במאמר זה אנו דנים באופן מקיף במעגל חיישני דופק אלקטרוני מדויק יחסית שעובד על ידי כמה שלבי מעגל אופמפים קווית, ובעקבות זאת נלמד כיצד ניתן לשנות זאת לצורך יצירת מעגל אזעקה לפקח לב.
שימוש בחיישני פוטודיודה IR
החישה של פעימות הלב נעשית בעצם על ידי שתי דיודות צילום IR שהאחת מהן היא המשדר של ה- IR ואילו המקבל השני.
קרני ה- IR שנזרקות על ידי דיודת המשדר משתקפות מתכולת הדם של קצה האצבע של האדם ומתקבלות על ידי דיודת המקלט.
עוצמת הקרניים המשתקפות משתנה בפרופורציה הנקבעת על ידי קצב שאיבת הלב ועל פי ההבדל ברמות הדם המחומצן בתוך תכולת הדם.
האותות הנחשבים מדיודות האינפרא אדום מעובדים על ידי שלבי האופמפ המוצגים שהם למעשה כמה מעגלי מסנן פעילים נמוכים זהים הנחושים לניתוק בסביבות 2.5 הרץ. זה מרמז שהמקסימום שאפשר להשיג מדידת דופק יוגבל לכ -150 סל'ד.
אנו משתמשים ב- IC MCP602 לעיבוד בצורה של IC1a ו- IC1b בתכנון חיישן הדופק והמעבד המוצע. ה- IC הוא אופמפ כפול המיוצר על ידי שבב מיקרו.
מבצע מעגל
זה נועד לעבוד עם אספקה בודדת ובכך הופך להיות נוח ביותר עבור המעגל הנדון שאמור לפעול מתא 9V בודד.
המשמעות היא גם כי תפוקת ה- opamp תוכל לייצר תנודות מתח חיוביות עד שליליות המתאימות לאותות הדופק המורגשים מדיודות ה- IR.
מכיוון שתנאי הסביבה עשויים להיות מזוהמים בהרבה אותות תועים, יש לחסן את המנורות נגד כל הפרעות חשמליות מזויפות כאלה, ולכן קבלים חוסמים בצורה של קבלים 1uF המוצגים ממוקמים בקלטים של כל אורות.
האופמפ הראשון אמור לייצר רווח של 101, והשני זהה לתצורת IC1a הראשונה נקבע גם על רווח 101.
עם זאת, זה מרמז שהסך הכל או הרווח הסופי של המעגל ביציאה מוגדר ב -1010 x 101 = 10201 מרשימים, רווח כה גבוה מבטיח חישה ועיבוד מושלמים של דופק דופק קלט חלש וסתום המועבר מה- IR. דיודות.
ניתן לראות נורית LED מחוברת על הפלט של ה- IC1b השני המהבהב בתגובה לדופק הדופק שהתקבל משלב דיודת IR.
היישום המוצג כאן נועד למטרות עיצוב הפניה בלבד ואינו מיועד לשימוש מציל חיים או ניטור רפואי.
תרשים מעגלים
כיצד להגדיר את מעגל חיישן הדופק
הגדרת חיישן הדופק המוצע, המעבד הוא למעשה קל מאוד.
כפי שכולנו נבין שההבדל בין הדם המחומצן לדם המחומצן אינו יכול להבחין כמעט ודורש דיוק קיצוני מכל הבחינות על מנת לאפשר למעבד לשפוט את ההבדלים הדקים בזרם הדם ובכל זאת להיות מסוגל להמיר ל שינוי מתח מתנדנד ביציאה.
על מנת להבטיח קרני IR מותאמות לחלוטין מדיודת IR Tx, יש להגביל את הזרם דרכה לפרופורציה מחושבת היטב כך שהדם המחומצן מציע עמידות גבוהה יחסית למעבר של הקרניים, אך מאפשר התנגדות נמוכה יחסית. לקרניים במהלך מצב הדם המופרע מהמחמצן. זה מקל על Opamp להבחין בין דופק הלב הפועם.
זה נעשה פשוט על ידי התאמת קביעת ההגדרה הקבועה מראש של 470 אוהם.
שמור על קצה האצבע המורה מעל זוג D1 / D2, הפעל את הדלקה והמשיך לכוונן את ההגדרה הקבועה מראש עד שהנורית ביציאה מתחילה לפתח אפקט מהבהב מובהק.
חותם את ההגדרה המוגדרת מראש ברגע שהושגה.
סידור מיקום האצבע המורה מעל דיודות הצילום הסגורות
זה יכול להיעשות על ידי הלחמת הדיודות על גבי PCB במרחק מחושב זה מזה שהופך להיות פשוט טוב עבור קצה האצבע המורה לכסות את קצות הדיודות המוקרנות לחלוטין.
לתגובה אופטימלית יש לסגור את הדיודות בתוך צינורות פלסטיק אטומים בגודל מתאים, כפי שמוצג באיור הבא:
בסעיף הבא נלמד על דופק פשוט ומעגל אזעקה שתוכנן במיוחד עבור האזרחים הקשישים לצורך מעקב אחר הדופק הקריטי.
כאן בוחנים מעגל פשוט אשר עשוי לשמש לניטור הדופק הקריטי של חולה (אזרח ותיק), המעגל כולל גם אזעקה לציון המצב. את הרעיון ביקש מר ראג 'קומאר מוכרג'י
מפרט טכני
מקווה שאתה בסדר.
מטרת הכתיבה כאן היא לשתף אתכם ברעיון של פרויקט - לתכנן 'אזעקת שעון דופק' שניתן לבצע באמצעות רכיבי עלות נמוכה הזמינים בדרך כלל ואשר תפיק אזעקה נשמעת בכל פעם שהדופק של מישהו נמצא נמצא חריג. הוא צריך לעמוד גם בתנאים הבאים:
א. קומפקטי וקל משקל, ולכן נייד
ב. צרכו כוח מינימלי, לכן עליכם לפעול 24x7 למשך חודש או חודשיים מכמה סוללות AA או מארז של 9 וולט
ג. צריך להיות מדויק למדי בביצועים שלו
אני יודע שיש הרבה מעגלים כאלה ברשת אבל הביצועים והאמינות שלהם מוטלים בספק. היחידה יכולה להיות שימושית במיוחד במיוחד עבור קשישים (עם / בלי מחלת לב), עבור חולים המונחים במיטה וכן הלאה. כאשר הלב פועם בקצב גבוה / נמוך מערך הסף הממוצע שנקבע, האזעקה תישמע בקול רם מספיק כדי להתריע בפני אנשים סביב המטופל.
אני מקווה שההצעה שלי ברורה לכם. עם זאת, אם יש לך ספק, אנא שלח לי דוא'ל.
תודה,
בכבוד רב,
ראג 'קומאר מוכרג'י
העיצוב
בפוסט הקודם למדנו כיצד ליצור מעגל חיישן דופק עם מעבד, שניתן להשתמש בו כראוי במעגל אזעקת הדופק הקריטי המוצע.
היישום המוצג כאן נועד למטרות עיצוב הפניה בלבד ואינו מיועד לשימוש מציל חיים או ניטור רפואי.
תרשים מעגלים
בהתייחס לדיאגרמות לעיל, אנו מסוגלים לראות כמה שלבי מעגלים, הראשון הוא חיישן / מעבד דופק עם מכפיל תדרים משולב, ואילו השני בצורת אינטגרטור, משווה.
תכנון מעבד האותות העליון הוסבר באופן מקיף בפסקה הקודמת מכפיל המתח הנוסף ששולב במעבד משתמש ב- IC 4060 להכפלת קצב הלב האיטי יחסית לקצב תדרים גבוה משתנה באופן יחסי.
קצב פעימות הלב בתדירות גבוהה המשתנה באופן יחסי לעיל מ- pin7 של IC 4060 מוזן לקלט של אינטגרטור שתפקידו להמיר את התדר המשתנה דיגיטלית לאות אנלוגי אקספוננציאלי המשתנה באופן יחסי.
לבסוף מתח אנלוגי זה מוחל על הקלט הלא-הפוך של משווה Ic 741. המשווה נקבע דרך קביעת 10k המצורפת המצורפת כך שרמת המתח בפין 3 תישאר בדיוק מתחת למתח הייחוס בפין 2 כאשר קצב הלב נמצא בסביבת האזור הבטוח.
עם זאת, אם קצב הלב נוטה לעלות על פני האזור הקריטי, ברמת המתח 3 פותחת רמת מתח גבוהה יחסית אשר חוצה את רמת ההתייחסות של pin2 וגורמת לפלט האופמפ לעבור גבוה ולהשמיע אזעקה.
האמור לעיל הקים רק מוניטורים ואזעקות בדבר דופק קריטי גבוה יותר, על מנת להשיג ניטור דו כיווני, כלומר לקבל אזעקה לדופק קריטי גבוה יותר ונמוך יותר ... המעגל השני הכולל IC555 ו- IC741 יכול להיות בוטל לחלוטין והוחלף במעגל IC LM567 סטנדרטי להגדיר כדי לשמור על תפוקתו נמוכה בקצב הדופק הבטוח, ולעלות גבוה בקצב קריטי מעלה או מטה.
מעגל מיזוג האותות מורכב משני מסנני מעבר נמוכים פעילים זהים עם תדר ניתוק של כ -2.5 הרץ.
משמעות הדבר היא כי הדופק המקסימלי הנמדד הוא כ -150 פעימות לדקה. המגבר התפעולי IC המשמש במעגל זה הוא MCP602, שבב OpAmp כפול של Microchip.
הוא פועל באספקת חשמל אחת ומספק תנופה ביציאה ממעקה למסילה. הסינון הכרחי כדי לחסום רעשי תדרים גבוהים יותר הנמצאים באות.
הגדרת הרווח של המגבר
הרווח של כל שלב מסנן מוגדר ל -101, מה שמספק את ההגברה הכוללת של כ- 10000. קבל 1 uF בכניסה של כל שלב נדרש כדי לחסום את רכיב ה- DC באות.
המשוואות לחישוב רווח ותדירות החיתוך של פילטר המעבר הנמוך פעיל מוצגות בתרשים המעגל.
המגבר / מסנן הדו-שלבי מספק רווח מספיק בכדי להגביר את האות החלש שמגיע מיחידת חיישני הצילום ולהמיר אותו לדופק.
נורית LED המחוברת ביציאה מהבהבת בכל פעם שמזהים פעימות לב.
מעגל מיזוג האותות מורכב משני מסנני מעבר נמוכים פעילים זהים עם תדר ניתוק של כ -2.5 הרץ. משמעות הדבר היא כי הדופק המקסימלי הנמדד הוא כ -150 פעימות לדקה.
המגבר התפעולי IC המשמש במעגל זה הוא MCP602, שבב OpAmp כפול של Microchip. הוא פועל באספקת חשמל אחת ומספק תנופה ביציאה ממעקה למסילה. הסינון הכרחי כדי לחסום רעשי תדרים גבוהים יותר הנמצאים באות.
הרווח של כל שלב מסנן מוגדר ל -101, מה שמספק את ההגברה הכוללת של כ- 10000. קבל 1 uF בכניסה של כל שלב נדרש כדי לחסום את רכיב ה- DC באות.
המשוואות לחישוב רווח ותדירות החיתוך של פילטר המעבר הנמוך פעיל מוצגות בתרשים המעגל. המגבר / מסנן הדו-שלבי מספק רווח מספיק בכדי להגביר את האות החלש שמגיע מיחידת חיישני הצילום ולהמיר אותו לדופק.
נורית LED המחוברת ביציאה מהבהבת בכל פעם שמזהים פעימות לב. הפלט ממזגן האות עובר לכניסת T0CKI של PIC16F628A.
הצהרת אחריות: למרות שהמעגל הנ'ל נבדק, אלה אינם מאושרים מבחינה רפואית, ולכן מומלץ לצופים להמשיך בזהירות בעת ביצוע מעגלים אלה ושימוש בהם.
מאמר זה מוצג למטרות הסברה בלבד, ללא כוונה לספק ייעוץ רפואי או הצעות. הכותב של מאמר זה, ואתר זה אינו יכול להיות אחראי לכל סוג של אובדן כלשהו העלול להתרחש אצל המשתמש בעת השימוש במעגלים אלה, מכל סיבה בלתי צפויה.
קודם: מעגל דוד אינדוקציה מופעל על ידי שמש הבא: מעגל מטען סוללות סולארי מיטוב עצמי
