2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-13 06:58
Merhaba!
Benim hobim ve tutkum fizik projelerini gerçekleştirmek. Son çalışmalarımdan biri ultrasonik sonografi ile ilgili. Her zaman olduğu gibi ebay veya aliexpress'ten alabileceğiniz parçalarla olabildiğince basitleştirmeye çalıştım. O halde basit eşyalarım ile ne kadar ileri gidebileceğime bir bakalım…
Bu biraz daha karmaşık ve daha pahalı projeden ilham aldım:
hackaday.io/project/9281-murgen-open-sourc…
Projem için ihtiyacınız olacak parçalar:
ana parçalar:
- 40 USD için boya kalınlığını ölçmek için bir gösterge: ebay boya kalınlık ölçer GM100
- veya 33 USD karşılığında sadece 5 MHz dönüştürücü: ebay 5 MHz dönüştürücü
- 12 USD karşılığında bir arduino Ödenmesi: ebay arduino nedeniyle
- 11 USD için 320x480 piksel ekran: 320x480 arduino ekranı
- simetrik +9/GND/-9V besleme için iki adet 9V/1A güç kaynağı
- sonografi için ultrason jeli: 10 USD ultrason jeli
verici için:
- 5 USD için gerekli 100V için bir yükseltici dönüştürücü: 100V yükseltici dönüştürücü
- 2 USD karşılığında 100V-yükseltici dönüştürücü için 12-15V sağlayan ortak bir yükseltici dönüştürücü: XL6009 hızlandırıcı dönüştürücü
- bir LM7805 voltaj regülatörü
- monoflop-IC 74121
- mosfet sürücüsü ICL7667
- IRL620 mosfet: IRL620
- 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1µF (1x elektrolitik), 47µF (1x elektrolitik), 20 µF (200V için 1 x elektrolitik), 100 nF (200V için 2x MKP: 100nF20µF) ile kapasitörler
- 3kOhm (0.25W), 10kOhm (0.25W) ve 50Ohm (1W) ile dirençler
- 10 kOhm potansiyometre
- 2 adet C5 soketleri: 7 USD C5 soketi
alıcı için:
- 3 parça. AD811 operasyonel güçlendirme: ebay AD811
- 1 parça. LM7171 operasyonel güçlendirme: ebay LM7171
- 5 x 1 nF kapasitör, 8 x 100nF kapasitör
- 4 x 10 kOhm potansiyometre
- 1 x 100 kOhm potansiyometre
- 68 Ohm, 330 Ohm (2 adet), 820 Ohm, 470 Ohm, 1.5 kOhm, 1 kOhm, 100 Ohm ile 0.25W dirençler
- 1N4148 diyot (2 adet)
- 3.3V zener diyot (1 adet)
Adım 1: Verici ve Alıcı devrelerim
Sonografi, tıpta vücudun içine bakmanın çok önemli bir yoludur. İlke basittir: Bir verici, ultrasonik darbeler gönderir. Vücutta yayılırlar, iç organlar veya kemikler tarafından yansıtılırlar ve alıcıya geri dönerler.
Benim durumumda, boya katmanlarının kalınlığını ölçmek için GM100 göstergesini kullanıyorum. Aslında vücudun içine bakma niyetinde olmasam da kemiklerimi görebiliyorum.
GM100 vericisi 5 MHz frekansında çalışır. Bu nedenle 100-200 nanosaniye uzunluğunda çok kısa darbeler oluşturmanız gerekir. 7412-monoflop, bu kadar kısa darbeler oluşturabilir. Bu kısa darbeler, bir IRL620'nin kapısını çalıştıran ICL7667-mosfet sürücüsüne gider (dikkat: mosfet 200V'a kadar olan voltajları kaldırabilmelidir!).
Kapı açılırsa, 100V-100nF-kapasitör boşalır ve verici-piezoya -100V'luk bir negatif darbe uygulanır.
GM100 kafasından alınan ultrasonik yankılar, hızlı OPA AD820 ile 3 aşamalı bir amplifikatöre gidiyor. Üçüncü adımdan sonra bir hassas doğrultucuya ihtiyacınız olacak. Bu amaçla bir LM7171 işlemsel yükselteç kullanıyorum.
Dikkat edin: En iyi sonuçları, hassas doğrultucunun girişini dupont-wire-loop (? devrede) ile kısalttığımda aldım. Nedenini gerçekten anlamıyorum ama ultrasonik tarayıcımı yeniden oluşturmaya çalışırsan kontrol etmen gerekecek.
Adım 2: Arduino yazılımı
Yansıtılan darbeler bir mikro denetleyici tarafından saklanmalı ve görüntülenmelidir. Mikrodenetleyici hızlı olmalıdır. Bu nedenle bir arduino nedeniyle seçiyorum. İki farklı türde hızlı analog okuma kodu denedim (eklere bakın). Biri daha hızlıdır (dönüşüm başına yaklaşık 0,4 µs), ancak analog girişte okurken 2-3 kat aynı değeri elde ettim. Diğeri ise biraz daha yavaştır (dönüşüm başına 1 µs), ancak tekrarlanan değerlerin dezavantajına sahip değildir. Ben ilkini seçtim…
Alıcı kartında iki anahtar vardır. Bu sitches ile ölçümü durdurabilir ve iki farklı zaman tabanı seçebilirsiniz. Biri 0 ile 120 µs arasında ve diğeri 0 ile 240 µs arasında ölçüm süreleri için. Bunu 300 değer veya 600 değer okuyarak anladım. 600 değer için iki katı zaman alır, ancak daha sonra sadece her saniye analog-değerini alıyorum.
Gelen yankılar, arduino'nun analog giriş portlarından biri ile okunuyor. Zener diyotu, arduino nedeniyle yalnızca 3.3V'a kadar olan voltajları okuyabildiğinden, bağlantı noktasını çok yüksek voltajlara karşı korumalıdır.
Her bir analog giriş değeri daha sonra 0 ile 255 arasında bir değere dönüştürülür. Bu değer ile ekranda başka bir gri renkli dikdörtgen çizilecektir. Beyaz, yüksek sinyal/yankı anlamına gelir, koyu gri veya siyah, düşük sinyal/yankı anlamına gelir.
İşte 24 piksel genişliğinde ve 1 piksel yüksekliğinde dikdörtgen çizme kodundaki satırlar
for(i = 0; i < 300; i++) {
değerler = harita(değerler, 0, 4095, 0, 255);
myGLCD.setColor(değerler, değerler, değerler);
myGLCD.fillRect(j * 24, 15 + i, j * 24 + 23, 15 + i);
}
Bir saniye sonra bir sonraki sütun çizilecek…
3. Adım: Sonuçlar
Su dolu balonlar üzerinden alüminyum silindirlerden vücuduma kadar farklı nesneleri inceledim. Vücut ekolarını görmek için sinyallerin amplifikasyonunun çok yüksek olması gerekir. Alüminyum silindirler için daha düşük bir amplifikasyon gereklidir. Resimlere baktığınızda deriden ve kemiğimden gelen yankıları net bir şekilde görebilirsiniz.
Peki bu projenin başarısı veya başarısızlığı hakkında ne söyleyebilirim. Bu kadar basit yöntemlerle ve yaygın olarak bu amaca yönelik olmayan parçalar kullanılarak vücudun içine bakmak mümkündür. Ancak bu faktörler de sonuçları sınırlandırmaktadır. Ticari çözümlerle karşılaştırıldığında bu kadar net ve iyi yapılandırılmış resimler elde edemezsiniz.
Ama en önemlisi de bu, denedim ve elimden gelenin en iyisini yaptım. Umarım bu talimatları beğenmişsinizdir ve en azından sizin için ilginçti.
Diğer fizik projelerime de göz atmak isterseniz:
www.youtube.com/user/stopperl16/videos?
daha fazla fizik projesi: