სხეულის ულტრაბგერითი სონოგრაფია არდუინოსთან ერთად: 3 ნაბიჯი (სურათებით)

2025 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2025-01-23 14:50

გამარჯობა!

ჩემი ჰობი და გატაცება არის ფიზიკის პროექტების განხორციელება. ჩემი ერთ -ერთი ბოლო ნამუშევარი ეხება ულტრაბგერითი სონოგრაფიას. როგორც ყოველთვის, მე შევეცადე ეს რაც შეიძლება მარტივი გამეხადა ნაწილებით, რომლებიც შეგიძლიათ მიიღოთ ebay– ზე ან aliexpress– ზე. მოდით შევხედოთ რამდენად შორს შემიძლია წავიდე ჩემი მარტივი ნივთებით…

მე შთაგონებული ვიყავი ამ ცოტა უფრო რთული და უფრო ძვირი პროექტით:

hackaday.io/project/9281-murgen-open-sourc…

აქ არის ის ნაწილები, რაც დაგჭირდებათ ჩემი პროექტისთვის:

ძირითადი ნაწილები:

• ლიანდაგი საღებავის სისქის გასაზომად 40 აშშ დოლარად: ebay საღებავის სისქის მრიცხველი GM100
• ან მხოლოდ 5 MHz გადამყვანი 33 აშშ დოლარად: ebay 5 MHz გადამყვანი
• arduino გამოდის 12 აშშ დოლარად: ebay arduino due
• 320x480 პიქსელიანი დისპლეი 11 აშშ დოლარად: 320x480 არდუინოს ჩვენება
• ორი 9V/1A კვების წყარო სიმეტრიული +9/GND/-9V კვებისათვის
• ულტრაბგერითი გელი სონოგრაფიისთვის: 10 აშშ დოლარი ულტრაბგერითი ლარი

გადამცემისათვის:

• ნაბიჯ-გადამყვანი საჭირო 100V 5 დოლარად: 100V გამაძლიერებელი გადამყვანი
• საერთო გამაძლიერებელი კონვერტორი, რომელიც ამარაგებს 12-15V 100V-boost-converter- ს 2 აშშ დოლარად: XL6009 გამაძლიერებელი კონვერტორი
• ძაბვის მარეგულირებელი LM7805
• monoflop-IC 74121
• mosfet-driver ICL7667
• IRL620 mosfet: IRL620
• კონდენსატორები 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1µF (1x ელექტროლიტური), 47µF (1x ელექტროლიტური), 20 µF (1 x ელექტროლიტური 200V), 100 nF (2x MKP 200V: 100nF20µF)
• რეზისტორები 3kOhm (0.25W), 10kOhm (0.25W) და 50Ohm (1W)
• 10 kOhm პოტენომეტრი
• 2 ცალი C5- სოკეტი: 7 USD C5 სოკეტი

მიმღებისთვის:

• 3 ცალი AD811 ოპერატიული გამაძლიერებელი: ebay AD811
• 1 ცალი LM7171 ოპერატიული გამაძლიერებელი: ebay LM7171
• 5 x 1 nF კონდენსატორი, 8 x 100nF კონდენსატორი
• 4 x 10 kOhm პოტენციმეტრი
• 1 x 100 kOhm პოტენომეტრი
• 0.25W რეზისტორები 68 Ohm, 330 Ohm (2 ცალი), 820 Ohm, 470 Ohm, 1.5 kOhm, 1 kOhm, 100 Ohm
• 1N4148 დიოდები (2 ცალი.)
• 3.3V ზენერის დიოდი (1 ცალი.)

ნაბიჯი 1: ჩემი გადამცემი და მიმღები სქემები

სონოგრაფია არის ძალიან მნიშვნელოვანი გზა მედიცინაში სხეულის შიგნით. პრინციპი მარტივია: გადამცემი აგზავნის ულტრაბგერითი იმპულსებს. ისინი ვრცელდება სხეულში, აისახება შინაგანი ორგანოებით ან ძვლებით და ბრუნდება მიმღებთან.

ჩემს შემთხვევაში მე ვიყენებ ლიანდაგს GM100 საღებავის ფენების სისქის გასაზომად. მიუხედავად იმისა, რომ ნამდვილად არ არის გამიზნული სხეულის შიგნით ჩახედვისთვის, მე შემიძლია ჩემი ძვლების დანახვა.

GM100 გადამცემი მუშაობს 5 MHz სიხშირით. ამიტომ თქვენ უნდა შექმნათ ძალიან მოკლე პულსი, რომლის სიგრძეა 100-200 ნანოწამი. 7412-მონოფლოპს შეუძლია შექმნას ასეთი მოკლე პულსი. ეს მოკლე იმპულსები მიდის ICL7667-mosfet-driver– ზე, რომელიც მართავს IRL620– ის კარიბჭეს (ყურადღება: mosfet– ს უნდა შეეძლოს გაუმკლავდეს ძაბვებს 200V– მდე!).

თუ კარიბჭე ჩართულია, 100V-100nF- კონდენსატორი იშლება და -100V უარყოფითი პულსი გამოიყენება გადამცემ-პიეზოზე.

GM100 ხელმძღვანელისგან მიღებული ულტრაბგერითი ექოები მიდიან 3 სტადიის გამაძლიერებელთან სწრაფი OPA AD820– ით. მესამე ნაბიჯის შემდეგ დაგჭირდებათ ზუსტი გასწორება. ამ მიზნით ვიყენებ LM7171 ოპერატიულ გამაძლიერებელს.

მიაქციეთ ყურადღება: მე მივიღე საუკეთესო შედეგები, როდესაც შევამცირებ სიზუსტე-გასწორების შეყვანას დუპონტ-მავთულის მარყუჟით (? წრეში). მე ნამდვილად არ მესმის რატომ, მაგრამ თქვენ უნდა შეამოწმოთ, თუკი ჩემი ულტრაბგერითი სკანერის რეკონსტრუქციას შეეცდებით.

ნაბიჯი 2: პროგრამული უზრუნველყოფა Arduino

ასახული პულსი უნდა იყოს შენახული და ნაჩვენები მიკროკონტროლერის მიერ. მიკროკონტროლი უნდა იყოს სწრაფი. ამიტომ მე ვირჩევ არდუინოს გამო. მე შევეცადე ორი განსხვავებული ტიპის სწრაფი ანალოგი-წაკითხვის კოდი (გადახედეთ დანართებს). ერთი უფრო სწრაფია (დაახლოებით 0.4 μs თითო გადაყვანაზე), მაგრამ მე ანალოგიურ შეყვანისას 2-3-ჯერ მივიღე იგივე მნიშვნელობა. მეორე ოდნავ ნელია (1 μs თითო გადაყვანაზე), მაგრამ არ აქვს განმეორებითი მნიშვნელობების მინუსი. მე ავირჩიე პირველი…

მიმღების დაფაზე არის ორი გადამრთველი. ამ ნაკერების საშუალებით შეგიძლიათ შეწყვიტოთ გაზომვა და აირჩიოთ ორი განსხვავებული დროის საფუძველი. ერთი გაზომვის დრო 0-დან 120 მიკრომეტრამდე, ხოლო მეორე 0-დან 240 მიკრომეტრამდე. ეს მივხვდი 300 მნიშვნელობის ან 600 მნიშვნელობის წაკითხვით. 600 მნიშვნელობისათვის საჭიროა ორჯერ მეტი დრო, მაგრამ შემდეგ ვიღებ მხოლოდ ყოველ მეორე ანალოგურ მნიშვნელობას.

შემომავალი ექოები იკითხება არდუინოს ერთ-ერთი ანალოგური შეყვანის პორტით. ზენერ-დიოდმა უნდა დაიცვას პორტი ძალიან მაღალი ძაბვისთვის, რადგან არდუინოს შეუძლია წაიკითხოს მხოლოდ 3.3 ვ-მდე ძაბვები.

ყოველი ანალოგური შეყვანის მნიშვნელობა გარდაიქმნება მნიშვნელობად 0-დან 255-მდე. ამ მნიშვნელობით ეკრანზე დაიხატება შემდგომი ნაცრისფერი ფერის მართკუთხედი. თეთრი ნიშნავს მაღალ სიგნალს/ექოს, მუქი ნაცრისფერი ან შავი ნიშნავს დაბალ სიგნალს/ექოს.

აქ მოცემულია კოდის ხაზები მართკუთხედების დახატვისთვის, 24 პიქსელის სიგანით და 1 პიქსელის სიმაღლით

for (i = 0; i <300; i ++) {

ღირებულებები = რუკა (მნიშვნელობები , 0, 4095, 0, 255);

myGLCD.setColor (მნიშვნელობები , ღირებულებები , ღირებულებები );

myGLCD.fillRect (j * 24, 15 + i, j * 24 + 23, 15 + i);

}

ერთი წამის შემდეგ დაიდება შემდეგი სვეტი…

ნაბიჯი 3: შედეგები

მე გამოვიკვლიე სხვადასხვა საგნები ალუმინის ცილინდრებიდან წყლით სავსე ბუშტებით ჩემს სხეულამდე. სხეულის ექოს სანახავად სიგნალების გაძლიერება ძალიან მაღალი უნდა იყოს. ალუმინის ცილინდრებისთვის საჭიროა ქვედა გაძლიერება. როდესაც სურათებს ათვალიერებთ, აშკარად ხედავთ გამოხმაურებას კანიდან და ჩემი ძვალიდან.

რა შემიძლია ვთქვა ამ პროექტის წარმატებაზე ან წარუმატებლობაზე. შესაძლებელია სხეულის შიგნით ჩახედვა ისეთი მარტივი მეთოდებით და ნაწილების გამოყენებით, რომლებიც ჩვეულებრივ არ არის განკუთვნილი ამ მიზნით. მაგრამ ეს ფაქტორები ასევე ზღუდავს შედეგებს. თქვენ არ იღებთ ასეთ ნათელ და კარგად სტრუქტურირებულ სურათებს კომერციულ გადაწყვეტილებებთან შედარებით.

მაგრამ ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი რამ, მე შევეცადე და გავაკეთე ყველაფერი. ვიმედოვნებ, რომ მოგეწონათ ეს ინსტრუქციები და ეს მაინც საინტერესო იყო თქვენთვის.

თუ გსურთ გადახედოთ ჩემს სხვა ფიზიკურ პროექტებს:

www.youtube.com/user/stopperl16/videos?

მეტი ფიზიკის პროექტი: