CardioSim: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Her şeyden önce, bu benim ilk Eğitilebilir Dersim ve ana dili İngilizce olan (veya yazar) değilim, bu nedenle genel olarak düşük kalite için şimdiden özür dilerim. Ancak, bu eğitimin, kalp atış hızı (KH) izleme sistemi (göğüs kemeri kemeri vericisi ve alıcı saatinden oluşan) kullanan ve aşağıdakilerden birini yapan kişiler için yararlı olabileceğini umuyorum:

sistem düzgün çalışmayı bıraktığında tam olarak hangi pilin değiştirilmesi gerektiğini (kemerin içinde veya alıcı saatin içinde) bilmek istiyorsanız. Genellikle, kayıştaki pil daha ağır bir yüke maruz kalsa ve bu nedenle diğerinden daha hızlı boşalsa bile, kullanıcının her iki pili de değiştirdiğinden emin olmak için

veya

Daha ileri değerlendirmeler için bir kalp atış hızı veri kaydedicisi geliştirmekle (benim gibi) ilgileniyorlar - örneğin statik koşullarda HRV'nin (Kalp Atış Hızı Varyasyonları) istatistiksel analizi veya dinamik koşullarda İK ve fiziksel çabalar arasındaki korelasyon çalışmaları için - ve Test aşamalarında her zaman gerçek bir kemer takmak yerine göğüs kemeri (Kardiyo) simülatörü kullanmayı tercih edin

Yukarıdaki nedenlerden dolayı Eğitilebilir "CardioSim" adını verdim.

Adım 1: Nasıl Çalışır?

Verici (göğüs kemeri kemeri) ve alıcı (özel saat, koşu bantları, egzersiz cihazları vb.) arasındaki kalp atış hızı darbelerinin kablosuz iletimi, Düşük frekanslı manyetik iletişime (LFMC) dayalıdır ve geleneksel bir Radyo Frekansı.

Bu tip (analog) izleme sistemleri için standart frekans 5,3 kHz'dir. Yeni dijital sistemler Bluetooth teknolojisine dayanmaktadır, ancak bu, bu eğitimin kapsamı dışındadır.

Konuyu derinleştirmek isteyenler için, RF'ye karşı artıları ve eksileri dahil olmak üzere LFMC teknolojisinin kapsamlı bir açıklaması bu Uygulama notunda bulunabilir.

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

Bununla birlikte, bu proje uğruna, bir LC (seri) rezonans devresi tarafından üretilen 5.3 kHz'lik bir manyetik alan taşıyıcısının, her kalp atımının olduğu basit bir OOK (Açık-Kapalı Anahtarlama) formatı temelinde modüle edildiğini bilmek yeterli olacaktır. taşıyıcıyı yaklaşık 10ms açar. Sinyal (paralel) bir LC rezonans tankı (manyetik alanın aynı rezonans frekansına sahip ve her iki bobinin uygun şekilde hizalanması şartıyla) tarafından algılanır, yükseltilir ve ölçüm ünitesine gönderilir.

WEB'de alıcı devresinin bazı örnekleri bulunsa da, verici için bir model bulamadım, bu yüzden göğüs kemerimin ürettiği sinyali analiz etmeye ve onu simüle edebilecek bir devre kurmaya karar verdim. benzer bir alan gücü, sıklığı ve formatı.

Adım 2: Şematik ve Parçalar

Devreler, küçük bir kasaya sığabilecek çok az sayıda bileşenden oluşur:

• Şerit tahtalı kasa, bunun gibi
• Yüksek yoğunluklu köpük şerit, 50x25x10mm (IC'lerin ambalajı için kullanılana benzer)
• Mikrodenetleyici ATTiny85-20
• Motor Sürücüsü L293
• Voltaj regülatörü 5V, tip 7805 veya LD1117V50
• 2x Elektrolitik Kondansatör 10uF/25V
• Kondansatör 22n/100V
• Şaftlı Trimpot, 10K, 1 tur, (Arduino Starter Kit'teki gibi)
• Direnç 22K
• Direnç 220R
• LED kırmızı 5mm
• Endüktans 39mH, bir BOURNS RLB0913-393K kullandım
• 9V pil
• mini SPDT anahtarı (Eski bir transistörlü radyodan AM/FM anahtarını geri dönüştürdüm)

En önemli bileşen endüktanstır, küçük tutmak ve rezonans devresinin iyi bir Kalite Faktörünü elde etmek için yüksek kaliteli bir ferrit çekirdek ve düşük direnç zorunludur.

Adım 3: Devre Tanımı ve Kodu

Çizimde gösterilen LC devresinin formülünü L = 39mH ve C=22nF ile uyguladığınızda, elde edilen frekans 5,4 kHz civarındadır ve bu da standart 5,3 kHz değerine yeterince yakındır. LC tankı, motor sürücüsü IC L293'ün 2 yarım köprüsü 1 ve 2'den oluşan bir H-köprü invertörü tarafından tahrik edilir. Taşıyıcı frekansı, HR'yi simüle eden modülasyon sinyalini de çalıştıran TINY85 mikro denetleyici tarafından üretilir. Analog giriş A1'e takılı Trimpot ile Kalp Atış Hızı yaklaşık 40 ila 170 bmp'den (dakikadaki atım) değiştirilebilir - bu gerçek koşullarda çoğu amatör sporcu için yeterli kabul edilir. Köprünün iki zıt kare dalga tarafından sürülmesi gerektiğinden (ve ATTiny'nin Assembler kodu hakkındaki sınırlı bilgimle sadece bir tane üretebildim), yarım brige 3'ü invertör olarak kullandım.

Bu basit görevler için dahili saat @ 16MHz yeterlidir, ancak çipim için gerekli kalibrasyon faktörünü önceden ölçtüm ve kurulum bölümüne "OSCCAL" komut satırına koydum. Krokiyi ATTiny'ye indirmek için ArduinoISP kodu yüklü bir Arduino Nano kullandım. Bu iki adıma aşina değilseniz, Web'de tonlarca örnek var, ilgilenen varsa istek üzerine sağlayabileceğim kendi sürümlerimi geliştirdim. ATTiny için kod eklendi:

Adım 4: Devrenin Montajı

Kasanın üst kapağında zaten Led için mükemmel olan 5 mm'lik bir delik vardı ve trimpotun şaftı için sadece ilkiyle aynı hizada ikinci bir 6 mm'lik delik açmam gerekti. Bileşenlerin yerleşimini, pil trimpot ile TO-220 voltaj regülatörü arasında yerinde tutulacak ve üst kapağa yapıştırılmış köpük şerit tarafından konumunda sıkıca bloke edilecek şekilde düzenledim.

Fark edebileceğiniz gibi, endüktans yatay olarak monte edilmiştir, t.i. ekseni tahtaya paraleldir. Bu, alıcı endüktansının da aynı yönde olduğu varsayımı altındadır. Her durumda, optimum aktarım için, her zaman her iki eksenin de paralel olduğundan (mutlaka aynı uzaysal düzlemde olması gerekmez) ve birbirine dik olmadığından emin olun.

Montajın sonunda bir devre test cihazı ile tüm bağlantıları bir devre test cihazı ile iyice kontrol edin.

Adım 5: Devreyi Test Edin

Devre için en iyi test aracı bir İK izleme alıcı saatidir:

1. Saati CardioSim'in yanına koyun.
2. Trimpotu orta konuma getirin ve üniteyi açın.
3. Kırmızı LED yaklaşık 1 saniye aralıklarla (60bmp) yanıp sönmeye başlamalıdır. Bu, LC rezonatör tankına uygun şekilde enerji verildiğini ve çalıştığını gösterir. Aksi takdirde, tüm bağlantıları ve kaynak noktalarını iki kez kontrol edin.
4. Zaten otomatik olarak açılmadıysa, saati manuel olarak açın.
5. Saat, ölçülen KH'yi gösteren sinyali almaya başlamalıdır.
6. Tam KH aralığını kontrol etmek için trimpotu her iki yönde son konuma çevirmek (menzil sınırlarının +/-%5 toleransı tolere edilebilir)

Tüm adımlar ekteki videoda gösterilmiştir.

6. Adım: Uyarı

Son güvenlik tavsiyesi olarak, bu basit formatta uygulanan LFMC'nin aynı alan aralığındaki farklı üniteleri adreslemeye izin vermediğini unutmayın; bu, hem CardioSim'in hem de gerçek bir ölçüm bandının sinyallerini aynı alıcıya göndermesi durumunda anlamına gelir. alıcı, öngörülemeyen sonuçlarla sıkışacaktır.

Fiziksel performansınızı artıracak ve ölçülen İK bazında çabalarınızı en üst düzeye çıkaracaksanız bu tehlikeli olabilir. CardioSim, eğitim için değil, yalnızca diğer birimlerin test edilmesi için kullanılmak üzere tasarlanmıştır!

Hepsi bu, Instructable'ımı okuduğunuz için teşekkürler, herhangi bir feedabck açığız!