiem nosacījumiem:
a. Kompakts un viegls, tāpēc pārnēsājams
b. Patērē minimālo jaudu, tāpēc vajadzētu darboties 24x7 mēnesi vai divus no pāris AA baterijām vai 9 voltu iepakojuma
c. Jābūt diezgan precīzam tā sniegumā
Es zinu, ka tīklā ir pieejamas daudzas šādas shēmas, taču to veiktspēja un uzticamība ir apšaubāma. Vienība var būt ļoti noderīga, jo īpaši gados vecākiem cilvēkiem (ar / bez sirds slimībām), pacientiem, kuri guļ gultā utt. Kad sirds vai nu sitas ar ātrumu, kas ir lielāks / zemāks par noteikto vidējo sliekšņa vērtību, trauksme skanēs pietiekami skaļi, lai brīdinātu apkārtējos pacientus.
Es ceru, ka mans priekšlikums jums ir skaidrs. Tomēr, ja jums ir kādas šaubas, lūdzu, nometiet man e-pastu.
Paldies,
Ar cieņu,
Raj Kumar Mukherji
Dizains
Iepriekšējā ziņojumā mēs uzzinājām, kā izveidot sirdsdarbības sensora ķēdi ar procesoru, ko var atbilstoši izmantot ierosinātajā kritiskās sirds ritma trauksmes ķēdē.
Šeit sniegtā lietojumprogramma ir paredzēta tikai atsauces dizaina vajadzībām un nav paredzēta jebkādām dzīvības glābšanas vai medicīniskas uzraudzības vajadzībām.
Ķēdes shēma
Atsaucoties uz iepriekšējām diagrammām, mēs varam redzēt pāris ķēdes posmus, no kuriem pirmais ir sirdsdarbības sensors / procesors ar integrētu frekvences reizinātāju, bet otrais - integratora, salīdzinātāja formā.
Augšējā signāla procesora konstrukcija ir vispusīgi izskaidrota iepriekšējā rindkopā , procesorā integrētais papildu sprieguma reizinātājs izmanto IC 4060, lai relatīvi lēnākus sirdsdarbības ātrumus reizinātu ar proporcionāli mainīgu augstfrekvences ātrumu.
Iepriekš proporcionāli mainīgais augstfrekvences sirds pulsa ātrums, sākot no IC 4060 pin7, tiek ievadīts integratora ieejai, kura uzdevums ir pārveidot digitāli mainīgo frekvenci proporcionāli mainīgā eksponenciālā analogajā signālā.
Visbeidzot, šis analogais spriegums tiek piemērots Ic 741 salīdzinātāja neinvertējošajai ieejai. Salīdzinātājs tiek iestatīts caur pievienoto 10 k iepriekš iestatīto iestatījumu tā, ka sprieguma līmenis pin3 paliek tieši zem atskaites sprieguma pin2, kad sirdsdarbības ātrums ir drošā reģiona tuvumā.
Tomēr, ja sirdsdarbības ātrumam kritiskajā apgabalā ir tendence palielināties, pie pin3 tiek izveidots proporcionāli lielāks sprieguma līmenis, kas šķērso pin2 atskaites līmeni, kā rezultātā opamp izeja kļūst augsta un skaņas signāls.
Iepriekš minētie iestatīja tikai monitorus un trauksmes signālus par augstāku kritisko sirdsdarbības ātrumu, lai panāktu divvirzienu uzraudzību, kas nozīmē trauksmes signālu gan par augstāku, gan par zemāku kritisko sirdsdarbības ātrumu ... otro ķēdi, kas sastāv no IC555 un IC741, varētu pilnībā izslēgta un aizstāta ar standarta IC LM567 ķēdi, kas iestatīta, lai saglabātu zemu izejas jaudu pie droša pulsa ātruma un paaugstinātu kritisko ātrumu augšup vai lejup.
Signāla kondicionēšanas ķēde sastāv no diviem identiskiem aktīviem zemas caurlaidības filtriem ar izslēgšanas frekvenci aptuveni 2,5 Hz.
Tas nozīmē, ka maksimālais izmērāmais sirdsdarbības ātrums ir aptuveni 150 sitieni minūtē. Šajā ķēdē izmantotais operatīvā pastiprinātāja IC ir MCP602, duāla OpAmp mikroshēma no Microchip.
Tas darbojas ar vienu barošanas avotu un nodrošina sliežu-sliežu izejas svārstības. Filtrēšana ir nepieciešama, lai bloķētu signālā esošos augstākas frekvences trokšņus.
Pastiprinātāja pastiprinājuma iestatīšana
Katra filtra pakāpes pastiprinājums ir iestatīts uz 101, iegūstot kopējo pastiprinājumu aptuveni 10000. Katra posma ieejā ir nepieciešams 1 uF kondensators, lai bloķētu līdzstrāvas komponentu signālā.
Aktīvā zemfrekvences filtra pieauguma un izslēgšanas frekvences aprēķināšanas vienādojumi ir parādīti ķēdes shēmā.
Divpakāpju pastiprinātājs / filtrs nodrošina pietiekamu pastiprinājumu, lai pastiprinātu vājo signālu, kas nāk no foto sensora, un pārveidotu to par impulsu.
Pie izejas pieslēgta gaismas diode mirgo katru reizi, kad tiek konstatēts sirdsdarbības ritms.
Signāla kondicionēšanas ķēde sastāv no diviem identiskiem aktīviem zemas caurlaidības filtriem, kuru atslēgšanas frekvence ir aptuveni 2,5 Hz. Tas nozīmē, ka maksimālais izmērāmais sirdsdarbības ātrums ir aptuveni 150 sitieni minūtē.
Šajā ķēdē izmantotais operatīvā pastiprinātāja IC ir MCP602, duāla OpAmp mikroshēma no Microchip. Tas darbojas ar vienu barošanas avotu un nodrošina sliežu-sliežu izejas svārstības. Filtrēšana ir nepieciešama, lai bloķētu signālā esošos augstākas frekvences trokšņus.
Katra filtra pakāpes pastiprinājums ir iestatīts uz 101, iegūstot kopējo pastiprinājumu aptuveni 10000. Katra posma ieejā ir nepieciešams 1 uF kondensators, lai bloķētu līdzstrāvas komponentu signālā.
Aktīvā zemfrekvences filtra pieauguma un izslēgšanas frekvences aprēķināšanas vienādojumi ir parādīti ķēdes shēmā. Divpakāpju pastiprinātājs / filtrs nodrošina pietiekamu pastiprinājumu, lai pastiprinātu vājo signālu, kas nāk no foto sensora, un pārveidotu to par impulsu.
Pie izejas pievienota gaismas diode mirgo katru reizi, kad tiek konstatēts sirdsdarbības ritms. Signāla kondicioniera izeja nonāk PIC16F628A T0CKI ieejā.
Atruna: Lai arī iepriekšminētā shēma ir pārbaudīta, tās nav medicīniski apstiprinātas, tāpēc skatītājiem ieteicams rīkoties piesardzīgi, veidojot un izmantojot šīs shēmas.
Šis raksts ir sniegts tikai informatīviem nolūkiem, bez nolūka sniegt medicīniskas konsultācijas vai ieteikumus. Šī raksta autors un šī vietne nav atbildīga par jebkāda veida zaudējumiem, kas neparedzētu iemeslu dēļ var rasties lietotājam, izmantojot šīs shēmas.
Pāri: Saules enerģijas indukcijas sildītāja ķēde Nākamais: Pašoptimizējoša saules bateriju lādētāja ķēde
