Верига за пулсомер

Верига за пулсомер

В тази статия ние обсъждаме изчерпателно сравнително точната електронна схема на сензора за сърдечен ритъм, обработена от няколко дискретно свързани кабела на операционната верига на opamp, и впоследствие ще научим как това може да бъде модифицирано за създаване на алармена верига за монитор на пулса.



Използване на IR фотодиодни сензори

Сензорът на сърдечните импулси се извършва основно от два IR фотодиода, единият е предавател на IR, докато другият акцептор.

Инфрачервените лъчи, хвърлени от диода на предавателя, се отразяват от кръвното съдържание на върха на пръста на човек и се приемат от диода на приемника.





Интензивността на отразените лъчи варира в пропорция, определена от скоростта на изпомпване на сърцето и от разликата в нивата на кислород в кръвта в съдържанието на кръв.

Разпознатите сигнали от инфрачервените диоди се обработват от показаните етапи на усилвателя, които всъщност представляват няколко идентични активни нискочестотни филтърни вериги, определени за прекъсване при около 2,5 Hz. Това предполага, че максимално постижимият измерване на сърдечната честота ще бъде ограничено до около 150 удара в минута.



Използваме IC MCP602 за обработка под формата на IC1a и IC1b в предложения сензор за пулс и дизайн на процесора. IC е двоен оперативен усилвател, произведен от микрочип.

Операция на веригата

Той е проектиран да работи с единични захранвания и по този начин става изключително благоприятен за обсъжданата схема, която трябва да работи от една 9V клетка.

Това също означава, че изходът на операционния усилвател ще може да генерира пълни положителни към отрицателни колебания на напрежението, съответстващи на усещаните сигнали за пулс от IR диодите.

Тъй като условията на околната среда могат да бъдат замърсени с много разсеяни сигнали, opamps трябва да бъдат имунизирани срещу всички подобни фалшиви електрически смущения, поради което блокиращите кондензатори под формата на показаните 1uF кондензатори са разположени на входовете на всеки opamps.

Първият операционен усилвател е настроен да генерира усилване от 101, а вторият, идентичен с първата конфигурация на IC1a, също е настроен на усилване 101.

Това обаче предполага, че общият или окончателният коефициент на усилване на веригата на изхода се оказва при впечатляващите 101 x 101 = 10201, такъв висок коефициент на усилване осигурява перфектно засичане и обработка на изключително слабите и неясни импулси на пулса, подадени от IR диоди.

Светодиод може да се види прикрепен към изхода на втория IC1b opamp, който мига в отговор на получените импулси на сърдечната честота от инфрачервения диоден етап.

Представеното тук приложение е само за справочен дизайн и не е предназначено за животоспасяване или медицинско наблюдение.

Електрическа схема

Как да настроите веригата на сензора за сърдечен ритъм

Настройването на предложения сензор за сърдечен ритъм, процесорът всъщност е много лесно.

Както всички ще разберем, че разликата между кислородната кръв и деоксидираната кръв може да бъде трудно различима и да изисква изключителна прецизност във всички отношения, за да позволи на процесора да прецени фините разлики в кръвния поток и въпреки това да може да се превърне в променлива промяна на напрежението на изхода.

За да се осигурят перфектно оптимизирани IR лъчи от IR Tx диода, токът през него трябва да бъде ограничен до добре изчислена пропорция, така че кислородната кръв да предлага относително по-високо съпротивление за преминаване на лъчите, но позволява относително по-ниско съпротивление за лъчите по време на деоксигенираното състояние на кръвта. Това улеснява операционната система да прави разлика между биещите сърдечни импулси.

Това се прави просто чрез регулиране на зададените 470 ома предварително зададени настройки.

Дръжте върха на показалеца върху двойката D1 / D2, включете захранването и продължете да регулирате предварително зададената настройка, докато светодиодът на изхода започне да развива различен мигащ ефект.

Запечатайте предварително зададената настройка, след като това бъде постигнато.

Позициониране на показалеца върху затворените фотодиоди

Това може да се направи чрез запояване на диодите върху печатната платка на известно изчислено разстояние, което става добре за върха на показалеца, за да покрие изцяло излъчващите върхове на диодите.

За оптимална реакция диодите трябва да бъдат затворени в подходящи по размер непрозрачни пластмасови тръби, както е показано на следващата фигура:

В следващия раздел ще научим за прост пулсомер и алармена верига, специално проектирана за възрастни граждани за проследяване на критичния им пулс.

Тук се изследва проста схема, която може да се използва за наблюдение на критичния пулс на пациент (възрастен гражданин), като веригата включва и аларма за индикация на ситуацията. Идеята е поискана от г-н Радж Кумар Мукерджи

Технически спецификации

Надявам се, че си добре.

Целта на писането тук е да споделите с вас идея за проект - да проектирате „аларма за монитор на сърдечния ритъм“, която може да бъде направена чрез използване на общодостъпни компоненти с ниска цена и която ще генерира звукова аларма, когато пулсът на някой е установено, че е ненормално. Той трябва да отговаря и на следните условия:

а. Компактен и лек, следователно преносим

б. Консумирайте минимална мощност, следователно трябва да работи 24x7 за месец или два от няколко батерии AA или от 9 волта

° С. Трябва да бъде доста точен в изпълнението си

Знам, че в мрежата има много такива схеми, но тяхната производителност и надеждност са под въпрос. Уредът може да бъде много полезен, особено за възрастни хора (със / без сърдечно заболяване), за пациенти, които са на легло и така нататък. Когато сърцето бие със скорост, по-висока / по-ниска от зададената средна прагова стойност, алармата ще звучи достатъчно силно, за да предупреди хората около пациента.

Надявам се, че предложението ми е ясно за вас. Ако обаче имате някакви съмнения, моля, изпратете ми имейл.

Благодаря ти,

Поздрави,
Радж Кумар Мукерджи

Дизайнът

В предишния пост научихме как да направим схема на сензор за сърдечен ритъм с процесор, който може да бъде подходящо използван в предложената критична алармена верига за пулс.

Представеното тук приложение е само за справочен дизайн и не е предназначено за животоспасяване или медицинско наблюдение.

Електрическа схема

Позовавайки се на диаграмите по-горе, можем да видим няколко етапа на веригата, като първият е датчик / процесор на сърдечната честота с интегриран умножител на честотата, а вторият под формата на интегратор, компаратор.

Дизайнът на горния процесор на сигнала е подробно обяснен в предходния параграф , допълнителният умножител на напрежение, който е интегриран към процесора, използва IC 4060 за умножаване на относително по-бавните сърдечни честоти в пропорционално варираща честота с висока честота.

Горната пропорционално варираща честота на сърдечния пулс от pin7 на IC 4060 се подава към входа на интегратор, чиято задача е да преобразува цифрово променящата се честота в пропорционално вариращ експоненциален аналогов сигнал.

Накрая това аналогово напрежение се прилага към неинвертиращия вход на Ic 741 компаратор. Сравнителят се настройва чрез приложената 10k предварително зададена така, че нивото на напрежение на pin3 остава точно под референтното напрежение на pin2, когато сърдечната честота е в близост до безопасната област.

Въпреки това, ако сърдечната честота има тенденция да се увеличава в критичния регион, на pin3 се развива пропорционално по-високо ниво на напрежение, което пресича референтното ниво pin2, което кара изхода на операционния усилвател да се повиши и да подаде аларма.

Горното настройва само монитори и аларми по отношение на по-високия критичен сърдечен ритъм, за да се постигне двупосочен мониторинг, което означава да се получи аларма както за по-високи, така и за по-ниски критични сърдечни честоти ... втората верига, включваща IC555 и IC741, може да бъде изцяло елиминиран и заменен със стандартна схема LM567 на IC, за да запази изхода си нисък при безопасна честота на импулсите и да премине високо при нагоре или надолу при критични честоти.

Схемата за кондициониране на сигнала се състои от два идентични активни нискочестотни филтъра с гранична честота около 2,5 Hz.

Това означава, че максималният измерим пулс е около 150 удара в минута. Оперативният усилвател IC, използван в тази схема, е MCP602, двоен OpAmp чип от Microchip.

Той работи с едно захранване и осигурява люлеене на изхода между релсите. Филтрирането е необходимо за блокиране на всякакви по-високочестотни шумове, присъстващи в сигнала.

Настройка на усилването на усилвателя

Коефициентът на усилване на всеки етап на филтъра е настроен на 101, което дава общото усилване от около 10000. Кондензатор 1 uF на входа на всеки етап е необходим, за да блокира постоянния компонент в сигнала.

Уравненията за изчисляване на усилването и граничната честота на активния нискочестотен филтър са показани на електрическата схема.

Двустепенният усилвател / филтър осигурява достатъчно усилване, за да усили слабия сигнал, идващ от фотосензорния блок, и да го преобразува в импулс.

Светодиод, свързан на изхода, мига всеки път, когато се открие сърдечен ритъм.

Схемата за кондициониране на сигнала се състои от два идентични активни нискочестотни филтъра с гранична честота около 2,5 Hz. Това означава, че максималният измерим пулс е около 150 удара в минута.

Оперативният усилвател IC, използван в тази схема, е MCP602, двоен OpAmp чип от Microchip. Той работи с едно захранване и осигурява люлеене на изхода между релсите. Филтрирането е необходимо за блокиране на всякакви по-високочестотни шумове, присъстващи в сигнала.

Коефициентът на усилване на всеки етап на филтъра е настроен на 101, което дава общото усилване от около 10000. Кондензатор 1 uF на входа на всеки етап е необходим, за да блокира постоянния компонент в сигнала.

Уравненията за изчисляване на усилването и граничната честота на активния нискочестотен филтър са показани на електрическата схема. Двустепенният усилвател / филтър осигурява достатъчно усилване, за да усили слабия сигнал, идващ от фотосензорния блок, и да го преобразува в импулс.

Светодиод, свързан на изхода, мига всеки път, когато се открие сърдечен ритъм. Изходът от сигналния балсам отива към T0CKI входа на PIC16F628A.

Отказ от отговорност: Въпреки че горната схема е тествана, те не са медицински одобрени, поради което зрителите се съветват да действат внимателно, докато правят и използват тези вериги.

Тази статия е представена с чисто информационна цел, без намерение да предоставя медицински съвети или предложения. Авторът на тази статия и този уебсайт не може да носи отговорност за каквато и да е форма на загуба, която може да възникне на потребителя, докато използва тези схеми, поради непредвидени причини.




Предишна: Схема на индукционен нагревател със слънчева енергия Напред: Самооптимизираща се схема на зарядно за слънчева батерия