Litar Monitor Denyut Jantung

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





Dalam artikel ini kami membincangkan secara komprehensif litar sensor denyut jantung elektronik yang agak tepat yang diproses oleh beberapa tahap litar opamp berwayar secara diskrit, dan seterusnya kami akan belajar bagaimana ini dapat diubahsuai untuk membuat litar penggera pemantau kadar denyut jantung.

Menggunakan Sensor Fotodiod IR

Penginderaan denyut jantung pada dasarnya dilakukan oleh dua dioda foto IR yang satu adalah pemancar IR sementara penerima yang lain.



Sinar IR yang dilemparkan oleh diod pemancar dipantulkan dari kandungan darah hujung jari seseorang dan diterima oleh diod penerima.

Intensiti sinar yang dipantulkan bervariasi pada perkadaran yang ditentukan oleh kadar pengepaman jantung dan oleh perbezaan tahap darah beroksigen di dalam kandungan darah.



Isyarat yang dirasakan dari diod inframerah diproses oleh tahap opamp yang ditunjukkan yang sebenarnya adalah beberapa rangkaian penapis lulus rendah aktif yang sama yang ditentukan untuk memotong pada sekitar 2.5 Hz. Ini menunjukkan bahawa maksimum dapat dicapai pengukuran kadar jantung akan dihadkan kepada sekitar 150 bpm.

Kami menggunakan IC MCP602 untuk pemprosesan dalam bentuk IC1a dan IC1b dalam cadangan sensor denyut jantung dan reka bentuk pemproses. IC adalah dual opamp yang dihasilkan oleh microchip.

Operasi Litar

Ia direka untuk berfungsi dengan satu bekalan dan dengan itu menjadi sangat baik untuk litar yang dibincangkan yang sepatutnya beroperasi dari satu sel 9V.

Ini juga bermaksud bahawa output opamp dapat menghasilkan ayunan voltan positif dan negatif sepenuhnya yang sesuai dengan isyarat denyut jantung yang dirasakan dari diod IR.

Oleh kerana keadaan persekitaran mungkin tercemar dengan banyak isyarat sesat, opamps perlu diimunisasi terhadap semua gangguan elektrik palsu tersebut, oleh itu menyekat kapasitor dalam bentuk kapasitor 1uF yang ditunjukkan diposisikan pada input setiap opamps.

Opamp pertama ditetapkan untuk menghasilkan keuntungan 101, yang kedua serupa dengan konfigurasi IC1a pertama juga ditetapkan pada kenaikan 101.

Walau bagaimanapun, ini menunjukkan bahawa keuntungan keseluruhan atau akhir litar pada output diberikan pada 101 x 101 = 10201 yang mengagumkan, kenaikan tinggi tersebut memastikan penginderaan dan pemprosesan denyutan denyut jantung input yang sangat lemah dan tidak jelas yang dihantar dari IR diod.

LED dapat dilihat terpasang di seluruh output opamp IC1b kedua yang berkedip sebagai tindak balas kepada denyutan denyut jantung yang diterima dari tahap IR dioda.

Aplikasi yang dikemukakan di sini adalah untuk tujuan reka bentuk rujukan sahaja dan tidak bertujuan untuk penggunaan penyelamatan nyawa atau pemantauan perubatan.

Rajah Litar

Cara Menyiapkan litar sensor denyut jantung

Menyiapkan sensor denyut jantung yang dicadangkan, pemproses sebenarnya sangat mudah.

Seperti yang kita semua akan faham bahawa perbezaan antara darah beroksigen dan darah yang tidak teroksigenasi hampir tidak dapat dibezakan dan memerlukan ketepatan yang ekstrim dalam semua aspek untuk membolehkan prosesor menilai perbezaan halus dalam aliran darah namun belum dapat berubah menjadi perubahan voltan berayun pada output.

Untuk memastikan pancaran IR yang dioptimumkan dengan sempurna dari dioda IR Tx, arus yang dilaluinya mesti dibatasi pada bahagian yang dikira dengan baik sehingga darah beroksigen menawarkan rintangan yang lebih tinggi untuk sinar melewati tetapi memungkinkan jumlah rintangan yang lebih rendah untuk sinaran semasa keadaan darah terdeoksigenasi. Ini memudahkan opamp membezakan antara denyutan jantung yang berdegup.

Ini hanya dilakukan dengan menyesuaikan pratetap 470 ohm yang diberikan.

Jauhkan hujung jari telunjuk anda di atas pasangan D1 / D2, hidupkan kuasa dan terus tetapkan pratetap sehingga LED pada output mula menghasilkan kesan berkelip yang berbeza.

Tutup pratetap setelah ini dicapai.

Susunan kedudukan jari telunjuk di atas dioda foto yang dilampirkan

Ia boleh dilakukan dengan menyolder diod ke atas PCB pada jarak yang dihitung sehingga menjadi baik bagi hujung jari telunjuk untuk menutup hujung diod yang terpancar sepenuhnya.

Untuk tindak balas yang optimum, dioda mesti dilampirkan di dalam paip plastik legap bersaiz tepat, seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut:

Pada bahagian berikut, kita akan mengetahui mengenai monitor denyut jantung dan litar penggera yang direka khas untuk warga tua untuk mengawasi kadar kritikal jantung mereka.

Di sini meneroka litar sederhana yang mungkin digunakan untuk memantau degupan jantung kritikal pesakit (warga emas), litar juga menyertakan penggera untuk menunjukkan keadaan. Idea itu diminta oleh Tuan Raj Kumar Mukherji

Spesifikasi teknikal

Harap anda baik-baik saja.

Tujuan penulisan di sini adalah untuk berkongsi dengan anda idea tentang projek - untuk merancang 'penggera pemantau kadar denyut jantung' yang boleh dibuat dengan menggunakan komponen kos rendah yang tersedia dan yang akan menghasilkan penggera yang dapat didengar setiap kali kadar nadi seseorang didapati tidak normal. Ia juga harus memenuhi syarat-syarat berikut:

a. Ringkas dan ringan, oleh itu mudah dibawa

b. Oleh itu, gunakan kuasa minimum, perlu menjalankan 24x7 selama satu atau dua bulan dari beberapa bateri AA atau pek 9 volt

c. Harus cukup tepat dalam prestasi

Saya tahu terdapat banyak rangkaian seperti itu yang terdapat di jaring tetapi prestasi dan kebolehpercayaannya dipersoalkan. Unit ini sangat berguna terutamanya untuk orang tua (dengan / tanpa penyakit jantung), untuk pesakit yang ditiduri dan sebagainya. Apabila jantung berdegup pada kadar yang lebih tinggi / lebih rendah daripada nilai ambang rata-rata yang ditetapkan, penggera akan berbunyi cukup kuat untuk memberi amaran kepada orang di sekitar pesakit.

Saya harap cadangan saya jelas kepada anda. Namun, jika anda mempunyai keraguan, sila hantarkan e-mel kepada saya.

Terima kasih,

Salam,
Raj Kumar Mukherji

Rekaan

Dalam catatan sebelumnya, kami belajar bagaimana membuat rangkaian sensor denyut jantung dengan pemproses, yang dapat digunakan dengan tepat dalam litar penggera denyut jantung kritikal yang dicadangkan.

Aplikasi yang dikemukakan di sini adalah untuk tujuan reka bentuk rujukan sahaja dan tidak bertujuan untuk penggunaan penyelamatan nyawa atau pemantauan perubatan.

Rajah Litar

Merujuk pada gambar rajah di atas, kita dapat melihat beberapa peringkat litar, yang pertama adalah sensor / pemproses denyut jantung dengan pengganda frekuensi bersepadu, sementara yang kedua dalam bentuk integrator, pembanding.

Reka bentuk pemproses isyarat atas telah dijelaskan secara komprehensif dalam perenggan sebelumnya , pengganda voltan tambahan yang diintegrasikan ke pemproses menggunakan IC 4060 untuk mengalikan kadar denyutan jantung yang lebih perlahan menjadi kadar frekuensi tinggi yang berbeza-beza.

Denyut nadi jantung frekuensi tinggi yang berbeza-beza di atas dari pin7 IC 4060 dimasukkan ke input integrator yang tugasnya adalah untuk menukar frekuensi yang berubah-ubah secara digital menjadi isyarat analog eksponensial yang berbeza-beza.

Akhirnya voltan analog ini digunakan pada input pembalikan Ic 741 pembanding. Pembanding diatur melalui pratetap 10k yang dilampirkan sehingga tahap voltan pada pin3 tetap tepat di bawah voltan rujukan pada pin2 ketika denyut jantung berada di sekitar kawasan selamat.

Tetapi jika degupan jantung cenderung meningkat di kawasan kritikal, tahap voltan yang lebih tinggi secara proporsional dikembangkan pada pin3 yang melintasi tahap rujukan pin2 menyebabkan output opamp menjadi tinggi dan membunyikan penggera.

Pengaturan di atas hanya memantau dan penggera mengenai denyut jantung kritikal yang lebih tinggi, untuk mencapai pemantauan dua hala, yang bermaksud untuk mendapatkan penggera untuk kedua-dua kadar jantung kritikal yang lebih tinggi dan lebih rendah ... litar kedua yang terdiri daripada IC555 dan IC741 mungkin sepenuhnya dihapuskan dan diganti dengan rangkaian litar IC LM567 standard untuk memastikan outputnya rendah pada kadar nadi selamat, dan naik tinggi pada kadar kritikal naik atau turun.

Litar pengatur isyarat terdiri daripada dua penapis lulus rendah aktif yang sama dengan frekuensi pemotongan kira-kira 2.5 Hz.

Ini bermaksud kadar denyutan jantung maksimum yang boleh diukur adalah sekitar 150 bpm. IC penguat operasi yang digunakan dalam litar ini adalah MCP602, cip OpAmp dwi dari Microchip.

Ia beroperasi pada satu bekalan kuasa dan memberikan ayunan output rel ke rel. Penapisan diperlukan untuk menyekat sebarang bunyi frekuensi yang lebih tinggi yang terdapat dalam isyarat.

Menyiapkan Penguatan Penguat

Keuntungan setiap peringkat penapis ditetapkan ke 101, memberikan penguatan total sekitar 10000. Kapasitor 1 uF pada input setiap tahap diperlukan untuk menyekat komponen dc dalam isyarat.

Persamaan untuk mengira keuntungan dan frekuensi pemotongan penapis lulus rendah aktif ditunjukkan dalam rajah litar.

Penguat / penapis dua tahap memberikan keuntungan yang cukup untuk meningkatkan isyarat lemah yang datang dari unit sensor foto dan mengubahnya menjadi nadi.

LED yang disambungkan pada output berkedip setiap kali detak jantung dikesan.

Litar pengatur isyarat terdiri daripada dua penapis lulus rendah aktif yang sama dengan frekuensi pemotongan kira-kira 2.5 Hz. Ini bermaksud kadar denyutan jantung maksimum yang boleh diukur adalah sekitar 150 bpm.

IC penguat operasi yang digunakan dalam litar ini adalah MCP602, cip OpAmp dwi dari Microchip. Ia beroperasi pada satu bekalan kuasa dan memberikan ayunan output rel ke rel. Penapisan diperlukan untuk menyekat sebarang bunyi frekuensi yang lebih tinggi yang terdapat dalam isyarat.

Keuntungan setiap peringkat penapis ditetapkan ke 101, memberikan penguatan total sekitar 10000. Kapasitor 1 uF pada input setiap tahap diperlukan untuk menyekat komponen dc dalam isyarat.

Persamaan untuk mengira keuntungan dan frekuensi pemotongan penapis lulus rendah aktif ditunjukkan dalam rajah litar. Penguat / penapis dua tahap memberikan keuntungan yang cukup untuk meningkatkan isyarat lemah yang datang dari unit sensor foto dan mengubahnya menjadi nadi.

LED yang disambungkan pada output berkedip setiap kali detak jantung dikesan. Keluaran dari perapi isyarat menuju ke input T0CKI PIC16F628A.

Penafian: Walaupun litar di atas diuji, ini tidak diluluskan secara perubatan, oleh itu penonton disarankan untuk berhati-hati semasa membuat dan menggunakan litar ini.

Artikel ini disajikan untuk tujuan maklumat semata-mata, tanpa niat untuk memberikan nasihat atau cadangan perubatan. Pengarang artikel ini, dan laman web ini tidak akan bertanggung jawab atas apa-apa bentuk kerugian, yang mungkin berlaku kepada pengguna semasa menggunakan litar ini, kerana alasan yang tidak dijangka.




Sebelumnya: Litar Pemanas Induksi Bertenaga Suria Seterusnya: Litar Pengecas Bateri Suria yang Mengoptimumkan Diri