Pulzusmérő áramkör

Ebben a cikkben átfogóan tárgyalunk egy viszonylag pontos elektronikus pulzusérzékelő áramkört, amelyet néhány diszkréten vezetékes opamp áramkör szakasz feldolgoz, majd megtudjuk, hogyan lehet ezt módosítani pulzusmérő riasztási áramkör létrehozásához.

IR fotodiod szenzorok használata

A szívimpulzusok érzékelését alapvetően két infravörös fotodióda végzi, az egyik az infravörös adó, míg a másik az akceptor.

Az adó dióda által dobott infravörös sugarak visszaverődnek az ember ujjhegyének vértartalmától, és a vevő dióda fogadja őket.

A visszavert sugarak intenzitása olyan arányban változik, amelyet a szív pumpálási sebessége és a vértartalomban lévő oxigénezett vérszint különbsége határoz meg.

Az infravörös diódák érzékelt jeleit a bemutatott opamp fokozatok dolgozzák fel, amelyek valójában egy pár azonos aktív aluláteresztő szűrő áramkört határoznak meg, amelyek 2,5 Hz körüli határolással vágnak le. Ez azt jelenti, hogy a maximálisan elérhető pulzusmérés körülbelül 150 ütés / perc sebességre korlátozódna.

Az IC MCP602-et használjuk feldolgozásra IC1a és IC1b formában a javasolt pulzusérzékelő és processzor tervezésében. Az IC egy mikrochip által gyártott kettős opamp.

Áramkör működtetése

Úgy tervezték, hogy egyetlen tápegységgel dolgozzon, és így rendkívül kedvezővé válik a tárgyalt áramkör számára, amely állítólag egyetlen 9 V-os celláról működik.

Ez azt is jelenti, hogy az opamp kimenete teljes pozitív és negatív feszültség ingadozásokat képes létrehozni, amelyek megfelelnek az IR diódák érzékelt pulzus jeleinek.

Mivel a környezeti körülmények rengeteg kósza jelzéssel szennyezhetők, az opampokat immunizálni kell minden ilyen hamis elektromos zavar ellen, ezért a blokkoló kondenzátorokat a bemutatott 1uF kondenzátorok formájában helyezzük el az egyes opampok bemeneteinél.

Az első opampot 101 erősítésre állítják be, a második azonos az első IC1a konfigurációval szintén 101 erősítésre van állítva.

Ez azonban azt jelenti, hogy az áramkör teljes vagy végső erősítése a kimeneten lenyűgöző 101 x 101 = 10201 értéken jelenik meg, ilyen nagy erősítés biztosítja az infravörös rádióból leadott rendkívül gyenge és homályos bemeneti pulzus impulzusok tökéletes érzékelését és feldolgozását diódák.

A második IC1b opamp kimenetén egy LED látható, amely villog az IR dióda fokozatától kapott pulzusimpulzusra válaszul.

Az itt bemutatott alkalmazás csak tervezési referenciaként szolgál, és nem életmentő vagy orvosi célú felhasználásra szolgál.

Kördiagramm

A pulzusmérő áramkörének beállítása

A javasolt pulzusérzékelő, processzor beállítása valóban nagyon egyszerű.

Mint mindannyian meg fogjuk érteni, hogy az oxigénnel telített és az oxigéntartalmú vér közötti különbség alig különböztethető meg, és minden szempontból rendkívüli pontosságot igényel annak érdekében, hogy a feldolgozó megítélhesse a véráramlás finom különbségeit, és mégis képes legyen átalakulni lengő feszültségváltozás a kimeneten.

Az IR Tx dióda tökéletesen optimalizált IR-sugarainak biztosítása érdekében a rajta keresztüli áramot jól számított arányra kell korlátozni, hogy az oxigénnel telített vér viszonylag nagyobb ellenállást kínáljon a sugarak áthaladásához, de viszonylag alacsonyabb ellenállást tesz lehetővé a vér oxigénmentes állapotában lévő sugarakra. Ez megkönnyíti az opamp megkülönböztetését a dobogó szívimpulzusok között.

Ez egyszerűen az adott 470 ohmos preset beállításával történik.

Tartsa a mutatóujja hegyét a D1 / D2 pár felett, kapcsolja be az áramellátást, és állítsa tovább az előre beállított értéket, amíg a kimeneten lévő LED nem kezd különálló villogó hatást váltani.

Zárja le az előbeállítást, ha ez megvalósul.

A mutatóujj elhelyezése a mellékelt fotódiódák felett

Megtehető úgy, hogy a diódákat forrasztjuk a NYÁK-ra bizonyos távolságra egymástól, ami csak arra jó, hogy a mutatóujj hegye teljesen ellepje a diódák sugárzó csúcsait.

Az optimális válasz érdekében a diódákat megfelelő méretű átlátszatlan műanyag csövekbe kell zárni, az alábbi ábra szerint:

A következő részben megismerhetünk egy egyszerű pulzusmérőt és riasztási áramkört, amelyet kifejezetten az idős polgárok számára terveztek a kritikus pulzusszám nyomon követésére.

Itt egy egyszerű áramkört vizsgálunk, amely felhasználható a beteg (idős polgár) kritikus pulzusának monitorozására, és az áramkör riasztást is tartalmaz a helyzet jelzésére. Az ötletet Raj Kumar Mukherji kérte

Műszaki adatok

Remélem jól vagy.

Az itteni írás célja, hogy megosszon veled egy projekt ötletét - egy olyan „pulzusmérő riasztó” megtervezése, amely általánosan elérhető, alacsony költségű alkatrészek használatával készülhet el, és amely hallható riasztást vált ki, amikor bárki pulzussal rendelkezik. rendellenesnek találták. A következő feltételeknek is meg kell felelnie:

a. Kompakt és könnyű, ezért hordozható

b. Fogyasszon minimális energiát, ezért egy vagy két hónapig 24x7-et kell futtatnia néhány AA elemből vagy 9 voltos csomagból

c. Elég pontosnak kell lennie a teljesítményében

Tudom, hogy sok ilyen áramkör elérhető a neten, de teljesítményük és megbízhatóságuk megkérdőjelezhető. Az egység nagyon hasznos lehet különösen idős emberek számára (szívbetegséggel / anélkül), ágyban fekvő betegeknél és így tovább. Ha a szív vagy a beállított átlagos küszöbértéknél magasabb / alacsonyabb ütemben ver, akkor a riasztás elég hangosan szólal meg, hogy figyelmeztesse a beteg körüli embereket.

Remélem, hogy javaslatom világos előtted. Ha azonban kétségei vannak, kérem, e-mailt küldjön nekem.

Köszönöm,

Üdvözlettel,
Raj Kumar Mukherji

A dizájn

Az előző bejegyzésben megtanultuk, hogyan készítsünk egy pulzusérzékelő áramkört processzorral, amely megfelelően használható a javasolt kritikus pulzus riasztási áramkörben.

Az itt bemutatott alkalmazás csak tervezési referenciaként szolgál, és nem életmentő vagy orvosi célú felhasználásra szolgál.

Kördiagramm

A fenti diagramokra hivatkozva láthatunk pár áramkörfokozatot, amelyek közül az első a pulzusérzékelő / processzor integrált frekvenciaszorzóval, míg a második integrátor, komparátor formájában.

A felső jelfeldolgozó kialakítását átfogóan elmagyarázták az előző bekezdésben , a processzorba integrált kiegészítő feszültségszorzó az IC 4060-at használja a viszonylag lassabb pulzusszámok arányosan változó nagyfrekvenciásra való szorzásához.

A fenti, arányosan változó nagyfrekvenciás pulzusszámot az IC 4060 IC7-es érintkezõjétõl egy olyan integrátor bemenetére tápláljuk, amelynek feladata a digitálisan változó frekvencia arányosan változó exponenciális analóg jellé alakítása.

Végül ezt az analóg feszültséget alkalmazzák az Ic 741 komparátor nem invertáló bemenetére. Az összehasonlítót a mellékelt 10k előre beállított értéken keresztül állítják be úgy, hogy a feszültség szintje a 3. érintkezőnél a 2. érintkezőnél a referenciafeszültség alatt maradjon, ha a pulzus a biztonságos tartomány közelében van.

Ha azonban a pulzus a kritikus tartományban növekszik, akkor a pin3-nál arányosan magasabb feszültségszint alakul ki, amely átlépi a pin2 referenciaszintet, emiatt az opamp kimenete magasra megy és riasztást ad.

A fentiek csak a magasabb kritikus pulzusszámra vonatkozó monitorokat és riasztásokat állítottak be annak érdekében, hogy kétirányú monitorozást érjenek el, vagyis riasztást kapjanak mind a magasabb, mind az alacsonyabb kritikus pulzusszámra ... az IC555-öt és IC741-et tartalmazó második áramkör teljesen kiküszöbölve, és helyettesítve van egy normál IC LM567 áramkörrel, amely alacsony kimenetét tartja a biztonságos pulzus mellett, és magasra emelkedik a kritikus sebesség felfelé vagy lefelé.

A jel-kondicionáló áramkör két azonos, aktív aluláteresztő szűrőből áll, kb. 2,5 Hz-es határértékkel.

Ez azt jelenti, hogy a maximálisan mérhető pulzus körülbelül 150 ütés / perc. Az ebben az áramkörben használt operációs erősítő IC az MCP602, a Microchip kettős OpAmp chipje.

Egyetlen tápegységgel működik, és biztosítja a sín-sín kimeneti lengést. A szűrésre azért van szükség, hogy blokkolja a jelben előforduló magasabb frekvenciájú zajokat.

Az erősítő erősítésének beállítása

Az egyes szűrőfokozatok erősítését 101-re állítják, ami a teljes amplifikációt körülbelül 10000-nak adja. Az egyes fokozatok bemeneténél 1 uF kondenzátor szükséges a jel egyenfeszültségű komponensének blokkolásához.

Az aktív aluláteresztő szűrő erősítésének és határértékének kiszámítására szolgáló egyenleteket a kapcsolási rajz mutatja.

A kétfokozatú erősítő / szűrő elegendő erősítést biztosít a fotóérzékelő egységtől érkező gyenge jel erősítéséhez és impulzussá alakításához.

A kimenethez csatlakoztatott LED minden alkalommal villog, amikor szívverést észlel.

A jel-kondicionáló áramkör két azonos, aktív aluláteresztő szűrőből áll, kb. 2,5 Hz-es határértékkel. Ez azt jelenti, hogy a maximálisan mérhető pulzus körülbelül 150 ütés / perc.

Az ebben az áramkörben használt operációs erősítő IC az MCP602, a Microchip kettős OpAmp chipje. Egyetlen tápegységgel működik, és biztosítja a sín-sín kimeneti lengést. A szűrésre azért van szükség, hogy blokkolja a jelben előforduló magasabb frekvenciájú zajokat.

Az egyes szűrőfokozatok erősítését 101-re állítják, ami a teljes amplifikációt körülbelül 10000-nak adja. Az egyes fokozatok bemeneténél 1 uF kondenzátor szükséges a jel egyenfeszültségű komponensének blokkolásához.

Az aktív aluláteresztő szűrő erősítésének és határértékének kiszámítására szolgáló egyenleteket a kapcsolási rajz mutatja. A kétfokozatú erősítő / szűrő elegendő erősítést biztosít a fotóérzékelő egységtől érkező gyenge jel erősítéséhez és impulzussá alakításához.

A kimenethez csatlakoztatott LED minden alkalommal villog, amikor szívverést észlel. A jel kondicionáló kimenete a PIC16F628A T0CKI bemenetéhez kerül.

Jogi nyilatkozat: Bár a fenti áramkört tesztelik, ezek orvosi szempontból nincsenek jóváhagyva, ezért azt javasoljuk, hogy a nézők körültekintően járjanak el az áramkörök készítése és használata során.

Ez a cikk pusztán tájékoztatási célokat szolgál, nem szándékozik orvosi tanácsokat vagy javaslatokat nyújtani. A cikk írója és ez a weboldal nem tehető felelőssé semmilyen veszteségért, amely bármilyen előre nem látható ok miatt bekövetkezhet a felhasználó számára ezen áramkörök használata során.