„CardioSim“: 6 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Visų pirma, tai mano pirmasis „Instructable“ir nesu angliškai kalbanti (ar rašanti), todėl iš anksto atsiprašau už bendrą prastą kokybę. Tačiau tikiuosi, kad ši pamoka gali būti naudinga žmonėms, naudojantiems širdies ritmo (HR) monitoriaus sistemą (kurią sudaro krūtinės diržo siųstuvas ir imtuvo laikrodis) ir kurie:

norite tiksliai žinoti, kurią bateriją reikia pakeisti (diržo viduje arba imtuvo laikrodžio viduje), kai sistema nustoja tinkamai veikti. Paprastai tam, kad įsitikintumėte, jog vartotojas pakeičia abi baterijas, net jei viena diržo dalis patiria didesnę apkrovą ir todėl išsikrauna greičiau nei kita

arba

yra suinteresuoti (kaip ir aš) sukurti širdies ritmo duomenų kaupiklį tolesniems vertinimams, pavyzdžiui, statistinei HRV (širdies ritmo variacijų) analizei statinėmis sąlygomis, arba HR ir fizinių pastangų koreliacijos tyrimams dinamiškomis sąlygomis nori naudoti krūtinės diržo (kardio) treniruoklį, o ne visą laiką dėvėti tikrą

Dėl aukščiau išvardytų priežasčių aš pavadinau savo instrukciją „CardioSim“

1 žingsnis: kaip tai veikia

Belaidis širdies ritmo impulsų perdavimas tarp siųstuvo (krūtinės diržo diržo) ir imtuvo (specialus laikrodis, taip pat veikiantys bėgimo takeliai, treniruokliai ir kt.) Yra pagrįstas žemo dažnio magnetiniu ryšiu (LFMC), o ne tradicinis radijo dažnis.

Standartinis šio tipo (analoginių) stebėjimo sistemų dažnis yra 5,3 kHz. Naujos skaitmeninės sistemos yra pagrįstos „Bluetooth“technologija, tačiau tai nepatenka į šios pamokos taikymo sritį.

Tiems, kurie nori gilintis į temą, išsamų LFMC technologijos aprašymą, įskaitant privalumus ir trūkumus prieš RF, galite rasti šioje programos pastaboje

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

Tačiau šio projekto tikslais pakanka žinoti, kad 5,3 kHz magnetinio lauko nešiklis, sukurtas LC (serijos) rezonansinės grandinės, yra moduliuojamas paprasto OOK (On-OFF Keying) formato pagrindu, kur kiekvienas širdies impulsas įjungia laikiklį maždaug 10ms. Signalas aptinkamas (lygiagrečiu) LC rezonansiniu baku (tuo pačiu magnetinio lauko rezonansiniu dažniu ir su sąlyga, kad abi ritės yra tinkamai sulygiuotos), sustiprinamas ir siunčiamas į matavimo bloką.

Nors WEB galima rasti keletą imtuvo grandinės pavyzdžių, man nepavyko rasti siųstuvo modelio, todėl nusprendžiau išanalizuoti krūtinės diržo generuojamą signalą ir sukurti grandinę, kuri galėtų jį imituoti. panašus lauko stiprumas, dažnis ir formatas.

2 žingsnis: Schema ir dalys

Grandines sudaro labai nedaug komponentų, kuriuos galima sutalpinti į mažą dėklą:

• Dėklas su juostine plokšte, kaip šis
• Didelio tankio putplasčio juostelė, 50x25x10mm (kaip ir ta, kuri naudojama IC pakuotėms)
• Mikrovaldiklis ATTiny85-20
• Variklio vairuotojas L293
• Įtampos reguliatorius 5V, tip 7805 arba LD1117V50
• 2x elektrolitinis kondensatorius 10uF/25V
• Kondensatorius 22n/100V
• Trimpot su velenu, 10K, 1 apsisukimas (kaip ir „Arduino Starter Kit“)
• Rezistorius 22K
• Rezistorius 220R
• LED raudonas 5 mm
• Induktyvumas 39mH, naudojau BOURNS RLB0913-393K
• 9V baterija
• mini SPDT jungiklis (AM/FM jungiklį perdirbau iš seno tranzistoriaus radijo)

Svarbiausias komponentas yra induktyvumas, aukštos kokybės ferito šerdis ir mažas atsparumas yra privalomi, kad jis būtų mažas ir kad būtų pasiektas geras rezonansinės grandinės kokybės koeficientas.

3 žingsnis: grandinės aprašymas ir kodas

Taikant brėžinyje pavaizduotą LC grandinės formulę, kai L = 39mH ir C = 22nF, gaunamas dažnis yra apie 5,4 kHz, tai yra pakankamai arti standartinės 5,3 kHz vertės. LC bakas varomas H tilto keitikliu, kurį sudaro 2 variklio vairuotojo IC L293 1 ir 2 tiltai. Nešiklio dažnį generuoja TINY85 mikrovaldiklis, kuris taip pat valdo moduliuojantį signalą, imituojantį HR. Naudojant „Trimpot“, prijungtą prie analoginio įvesties A1, širdies ritmas gali būti pakeistas nuo maždaug 40 iki 170 bpm (dūžių per minutę), o tai realiomis sąlygomis laikoma tinkama daugumai mėgėjų sportininkų. Kadangi tiltas turi būti varomas dviejų priešingų kvadratinių bangų (ir turėdamas mažai žinių apie „ATTiny's Assembler“kodą, galėjau generuoti tik vieną), pusę kepsninės 3 naudojau kaip keitiklį.

Šioms paprastoms užduotims vidinis laikrodis @ 16MHz yra tinkamas, tačiau iš anksto išmatavau reikiamą kalibravimo koeficientą savo mikroschemai ir nustatymo skiltyje įdėjau komandinę eilutę „OSCCAL“. Norėdami atsisiųsti eskizą į „ATTiny“, naudoju „Arduino Nano“, įkrautą su „ArduinoISP“kodu. Jei nesate susipažinę su šiais dviem veiksmais, žiniatinklyje yra daugybė pavyzdžių, jei kam nors įdomu, sukūriau savo versijas, kurias galiu pateikti paprašius. Pridėjau ATTiny kodą:

4 žingsnis: grandinės surinkimas

Korpuso viršutiniame dangtelyje jau buvo 5 mm skylė, kuri puikiai tiktų „Led“, ir man reikėjo tik išgręžti antrą 6 mm skylę, suderintą su pirmąja, trimpoto velenui. Komponentų išdėstymą išdėstiau taip, kad baterija būtų laikoma tarp trimpoto ir įtampos reguliatoriaus TO-220, o tvirtai užblokuota putų juosta, priklijuota prie viršutinio dangtelio.

Kaip pastebėjote, induktyvumas yra sumontuotas horizontaliai, t.y. kurios ašis lygiagreti lentai. Tai daroma darant prielaidą, kad imtuvo induktyvumas taip pat yra ta pačia kryptimi. Bet kokiu atveju, norėdami užtikrinti optimalų perdavimą, visada įsitikinkite, kad abi ašys yra lygiagrečios (nebūtinai toje pačioje erdvinėje plokštumoje) ir nėra statmenos viena kitai.

Surinkimo pabaigoje grandinės testeriu kruopščiai patikrinkite visas jungtis grandinės testeriu.

5 žingsnis: išbandykite grandinę

Geriausias grandinės bandymo įrankis yra HR stebėjimo imtuvo laikrodis:

1. Padėkite laikrodį šalia „CardioSim“.
2. Nustatykite trimpą į vidurinę padėtį ir įjunkite įrenginį.
3. Raudonas šviesos diodas turėtų pradėti mirksėti maždaug 1 sekundės intervalu (60 bmp). Tai rodo, kad LC rezonatoriaus bakas yra tinkamai įjungtas ir veikia. Jei taip nėra, dar kartą patikrinkite visas jungtis ir suvirinimo taškus.
4. Jei jis dar neįjungtas automatiškai, įjunkite laikrodį rankiniu būdu.
5. Laikrodis turėtų pradėti priimti signalą, rodantį išmatuotą širdies ritmą.
6. Pasukite trimpą į galinę padėtį abiem kryptimis, kad patikrintumėte visą HR diapazoną (toleruotina +/- 5% diapazono ribų)

Visi veiksmai parodyti pridedamame vaizdo įraše

6 žingsnis: įspėjimas

Galutinis saugos patarimas: atminkite, kad šiuo paprastu formatu įdiegtas LFMC neleidžia adresuoti skirtingų vienetų to paties lauko diapazone, tai reiškia, kad tuo atveju, jei „CardioSim“ir tikras matavimo diržas siunčia signalus į tą patį imtuvą įrenginys, imtuvas bus užstrigęs, o rezultatai bus nenuspėjami.

Tai gali būti pavojinga tuo atveju, jei ketinate padidinti savo fizinę veiklą ir maksimaliai padidinti savo pastangas remdamiesi išmatuotu HR. „CardioSim“skirtas naudoti tik kitų įrenginių testavimui, o ne mokymui!

Tai viskas, ačiū, kad perskaitėte mano „Instructable“, bet koks atsiliepimas yra laukiamas!