Pulsmåler kredsløb

I denne artikel diskuterer vi grundigt et relativt nøjagtigt elektronisk pulssensorkredsløb behandlet af et par diskret kabelforbundne opamp-kredsløbstrin, og efterfølgende lærer vi, hvordan dette kan modificeres til at lave et pulsovervågningskredsløb.

Brug af IR-fotodiodesensorer

Følelsen af ​​hjerteimpulser sker grundlæggende ved, at to IR-fotodioder er den ene, der sender transmitteren, mens den anden accepterer.

IR-strålerne, der smides af senderdioden, reflekteres fra en persons blodspidsindhold og modtages af modtagerdioden.

Intensiteten af ​​de reflekterede stråler varierer i en andel bestemt af hjertepumpehastigheden og af forskellen i de iltede blodniveauer inde i blodindholdet.

De registrerede signaler fra de infrarøde dioder behandles af de viste opamp-trin, der faktisk er et par identiske aktive lavpasfilterkredsløb bestemt til at afbryde ved ca. 2,5 Hz. Dette indebærer, at det maksimale opnåelige pulsmåling ville være begrænset til ca. 150 bpm.

Vi bruger IC MCP602 til behandling i form af IC1a og IC1b i den foreslåede pulssensor og processor design. IC er en dobbelt opamp fremstillet af mikrochip.

Kredsløb

Det er designet til at arbejde med enkelt forsyninger og bliver således ekstremt gunstigt for det diskuterede kredsløb, som formodes at fungere fra en enkelt 9V-celle.

Dette betyder også, at opampens output ville være i stand til at producere en fuld positiv til negativ spændingssvingning svarende til de registrerede pulssignaler fra IR-dioderne.

Da omgivelsesbetingelserne kan blive forurenet med masser af omstrejfende signaler, skal opamperne immuniseres mod alle sådanne falske elektriske forstyrrelser, hvorfor blokerende kondensatorer i form af de viste 1 uF kondensatorer er placeret ved indgangene til hver opamper.

Den første opamp er indstillet til at producere en forstærkning på 101, den anden er identisk med den første IC1a-konfiguration er også indstillet til 101 forstærkning.

Imidlertid indebærer det, at den samlede eller endelige forstærkning af kredsløbet ved udgangen gengives med imponerende 101 x 101 = 10201, en sådan høj forstærkning sikrer en perfekt sensing og behandling af de ekstremt svage og uklare indgangspulsimpulser leveret fra IR dioder.

En LED kan ses fastgjort over output fra den anden IC1b opamp, som blinker som svar på de modtagne pulsimpulser fra IR-diodetrinnet.

Den applikation, der præsenteres her, er kun til referenceformål og er ikke beregnet til nogen livreddende eller medicinsk overvågning.

Kredsløbsdiagram

Sådan opsættes pulssensorkredsløbet

Opsætning af den foreslåede pulssensor, processor er faktisk meget let.

Som vi alle vil forstå, at forskellen mellem det iltede blod og de iltede blod næppe kunne skelnes og kræve ekstrem præcision i alle henseender for at sætte processoren i stand til at bedømme de subtile forskelle i blodstrømmen og alligevel være i stand til at konvertere til en svingende spændingsændring ved udgangen.

For at sikre en perfekt optimeret IR-stråle fra IR Tx-dioden, skal strømmen gennem den begrænses til en velberegnet andel, således at det iltede blod giver en relativt højere modstand for strålerne til at passere igennem, men tillader relativt mindre mængde modstand for strålerne under den deoxygenerede tilstand af blodet. Dette gør det lettere for opampen at skelne mellem de pulserende hjertepulser.

Dette gøres simpelthen ved at justere den givne 470 ohm forudindstilling.

Hold pegefingerspidsen over D1 / D2-parret, tænd for strømmen, og fortsæt med at justere forudindstillingen, indtil LED'en ved udgangen begynder at udvikle en tydelig blinkende effekt.

Forsegl forudindstillingen, når dette er opnået.

Placering af pegefingeren over de vedlagte fotodioder

Det kan gøres ved at lodde dioderne over printkortet i en beregnet afstand fra hinanden, der bliver bare godt for pegefingerspidsen til at dække diodernes udstrålende spidser helt.

For at opnå en optimal reaktion skal dioderne være lukket inde i en uigennemsigtig plastikrør af passende størrelse, som vist i følgende figur:

I det følgende afsnit lærer vi om en simpel pulsmåler og alarmkreds specielt designet til de ældre borgere til at holde styr på deres hjertekritiske frekvens.

Her udforskes et simpelt kredsløb, der kan bruges til at overvåge den kritiske puls hos en patient (senior borger), kredsløbet inkluderer også en alarm til at indikere situationen. Ideen blev anmodet om af Mr. Raj Kumar Mukherji

Tekniske specifikationer

Håber du har det fint.

Formålet med at skrive her er at dele med dig en idé om et projekt - at designe en 'pulsmåleralarm', som kan laves ved hjælp af almindeligt tilgængelige lavpriskomponenter, og som vil producere en hørbar alarm, når pulsfrekvensen for nogen er fundet at være unormal. Den skal også opfylde følgende betingelser:

en. Kompakt og let, derfor bærbar

b. Brug mindst mulig strøm, og kør derfor 24x7 i en måned eller to fra et par AA-batterier eller en 9 volt pakke

c. Bør være ret nøjagtig i sin præstation

Jeg ved, at der er mange sådanne kredsløb tilgængelige på nettet, men deres ydeevne og pålidelighed er tvivlsom. Enheden kan være meget nyttig især for ældre mennesker (med / uden hjertesygdom), for patienter, der er sengelæggede og så videre. Når hjertet enten slår med en hastighed, der er højere / lavere end en indstillet gennemsnitlig tærskelværdi, lyder alarmen højt nok til at advare folk omkring patienten.

Jeg håber, at mit forslag er klart for dig. Hvis du er i tvivl, så send mig en e-mail.

Tak skal du have,

Med venlig hilsen,
Raj Kumar Mukherji

Designet

I det forrige indlæg lærte vi, hvordan man laver et pulssensorkredsløb med processor, som kan bruges korrekt i det foreslåede kritiske pulsalarmkredsløb.

Den applikation, der præsenteres her, er kun til referenceformål og er ikke beregnet til nogen livreddende eller medicinsk overvågning.

Kredsløbsdiagram

Med henvisning til diagrammerne ovenfor er vi i stand til at se et par kredsløbstrin, hvor den første er pulssensoren / processoren med en integreret frekvensmultiplikator, mens den anden er i form af en integrator, komparator.

Det øvre signalprocessordesign er forklaret grundigt i det foregående afsnit den ekstra spændingsmultiplikator, der er integreret i processoren, bruger IC 4060 til at multiplicere de relativt langsommere hjertefrekvenser til en proportionalt varierende højfrekvensrate.

Ovenstående proportionalt varierende højfrekvente hjertepulsfrekvens fra pin7 i IC 4060 tilføres til indgangen på en integrator, hvis opgave er at konvertere den digitalt varierende frekvens til et proportionalt varierende eksponentielt analogt signal.

Endelig tilføres denne analoge spænding til den ikke-inverterende indgang på en Ic 741-komparator. Komparatoren indstilles gennem den vedhæftede 10k forudindstilling, således at spændingsniveauet ved pin3 forbliver lige under referencespændingen ved pin2, når hjertefrekvensen er i nærheden af ​​det sikre område.

Men hvis hjertefrekvensen har tendens til at stige over det kritiske område, udvikles der et forholdsmæssigt højere spændingsniveau ved pin3, der krydser pin2-referenceniveauet, hvilket får opampens output til at gå højt og lyde alarmen.

Ovenstående opsætter kun monitorer og alarmer vedrørende højere kritisk puls for at opnå en tovejsovervågning, hvilket betyder at få en alarm for både højere og lavere kritiske puls ... det andet kredsløb, der omfatter IC555 og IC741, kunne være helt elimineret og erstattet med et standard IC LM567 kredsløbssæt, der holder dets output lavt ved den sikre pulsfrekvens og går højt ved kritiske hastigheder op eller ned.

Signalbehandlingskredsløbet består af to identiske aktive lavpasfiltre med en afskæringsfrekvens på ca. 2,5 Hz.

Dette betyder, at den maksimale målbare puls er ca. 150 bpm. Den operationelle forstærker IC, der anvendes i dette kredsløb, er MCP602, en dobbelt OpAmp-chip fra Microchip.

Det fungerer ved en enkelt strømforsyning og giver output-sving fra jernbane til jernbane. Filtreringen er nødvendig for at blokere eventuelle højere frekvenslyde, der er til stede i signalet.

Opsætning af forstærkerens gevinst

Forstærkningen af ​​hvert filtertrin er indstillet til 101, hvilket giver den samlede forstærkning på ca. 10000. En 1 uF kondensator ved indgangen til hvert trin kræves for at blokere jævnstrømskomponenten i signalet.

Ligningerne til beregning af forstærknings- og afskæringsfrekvensen for det aktive lavpasfilter er vist i kredsløbsdiagrammet.

To-trins forstærker / filter giver tilstrækkelig forstærkning til at booste det svage signal, der kommer fra fotosensorenheden og konvertere det til en puls.

En LED tilsluttet ved udgangen blinker hver gang der registreres en hjerterytme.

Signalbehandlingskredsløbet består af to identiske aktive lavpasfiltre med en afskæringsfrekvens på ca. 2,5 Hz. Dette betyder, at den maksimale målbare puls er ca. 150 bpm.

Den operationelle forstærker IC, der anvendes i dette kredsløb, er MCP602, en dobbelt OpAmp-chip fra Microchip. Det fungerer ved en enkelt strømforsyning og giver output-sving fra jernbane til jernbane. Filtreringen er nødvendig for at blokere eventuelle højere frekvenslyde, der er til stede i signalet.

Forstærkningen for hvert filtertrin er indstillet til 101, hvilket giver den samlede forstærkning på ca. 10000. En 1 uF kondensator ved indgangen til hvert trin kræves for at blokere jævnstrømskomponenten i signalet.

Ligningerne til beregning af forstærknings- og afskæringsfrekvensen for det aktive lavpasfilter er vist i kredsløbsdiagrammet. To-trins forstærker / filter giver tilstrækkelig forstærkning til at booste det svage signal, der kommer fra fotosensorenheden og konvertere det til en puls.

En LED tilsluttet ved udgangen blinker hver gang der registreres en hjerterytme. Outputtet fra signalbehandleren går til T0CKI-indgangen på PIC16F628A.

Ansvarsfraskrivelse: Selvom ovenstående kredsløb er testet, er disse ikke medicinsk godkendt, og derfor tilrådes seerne at gå ud med forsigtighed, når de laver og bruger disse kredsløb.

Denne artikel præsenteres udelukkende til informationsformål uden hensigt at give medicinsk rådgivning eller forslag. Forfatteren af ​​denne artikel og dette websted kan ikke holdes ansvarlig for nogen form for tab overhovedet, der kan forekomme for brugeren, mens han bruger disse kredsløb på grund af uforudsete grunde.