CardioSim: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

უპირველეს ყოვლისა, ეს არის ჩემი პირველი ინსტრუქცია და მე არ ვარ მშობლიური ინგლისური ენა (ან მწერალი), ამიტომ წინასწარ ბოდიშს გიხდით საერთო დაბალი ხარისხისთვის. თუმცა, ვიმედოვნებ, რომ ეს გაკვეთილი შეიძლება სასარგებლო იყოს გულისცემის (HR) მონიტორის სისტემის მქონე ადამიანებისთვის (შედგება გულმკერდის სამაჯურის ქამრის გადამცემის და მიმღების საათისგან) და ვინც ან:

მინდა ზუსტად ვიცოდე რომელი ბატარეა უნდა შეიცვალოს (ქამრის შიგნით ან მიმღების საათის შიგნით), როდესაც სისტემა შეწყვეტს სწორად მუშაობას. ჩვეულებრივ, მხოლოდ იმისთვის, რომ დარწმუნებული იყო, რომ მომხმარებელი საბოლოოდ ცვლის ორივე ბატარეას, მიუხედავად იმისა, რომ ქამარი უფრო მძიმე დატვირთვას განიცდის და, შესაბამისად, უფრო სწრაფად იტვირთება, ვიდრე მეორე

ან

დაინტერესებულნი ვართ (როგორც მე) გულისცემის მონაცემთა შემმუშავებლის შემდგომი შეფასებისთვის - მაგალითად, HRV (გულისცემის ცვალებადობის) სტატისტიკური ანალიზისთვის სტატიკურ პირობებში, ან HR და კორელაციის კვლევებისათვის დინამიურ პირობებში - და ურჩევნია გამოიყენოს გულმკერდის ქამარი (კარდიო) სიმულატორი, ვიდრე გამოცდის ფაზის დროს ყოველთვის ატაროს ნამდვილი

ზემოთ ჩამოთვლილი მიზეზების გამო მე დავურეკე ჩემს ინსტრუქციულ "კარდიოსიმს"

ნაბიჯი 1: როგორ მუშაობს

გულისცემის უკაბელო გადაცემა გადამცემს (გულმკერდის სარტყელი) და მიმღებს შორის (გამოყოფილი საათი, ასევე სარბენი ბილიკები, სავარჯიშო მოწყობილობები და სხვა) ემყარება დაბალი სიხშირის მაგნიტურ კომუნიკაციას (LFMC) და არა ტრადიციული რადიო-სიხშირე.

ამ ტიპის (ანალოგური) მონიტორინგის სისტემების სტანდარტული სიხშირეა 5.3 კჰც. ახალი ციფრული სისტემები დაფუძნებულია Bluetooth ტექნოლოგიაზე, მაგრამ ეს არ არის ამ სახელმძღვანელოს ფარგლებიდან.

მათთვის, ვინც დაინტერესებულია თემის გაღრმავებით, LFMC ტექნოლოგიის ყოვლისმომცველი აღწერა, მათ შორის დადებითი და უარყოფითი მხარეები RF– ს ჩათვლით, შეგიძლიათ იხილოთ ამ აპლიკაციის შენიშვნაში

ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/002…

თუმცა, ამ პროექტის გულისთვის, საკმარისია იცოდეთ, რომ LC (სერიის) რეზონანსული წრედის მიერ წარმოქმნილი 5.3 კჰც მაგნიტური ველის მატარებელი მოდულირებულია მარტივი OOK (On-OFF Keying) ფორმატის საფუძველზე, სადაც თითოეული გულის პულსი ჩართავს გადამზიდავს დაახლოებით 10 ms. სიგნალი გამოვლენილია (პარალელურად) LC რეზონანსული ავზით (მაგნიტური ველის იგივე რეზონანსული სიხშირით და იმ პირობით, რომ ორივე გრაგნილი სწორად არის განლაგებული), გაძლიერებულია და იგზავნება საზომი ერთეულში.

მიუხედავად იმისა, რომ WEB– ში მიმღების მიკროსქემის რამდენიმე მაგალითია ნაპოვნი, მე ვერ ვიპოვე გადამცემი მოდელი, ამიტომ გადავწყვიტე გავაანალიზო ჩემი გულმკერდის ქამრის მიერ წარმოქმნილი სიგნალი და ავაშენო წრე, რომელსაც შეუძლია მისი სიმულაცია, მსგავსი სფეროს სიძლიერე, სიხშირე და ფორმატი.

ნაბიჯი 2: სქემატური და ნაწილები

სქემები შედგება ძალიან მცირე კომპონენტისგან, რომლებიც შეიძლება მოთავსდეს მცირე ზომის შემთხვევაში:

• ქეისი ზოლის დაფით, როგორც ეს
• მაღალი სიმკვრივის ქაფის ზოლები, 50x25x10 მმ (ისევე როგორც ის, რაც გამოიყენება IC– ების შეფუთვაში)
• მიკროკონტროლი ATTiny85-20
• ძრავის მძღოლი L293
• ძაბვის რეგულატორი 5V, ტიპი 7805 ან LD1117V50
• 2x ელექტროლიტური კონდენსატორი 10uF/25V
• კონდენსატორი 22n/100V
• ტრიმპოტი ლილვით, 10K, 1 მოსახვევით, (როგორც Arduino Starter Kit- ში)
• რეზისტორი 22K
• რეზისტორი 220R
• LED წითელი 5 მმ
• ინდუქცია 39mH, მე გამოვიყენე BOURNS RLB0913-393K
• 9 ვ ბატარეა
• მინი SPDT გადამრთველი (მე გადავამუშავე AM/FM გადამრთველი ძველი ტრანზისტორი რადიოდან)

ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია ინდუქტიურობა, მაღალი ხარისხის ფერიტის ბირთვი და დაბალი წინააღმდეგობა სავალდებულოა მისი მცირე ზომის შესანარჩუნებლად და რეზონანსული წრის კარგი ხარისხის ფაქტორის მისაღებად.

ნაბიჯი 3: სქემის აღწერა და კოდი

ნახატზე ნაჩვენები LC მიკროსქემის ფორმულის გამოყენებით, L = 39mH და C = 22nF შედეგად სიხშირეა დაახლოებით 5.4 kHz, რაც საკმაოდ ახლოსაა სტანდარტულ მნიშვნელობასთან 5.3 kHz. LC სატანკო ამოძრავებს H- ხიდის ინვერტორს, რომელიც შედგება IC L293 საავტომობილო დრაივერის 2 ნახევარი ხიდიდან 1 და 2. გადამზიდავი სიხშირე გენერირდება TINY85 მიკროკონტროლის მიერ, რომელიც ასევე მართავს მოდულირების სიგნალს, რომელიც ახდენს HR სიმულაციას. ანალოგიურ შეყვანის A1- ზე დამაგრებული ტრიმპოტის საშუალებით გულისცემა შეიძლება შეიცვალოს დაახლოებით 40 -დან 170 ბმპ -მდე (დარტყმა წუთში) - რაც რეალურ პირობებში ადეკვატურად ითვლება მოყვარული სპორტსმენების უმეტესობისთვის. ვინაიდან ხიდს ორი საპირისპირო კვადრატული ტალღა უნდა ამოძრავებდეს (და ATTiny's Assembler კოდის შესახებ ჩემი შეზღუდული ცოდნით მე შევძელი მხოლოდ ერთი გენერირება), მე გამოვიყენე ნახევარი ბრიჯი 3, როგორც ინვერტორი.

ამ მარტივი ამოცანებისათვის შიდა საათი @ 16 MHz ადეკვატურია, თუმცა მე წინასწარ გავზომე ჩემი ჩიპის საჭირო კალიბრაციის ფაქტორი და ჩავსვი ბრძანების ხაზი "OSCCAL" დაყენების განყოფილებაში. ესკიზის ATTiny– ზე ჩამოსატვირთად გამოვიყენე Arduino Nano დატვირთული ArduinoISP კოდით. თუ თქვენ არ იცნობთ ამ ორ საფეხურს, ინტერნეტში უამრავი მაგალითია, თუ ვინმე დაინტერესებულია, მე შევიმუშავე ჩემი საკუთარი ვერსიები, რომელთა მოთხოვნაც შემიძლია. თან ერთვის კოდი ATTiny:

ნაბიჯი 4: წრის შეკრება

კორპუსს უკვე ჰქონდა 5 მმ -იანი ხვრელი ზედა საფარზე, რომელიც იდეალური იყო Led- ისთვის და მე მხოლოდ მეორე 6 მმ -იანი ხვრელის გაბურღვა მომიწია, პირველთან გასწორებული, ტრიმპოტის ლილვისთვის. კომპონენტების განლაგება ისე მოვაწყვე, რომ ბატარეა მოთავსდეს ტრიმპოტსა და TO-220 ძაბვის რეგულატორს შორის და მყარად დაბლოკილი იყოს თავის პოზიციაზე ზედა საფარზე წებოვანი ქაფის ზოლით.

როგორც შეამჩნევთ, ინდუქცია დამონტაჟებულია ჰორიზონტალურად, t.i. მისი ღერძი დაფის პარალელურად. ეს არის ვარაუდით, რომ მიმღების ინდუქტიურობა ასევე იმავე მიმართულებით წევს. ნებისმიერ შემთხვევაში, ოპტიმალური გადაცემისათვის, ყოველთვის დარწმუნდით, რომ ორივე ღერძი არის პარალელური (არ არის აუცილებელი ერთსა და იმავე სივრცულ სიბრტყეზე) და არა ერთმანეთის პერპენდიკულარული.

შეკრების ბოლოს კარგად შეამოწმეთ წრიული ტესტერი ყველა კავშირი წრიულ ტესტერთან.

ნაბიჯი 5: შეამოწმეთ წრე

მიკროსქემის საუკეთესო სატესტო საშუალებაა HR მონიტორინგის მიმღების საათი:

1. დადეთ საათი CardioSim– ის გვერდით.
2. დააყენეთ საცობი შუა პოზიციაზე და ჩართეთ მოწყობილობა.
3. წითელი LED უნდა დაიწყოს ციმციმება დაახლოებით 1 წამიანი ინტერვალით (60 bmp). ეს იმაზე მეტყველებს, რომ LC რეზონატორის ავზი სათანადოდ არის ენერგიული და მუშაობს. თუ ეს ასე არ არის, ორმაგად შეამოწმეთ ყველა კავშირი და შედუღების წერტილი.
4. თუ ის ავტომატურად არ არის ჩართული, ჩართეთ საათი ხელით.
5. საათმა უნდა დაიწყოს სიგნალის მიღება, რომელიც აჩვენებს გაზომილ HR- ს.
6. ტრიმპოტის ბოლო პოზიციად გადაქცევა ორივე მიმართულებით HR სრული დიაპაზონის შესამოწმებლად (დიაპაზონის ლიმიტების ტოლერანტობა +/- 5% შემწყნარებელია)

ყველა ნაბიჯი ნაჩვენებია თანდართულ ვიდეოში

ნაბიჯი 6: გაფრთხილება

როგორც უსაფრთხოების საბოლოო რჩევა, იცოდეთ, რომ ამ მარტივი ფორმატით განხორციელებული LFMC არ იძლევა ერთი და იმავე დიაპაზონის სხვადასხვა ერთეულების მიმართვის საშუალებას, რაც იმას ნიშნავს, რომ თუ CardioSim და რეალური საზომი სარტყელი აგზავნიან სიგნალებს ერთსა და იმავე მიმღებს ერთეული, მიმღები იქნება გაჭედილი, არაპროგნოზირებადი შედეგებით.

ეს შეიძლება საშიში იყოს იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ აპირებთ გაზარდოთ თქვენი ფიზიკური შესრულება და გაზარდოთ თქვენი ძალისხმევა გაზომილი HR საფუძველზე. CardioSim განკუთვნილია მხოლოდ სხვა ერთეულების შესამოწმებლად და არა ვარჯიშისთვის!

ეს ყველაფერია, მადლობა რომ კითხულობ ჩემს ინსტრუქციას, ნებისმიერი ჩანაწერი მისასალმებელია!