Südame löögisageduse monitori ahel

Selles artiklis käsitleme põhjalikult suhteliselt täpset elektroonilist pulsianduri vooluringi, mida töödeldakse mõne diskreetselt juhtmega opamp-ahela etapis, ja seejärel õpime, kuidas seda saab muuta pulsikella häireallika loomiseks.

IR-fotodioodandurite kasutamine

Südameimpulsside tuvastamine toimub põhimõtteliselt kahe IR-foto dioodi abil, millest üks on infrapuna edastaja, teine ​​aktseptor.

Saatjadioodi visatud IR-kiired peegelduvad inimese sõrmeotsa veresisaldusest ja võetakse vastu vastuvõtudioodi poolt.

Peegelduvate kiirte intensiivsus varieerub proportsioonis, mis määratakse kindlaks südame pumpamiskiiruse ja hapniku sisaldusega vere sisalduse erinevuse tõttu veres.

Infrapuna-dioodide tajutavaid signaale töödeldakse näidatud opamp-astmetega, mis on tegelikult paar identset aktiivset madalpääsfiltri ahelat, mis on määratud katkestama umbes 2,5 Hz juures. See tähendab, et maksimaalselt saavutatav pulsi mõõtmine piiraks umbes 150 lööki minutis.

Töötlemiseks kasutame IC MCP602 IC1a ja IC1b kujul kavandatud pulsianduri ja protsessori kujunduses. IC on mikrokiibi abil toodetud kahekordne opamp.

Ahela töö

See on mõeldud töötama üksikute toiteallikatega ja muutub seetõttu ülimalt soodsaks käsitletud vooluahela jaoks, mis peaks töötama ühest 9V elemendist.

See tähendab ka seda, et opampi väljund suudaks tekitada täieliku positiivse ja negatiivse pinge kõikumisi, mis vastavad IR dioodide tajutavatele pulsisignaalidele.

Kuna ümbritsevad tingimused võivad olla saastunud rohkete hulkuvate signaalidega, tuleb opampid immuniseerida kõigi selliste võltsitud elektriliste häirete vastu, mistõttu blokeerivad kondensaatorid näidatud 1uF kondensaatorite kujul on paigutatud iga opampi sisendisse.

Esimene opamp on seatud tootma võimendust 101, teine ​​on identne esimese IC1a konfiguratsiooniga ka 101 võimendusega.

See aga tähendab, et vooluahela kogu- või lõplik võimendus väljundis on muljetavaldav 101 x 101 = 10201, nii suur võimendus tagab infrapunalt edastatavate ülinõrkade ja ebaselgete sisendpulsside impulsside täiusliku tajumise ja töötlemise dioodid.

Teise IC1b opampi väljundi külge on kinnitatud LED, mis vilgub vastusena infrapuna dioodi staadiumist saadud pulsi impulssidele.

Siin esitatud rakendus on mõeldud ainult disainilahenduste jaoks ja pole mõeldud elupäästmiseks ega meditsiiniliseks jälgimiseks.

Vooluringi skeem

Kuidas seadistada pulsianduri vooluringi

Kavandatud pulsianduri, protsessori seadistamine on tegelikult väga lihtne.

Kuna me kõik mõistame, et hapnikuga varustatud vere ja hapnikuvaene vere vahe on vaevalt eristatav ja nõuab kõigis aspektides ülitäpsust, et võimaldada töötlejal hinnata vereringes peituvaid peeneid erinevusi ja siiski muuta väljundis õõtsuv pingemuutus.

IR Tx dioodi täiuslikult optimeeritud infrapunakiirte tagamiseks peab selle läbiv vool olema piiratud täpselt arvutatud osaga, nii et hapnikuga varustatud veri pakuks kiirte läbimiseks suhteliselt suuremat takistust, kuid võimaldaks suhteliselt väiksemat takistust kiirgusteks vere hapnikuvaene seisundi ajal. Nii on opampil lihtsam eristada südamelööke.

Seda tehakse lihtsalt antud 470 oomi eelseadistust reguleerides.

Hoidke nimetissõrme otsa D1 / D2 paari kohal, lülitage toide sisse ja reguleerige eelseadistust seni, kuni väljundis oleval LED-il hakkab selge vilkuma.

Kui see on saavutatud, sulgege eelseadistus.

Nimetissõrme paigutus kinniste fotodioodide kohale

Seda saab teha dioodide jootmisega üle trükkplaadi mingil arvutatud kaugusel, mis on nimetissõrme otsale dioodide kiirgavate otste täielikuks katmiseks lihtsalt hea.

Optimaalse reaktsiooni saavutamiseks peavad dioodid olema suletud sobiva suurusega läbipaistmatute plasttorude sisse, nagu on näidatud järgmisel joonisel:

Järgmises jaotises saame teada lihtsast pulsikellast ja häirelülitusest, mis on spetsiaalselt ette nähtud eakatele kodanikele nende südame kriitilise löögisageduse jälgimiseks.

Siin uuritakse lihtsat vooluringi, mida võib kasutada patsiendi (eakate) kriitilise pulsi jälgimiseks, vooluring sisaldab olukorra näitamiseks ka alarmi. Idee soovis hr Raj Kumar Mukherji

Tehnilised kirjeldused

Loodan et sinuga on kõik korras.

Siinkirjutamise eesmärk on jagada teiega projekti ideed - kavandada „pulsikella alarm”, mille saab teha üldkasutatavate odavate komponentide abil ja mis annab helisignaali alati, kui kellegi pulss on leiti olevat ebanormaalne. See peaks vastama ka järgmistele tingimustele:

a. Kompaktne ja kerge, seetõttu kaasaskantav

b. Tarbige minimaalset energiat, seetõttu peaks paar AA-patareid või 9-voldine pakk töötama kuu või kaks 24x7

c. Peaks oma jõudluses olema üsna täpne

Ma tean, et võrgus on palju selliseid vooluringe saadaval, kuid nende jõudlus ja usaldusväärsus on küsitavad. Seade võib olla väga kasulik eriti eakatele inimestele (südamehaigusega / ilma), voodihaigetele ja nii edasi. Kui süda lööb kas kiirusega, mis on kõrgem / madalam kui määratud keskmine läviväärtus, kõlab äratus patsiendi ümbritsevate inimeste hoiatamiseks piisavalt valjult.

Loodan, et minu ettepanek on teile selge. Kui teil on mingeid kahtlusi, siis palun visake mulle e-kiri.

Aitäh,

Parimate soovidega,
Raj Kumar Mukherji

Kujundus

Eelmises postituses õppisime, kuidas teha protsessoriga pulsiandurite ahel, mida saab asjakohaselt kasutada kavandatud kriitilise pulsi alarmi ahelas.

Siin esitatud rakendus on mõeldud ainult disainilahenduste jaoks ja pole mõeldud elupäästmiseks ega meditsiiniliseks jälgimiseks.

Vooluringi skeem

Viidates ülaltoodud diagrammidele, näeme paari vooluringi astet, millest esimene on integreeritud sagedusekordajaga pulsiandur / protsessor, teine ​​aga integraatori, võrdleja kujul.

Ülemise signaaliprotsessori disaini on põhjalikult selgitatud eelmises lõigus , protsessorisse integreeritud täiendav pinge kordistaja kasutab IC 4060-d suhteliselt aeglasema pulsi korrutamiseks proportsionaalselt muutuvaks kõrgsageduslikuks sageduseks.

Ülaltoodud proportsionaalselt varieeruv kõrgsageduslik südame pulsisagedus IC 4060 pin7-st viiakse integraatori sisendisse, mille ülesandeks on muuta digitaalselt muutuv sagedus proportsionaalselt muutuvaks eksponentsiaalseks analoogsignaaliks.

Lõpuks rakendatakse see analoogpinge Ic 741 võrdlusmasina inverteerimata sisendile. Võrdleja seadistatakse lisatud 10k eelseadistuse kaudu nii, et pinge pingel pin3 jääb napilt võrdluspingest pin2 alla, kui pulss on ohutu piirkonna läheduses.

Kui aga pulss kipub kriitilises piirkonnas suurenema, tekib pin3 juures proportsionaalselt kõrgem pingetase, mis ületab pin2 võrdlustaseme, põhjustades opampi väljundi kõrge ja alarmi.

Ülaltoodud seadistasid ainult kõrgema kriitilise pulsisageduse monitorid ja alarmid, et saavutada kahepoolne jälgimine, mis tähendab häire saamiseks nii kõrgema kui ka madalama kriitilise pulsi korral. Teine IC555 ja IC741 sisaldav vooluring võib olla täielikult kõrvaldatud ja asendatud tavalise IC LM567 vooluahelaga, mis tagab ohutu pulsisageduse madala väljundvõimsuse ja kriitiliste kiiruste üles- või allapoole liikumise.

Signaali konditsioneerimisahel koosneb kahest identsest aktiivsest madalpääsfiltrist, mille piirsagedus on umbes 2,5 Hz.

See tähendab, et maksimaalne mõõdetav pulss on umbes 150 lööki minutis. Selles vooluringis kasutatav operatsioonivõimendi IC on Microchipi kahekordne OpAmp-kiip MCP602.

See töötab ühe toiteallikaga ja tagab rööpast rööbastee väljundi liikumise. Filtreerimine on vajalik signaalis sisalduvate kõrgema sagedusega müra blokeerimiseks.

Võimendi võimenduse seadistamine

Iga filtriastme võimendus on seatud 101-le, andes kogu võimenduseks umbes 10000. Signaali alalisvoolu komponendi blokeerimiseks on vajalik 1 uF kondensaator iga etapi sisendis.

Aktiivse madalpääsfiltri võimenduse ja väljalülitussageduse arvutamise võrrandid on toodud skeemil.

Kaheastmeline võimendi / filter tagab piisava võimenduse, et suurendada fotosensori üksusest tulevat nõrka signaali ja muuta see impulsiks.

Väljundisse ühendatud LED vilgub iga kord, kui tuvastatakse südamelöök.

Signaali konditsioneerimisahel koosneb kahest identsest aktiivsest madalpääsfiltrist, mille piirsagedus on umbes 2,5 Hz. See tähendab, et maksimaalne mõõdetav pulss on umbes 150 lööki minutis.

Selles vooluringis kasutatav operatsioonivõimendi IC on Microchipi kahekordne OpAmp-kiip MCP602. See töötab ühe toiteallikaga ja tagab rööpast rööbastee väljundi liikumise. Filtreerimine on vajalik signaalis sisalduvate kõrgema sagedusega müra blokeerimiseks.

Iga filtriastme võimendus on seatud 101-le, andes kogu võimenduseks umbes 10000. Signaali alalisvoolu komponendi blokeerimiseks on vajalik 1 uF kondensaator iga etapi sisendis.

Aktiivse madalpääsfiltri võimenduse ja väljalülitussageduse arvutamise võrrandid on toodud skeemil. Kaheastmeline võimendi / filter tagab piisava võimenduse, et suurendada fotosensori üksusest tulevat nõrka signaali ja muuta see impulsiks.

Väljundisse ühendatud LED vilgub iga kord, kui tuvastatakse südamelöök. Signaalikonditsioneeri väljund läheb PIC16F628A sisendisse T0CKI.

Hoiatus: Kuigi ülaltoodud vooluringi on testitud, pole see meditsiiniliselt heaks kiidetud, seetõttu soovitatakse vaatajatel nende vooluringide loomisel ja kasutamisel olla ettevaatlik.

See artikkel on esitatud üksnes informatiivsetel eesmärkidel ega kavatse pakkuda meditsiinilist nõu ega soovitusi. Selle artikli autor ja see veebisait ei saa vastutada mis tahes vormis kahjude eest, mis võivad kasutajal nende vooluringide kasutamisel tekkida ettenägematutel põhjustel.