CardioSim: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

اول از همه ، این اولین دستورالعمل من است و من انگلیسی زبان (یا نویسنده) بومی نیستم ، بنابراین پیشاپیش از کیفیت پایین عذرخواهی می کنم. با این حال ، من امیدوارم که این آموزش برای افرادی که از سیستم مانیتور ضربان قلب (HR) (که توسط فرستنده کمربند کمربند سینه و ساعت گیرنده تشکیل شده است) استفاده شود و کسانی که:

می خواهید بدانید دقیقاً کدام باتری باید تعویض شود (داخل کمربند یا داخل ساعت گیرنده) ، هنگامی که سیستم به درستی کار نمی کند. معمولاً فقط برای اطمینان از اینکه کاربر در نهایت هر دو باتری را عوض می کند ، حتی اگر باتری در کمربند تحت بار بیشتری قرار گیرد و بنابراین سریعتر از دیگری تخلیه شود

یا

علاقمندند (همانطور که من هستم) برای ارزیابی بیشتر - برای تجزیه و تحلیل آماری HRV (تغییرات ضربان قلب) در شرایط ایستا ، یا برای مطالعات همبستگی بین منابع انسانی و تلاشهای فیزیکی در شرایط پویا - و یک ضبط کننده ضربان قلب ایجاد کنم. ترجیح می دهید از شبیه ساز کمربند سینه (کاردیو) استفاده کنید و نه اینکه در مراحل آزمایش ، مدام از یک بند واقعی استفاده کنید

به دلایل بالا من دستورالعمل خود را "CardioSim" نامیدم

مرحله 1: چگونه کار می کند

انتقال بی سیم ضربان قلب بین فرستنده (کمربند بند سینه) و گیرنده (ساعت اختصاصی و همچنین تردمیل ، دستگاه های تمرینی و غیره) بر اساس ارتباط مغناطیسی با فرکانس پایین (LFMC) است ، و نه یک فرکانس رادیویی سنتی

فرکانس استاندارد برای این نوع سیستم های نظارت (آنالوگ) 5.3 کیلوهرتز است. سیستم های دیجیتالی جدید مبتنی بر فناوری بلوتوث هستند ، اما این موضوع خارج از محدوده این آموزش است.

برای کسانی که علاقه مند به عمق بخشیدن به موضوع هستند ، توضیح جامعی از فناوری LFMC ، از جمله جوانب مثبت و منفی در برابر RF ، در این یادداشت برنامه یافت می شود

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

با این حال ، به خاطر این پروژه ، کافی است بدانید که حامل میدان مغناطیسی 5.3 کیلوهرتز تولید شده توسط یک مدار تشدید LC (بر اساس یک قالب ساده OOK (کلید خاموش)) ، که در آن هر نبض قلب حامل را برای حدود 10 میلی ثانیه روشن می کند. سیگنال توسط یک مخزن رزونانس (موازی) LC (با فرکانس تشدید یکسان میدان مغناطیسی تشخیص داده می شود و به شرطی که هر دو سیم پیچ به درستی تراز شوند) ، تقویت شده و به واحد اندازه گیری ارسال می شود.

اگرچه در WEB نمونه هایی از مدار گیرنده یافت می شود ، اما من نتوانستم مدلی برای فرستنده پیدا کنم ، بنابراین تصمیم گرفتم سیگنال تولید شده توسط کمربند قفسه سینه خود را تجزیه و تحلیل کنم و مداری بسازم که بتواند آن را شبیه سازی کند ، با شدت ، فرکانس و قالب میدان مشابه

مرحله 2: شماتیک و قطعات

مدارها از اجزای بسیار کمی تشکیل شده اند که می توانند در یک مورد کوچک مناسب باشند:

• قاب با تخته نوار ، مانند این
• نوار فوم با چگالی بالا ، 50x25x10mm (مانند آنچه برای بسته بندی IC ها استفاده می شود)
• میکروکنترلر ATTiny85-20
• درایور موتور L293
• تنظیم کننده ولتاژ 5V ، نوع 7805 یا LD1117V50
• 2 برابر خازن الکترولیتی 10uF/25V
• خازن 22n/100V
• تریمپات با شافت ، 10K ، 1 دور ، (مانند کیت استارت آردوینو)
• مقاومت 22K
• مقاومت 220R
• LED قرمز 5 میلی متر
• القایی 39mH ، من از BOURNS RLB0913-393K استفاده کردم
• باتری 9 ولت
• مینی سوئیچ SPDT (من سوئیچ AM/FM را از رادیوی ترانزیستور قدیمی بازیافت کردم)

مهمترین جزء القاء است ، یک هسته فریت با کیفیت بالا و مقاومت کم برای کوچک نگه داشتن آن و بدست آوردن یک عامل کیفیت خوب در مدار تشدید الزامی است.

مرحله 3: توضیحات و کد مدار

با استفاده از فرمول مدار LC نشان داده شده در نقاشی ، با L = 39mH و C = 22nF فرکانس حاصل حدود 5.4 کیلوهرتز است که به اندازه کافی نزدیک به مقدار استاندارد 5.3 کیلوهرتز است. مخزن LC توسط یک اینورتر پل H هدایت می شود که از 2 پل نیمه 1 و 2 موتور راننده موتور IC L293 تشکیل شده است. فرکانس حامل توسط میکروکنترلر TINY85 تولید می شود ، که سیگنال تعدیل کننده شبیه سازی HR را نیز هدایت می کند. از طریق Trimpot متصل به ورودی آنالوگ A1 ، ضربان قلب را می توان از 40 به 170 bmp (ضربان در دقیقه) تغییر داد - که در شرایط واقعی برای اکثر ورزشکاران آماتور کافی تلقی می شود. از آنجایی که پل باید توسط دو موج مربعی مخالف حرکت کند (و با دانش محدودم در مورد کد ATTiny's Assembler ، من تنها توانستم یک عدد ایجاد کنم) ، از نیم بریج 3 به عنوان اینورتر استفاده کردم.

برای انجام این کارهای ساده ، ساعت داخلی @ 16 مگاهرتز کافی است ، با این حال من قبلاً عامل کالیبراسیون مورد نیاز تراشه خود را اندازه گیری کرده و آن را خط فرمان "OSCCAL" را در قسمت راه اندازی قرار دادم. برای بارگیری طرح در ATTiny ، من از آردوینو نانو با کد ArduinoISP استفاده کردم. اگر با این دو مرحله آشنایی ندارید ، نمونه های زیادی در وب وجود دارد ، اگر کسی علاقه مند است ، من نسخه های شخصی خود را تهیه کردم که می توانم در صورت درخواست ارائه دهم. کد ATTiny را ضمیمه کرد:

مرحله 4: مونتاژ مدار

بدنه از قبل دارای یک سوراخ 5 میلی متری روی جلد بود که برای Led مناسب بود ، و من فقط مجبور شدم یک سوراخ 6 میلی متری دوم را که با سوراخ اول تراز شده بود ، برای محور تریمپوت ایجاد کنم. چیدمان اجزا را به گونه ای تنظیم کرده ام که باتری بین تریمپات و تنظیم کننده ولتاژ TO-220 در جای خود نگه داشته شده و به وسیله نوار فوم چسبیده به پوشش بالا در موقعیت خود محکم مسدود شده است.

همانطور که ممکن است متوجه شوید ، سلف به صورت افقی نصب شده است ، t.i. با محور آن موازی با تخته. این فرض بر این است که استقراء گیرنده نیز در یک جهت قرار دارد. در هر صورت ، برای انتقال مطلوب ، همیشه اطمینان حاصل کنید که هر دو محور موازی هستند (نه لزوماً در یک سطح فضایی) و عمود بر یکدیگر نیستند.

در پایان مونتاژ ، تمام اتصالات را با تستر مدار با تستر مدار بررسی کنید.

مرحله 5: آزمایش مدار

بهترین ابزار آزمایش مدار ، ساعت گیرنده مانیتورینگ HR است:

1. ساعت را در کنار CardioSim قرار دهید.
2. سه پایه را در موقعیت وسط قرار دهید و دستگاه را روشن کنید.
3. LED قرمز باید در فواصل 1 ثانیه (60bmp) شروع به چشمک زدن کند. این نشان می دهد که مخزن تشدید LC به درستی تغذیه شده و کار می کند. اگر اینطور نیست ، تمام اتصالات و نقاط جوش را دوباره بررسی کنید.
4. اگر قبلاً به طور خودکار روشن نشده است ، ساعت را به صورت دستی روشن کنید.
5. ساعت باید سیگنال HR اندازه گیری شده را دریافت کند.
6. چرخاندن تریمپات به موقعیت پایانی در هر دو جهت برای بررسی محدوده HR کامل (+/- 5 tole تحمل محدوده محدوده قابل تحمل است)

تمام مراحل در ویدئوی پیوست نشان داده شده است

مرحله ششم: هشدار

به عنوان آخرین توصیه ایمنی ، توجه داشته باشید که LFMC با این قالب ساده اجازه نمی دهد واحدهای مختلف را در محدوده میدان یکسان مورد بررسی قرار دهید ، به این معنی که در صورتی که CardioSim و یک کمربند اندازه گیری واقعی سیگنال های خود را به یک گیرنده ارسال می کنند در گیرنده گیر کرده و نتایج غیرقابل پیش بینی ایجاد می شود.

این می تواند خطرناک باشد در صورتی که قصد دارید عملکرد فیزیکی خود را افزایش داده و تلاش خود را بر اساس HR اندازه گیری شده افزایش دهید. CardioSim فقط برای آزمایش سایر واحدها استفاده می شود و نه برای آموزش!

این همه ، با تشکر از شما برای خواندن دستورالعمل من ، هر گونه بازخورد خوش آمدید!