Kalp Hızı Monitörü Devresi

Bu makalede, birkaç ayrı kablolu opamp devre aşaması tarafından işlenen nispeten doğru bir elektronik kalp atış hızı sensörü devresini kapsamlı bir şekilde tartışıyoruz ve daha sonra bunun bir kalp atış hızı monitörü alarm devresi yapmak için nasıl değiştirilebileceğini öğreneceğiz.

IR Fotodiyot Sensörlerini Kullanma

Kalp atışlarının algılanması, temelde biri IR vericisi, diğeri alıcı olan iki IR foto diyot tarafından yapılır.

Verici diyot tarafından atılan IR ışınları, bir kişinin parmak ucu kan içeriğinden yansıtılır ve alıcı diyot tarafından alınır.

Yansıtılan ışınların yoğunluğu, kalp pompalama hızı ve kan içeriği içindeki oksijenli kan seviyelerindeki fark ile belirlenen oranda değişir.

Kızılötesi diyotlardan algılanan sinyaller, gösterilen opamp aşamaları tarafından işlenir, bunlar gerçekte yaklaşık 2.5 Hz'de kesildiği belirlenen bir çift özdeş aktif alçak geçiren filtre devresidir. Bu, elde edilebilecek maksimum değerin kalp atış hızı ölçümü yaklaşık 150 bpm ile sınırlandırılacaktır.

IC MCP602'yi önerilen kalp atış hızı sensörü ve işlemci tasarımında IC1a ve IC1b şeklinde işleme için kullanıyoruz. IC, mikroçip tarafından üretilen ikili bir opamptır.

Devre Çalışması

Tek kaynaklarla çalışmak üzere tasarlanmıştır ve bu nedenle, tek bir 9V hücresinden çalışması beklenen tartışılan devre için son derece uygun hale gelir.

Bu aynı zamanda, opamp çıkışının, IR diyotlarından algılanan kalp atış hızı sinyallerine karşılık gelen tam bir pozitif ila negatif voltaj dalgalanmaları üretebileceği anlamına gelir.

Ortam koşulları çok sayıda başıboş sinyalle kirlenebileceğinden, opampların tüm bu tür sahte elektriksel bozulmalara karşı aşılanması gerekir, bu nedenle gösterilen 1 uF kapasitörler şeklindeki engelleme kapasitörleri her opampın girişlerinde konumlandırılmıştır.

Birinci opamp, 101'lik bir kazanç üretecek şekilde ayarlanır, ikincisi, birinci IC1a konfigürasyonuyla aynıdır, ayrıca 101 kazanca ayarlanır.

Bununla birlikte, bu, çıkıştaki devrenin toplam veya nihai kazancının etkileyici bir 101 x 101 = 10201'de verildiği anlamına gelir, bu kadar yüksek kazanç, IR'den iletilen son derece zayıf ve belirsiz giriş kalp atış hızı darbelerinin mükemmel bir şekilde algılanmasını ve işlenmesini sağlar. diyotlar.

IR diyot aşamasından alınan kalp atış hızı darbelerine yanıt olarak yanıp sönen ikinci IC1b opamp çıkışına takılı bir LED görülebilir.

Burada sunulan uygulama yalnızca referans tasarım amaçlıdır ve herhangi bir yaşam kurtarma veya tıbbi izleme kullanımı için tasarlanmamıştır.

Devre şeması

Kalp atış hızı sensörü devresi nasıl kurulur

Önerilen kalp atış hızı sensörünü kurmak, işlemci aslında çok kolaydır.

Oksijenli kan ile oksijeni giderilmiş kan arasındaki farkın zorlukla ayırt edilebileceğini ve işlemcinin kan akışındaki ince farklılıkları yargılamasına ve buna rağmen kan akışındaki ince farklılıkları yargılamasına olanak sağlamak için her açıdan aşırı hassasiyet gerektirdiğini hepimiz anlayacağımız gibi. çıkışta dalgalı bir voltaj değişimi.

IR Tx diyodundan mükemmel şekilde optimize edilmiş bir IR ışınlarını sağlamak için, içinden geçen akım, oksijenli kanın ışınların geçmesi için nispeten daha yüksek bir direnç sunması ancak nispeten daha düşük direnç miktarına izin vermesi için iyi hesaplanmış bir oranla sınırlandırılmalıdır. kanın oksijensiz hali sırasında ışınlar için. Bu, opampın atan kalp atışlarını ayırt etmesini kolaylaştırır.

Bu basitçe verilen 470 ohm ön ayarını ayarlayarak yapılır.

İşaret parmağınızın ucunu D1 / D2 çiftinin üzerinde tutun, gücü AÇIK konuma getirin ve çıkıştaki LED belirgin bir yanıp sönme efekti oluşturana kadar ön ayarı ayarlamaya devam edin.

Bu elde edildiğinde ön ayarı kapatın.

İşaret parmağının ekli foto diyotlar üzerinde konumlandırma düzeni

Diyotlar, PCB üzerinde hesaplanan bir mesafede lehimlenerek yapılabilir ki bu, işaret parmağı ucunun diyotların yayılan uçlarını tamamen kaplaması için iyi hale gelir.

Optimal bir yanıt için, diyotlar aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi uygun boyutta opak plastik borular içine alınmalıdır:

Aşağıdaki bölümde, kritik kalp atış hızlarını takip etmek için yaşlı vatandaşlar için özel olarak tasarlanmış basit bir kalp atış hızı monitörü ve alarm devresi hakkında bilgi edineceğiz.

Burada, bir hastanın (yaşlı) kritik kalp atış hızını izlemek için kullanılabilecek basit bir devre araştırılır, devre ayrıca durumu belirtmek için bir alarm içerir. Fikir, Sayın Raj Kumar Mukherji tarafından talep edildi

Teknik özellikler

Umarım iyisindir.

Burada yazmanın amacı, bir proje fikrini sizinle paylaşmaktır - yaygın olarak bulunan düşük maliyetli bileşenler kullanılarak yapılabilecek ve herhangi birinin nabız atışı her ne zaman olursa olsun sesli bir alarm üretecek bir 'kalp atış hızı monitörü alarmı' tasarlamaktır. anormal bulundu. Aşağıdaki koşulları da karşılamalıdır:

a. Kompakt ve hafif olduğu için taşınabilir

b. Minimum güç tüketin, bu nedenle birkaç AA pil veya 9 voltluk bir paketle bir veya iki ay boyunca 7 gün 24 saat çalışmalıdır

c. Performansında oldukça doğru olmalı

İnternette bu tür birçok devre olduğunu biliyorum, ancak performansları ve güvenilirlikleri sorgulanabilir. Ünite, özellikle yaşlılar için (kalp hastalığı olan / olmayan), yatağa bağımlı hastalar için çok faydalı olabilir. Kalp, ayarlanmış bir ortalama eşik değerinden daha yüksek / daha düşük bir hızda attığında, alarm, hastanın etrafındaki insanları uyaracak kadar yüksek sesle çalar.

Umarım teklifim size açıktır. Ancak, herhangi bir şüpheniz varsa, lütfen bana bir e-posta bırakın.

Teşekkür ederim,

Saygılarımla,
Raj Kumar Mukherji

Dizayn

Önceki yazıda, önerilen kritik kalp atış hızı alarm devresinde uygun şekilde kullanılabilecek işlemcili bir kalp atış hızı sensörü devresinin nasıl yapılacağını öğrendik.

Burada sunulan uygulama yalnızca referans tasarım amaçlıdır ve herhangi bir yaşam kurtarma veya tıbbi izleme kullanımı için tasarlanmamıştır.

Devre şeması

Yukarıdaki diyagramlara atıfta bulunarak, ilki entegre bir frekans çarpanı olan kalp atış hızı sensörü / işlemcisi, ikincisi ise bir entegratör, karşılaştırıcı şeklinde olmak üzere birkaç devre aşaması görebiliriz.

Üst sinyal işlemci tasarımı kapsamlı bir şekilde açıklanmıştır önceki paragrafta İşlemciye entegre edilen ek voltaj çarpanı, nispeten yavaş kalp hızlarını orantılı olarak değişen yüksek frekans hızıyla çarpmak için IC 4060'ı kullanır.

IC 4060'ın 7 piminden yukarıdaki orantılı olarak değişen yüksek frekanslı kalp atım hızı, görevi dijital olarak değişen frekansı orantılı olarak değişen üstel bir analog sinyale dönüştürmek olan bir entegratörün girişine beslenir.

Son olarak bu analog voltaj, bir Ic 741 karşılaştırıcısının ters çevirmeyen girişine uygulanır. Karşılaştırıcı, kalp atış hızı güvenli bölgenin yakınındayken pim3'teki voltaj seviyesi pim2'deki referans voltajın hemen altında kalacak şekilde ekli 10k ön ayarı aracılığıyla ayarlanır.

Bununla birlikte, kalp atış hızı kritik bölge üzerinde artma eğilimindeyse, pin2 referans seviyesini geçen pin3'te orantılı olarak daha yüksek bir voltaj seviyesi geliştirilir ve opamp çıkışının yüksek çıkmasına ve alarmın çalmasına neden olur.

Yukarıdaki kurulum, iki yönlü bir izleme elde etmek, yani hem daha yüksek hem de daha düşük kritik kalp hızları için bir alarm elde etmek için, yalnızca daha yüksek kritik kalp atış hızı ile ilgili monitörler ve alarmlar ... IC555 ve IC741'i içeren ikinci devre, çıkışını güvenli nabız hızında düşük tutmak ve yukarı veya aşağı kritik hızlarda yükseğe çıkmak için tamamen ortadan kaldırılmış ve standart bir IC LM567 devre seti ile değiştirilmiştir.

Sinyal koşullandırma devresi, yaklaşık 2,5 Hz'lik bir kesme frekansına sahip iki özdeş aktif düşük geçiş filtresinden oluşur.

Bu, ölçülebilir maksimum kalp atış hızının yaklaşık 150 bpm olduğu anlamına gelir. Bu devrede kullanılan işlemsel amplifikatör IC, Microchip'in çift OpAmp çipi olan MCP602'dir.

Tek bir güç kaynağında çalışır ve raydan raya çıkış salınımı sağlar. Filtreleme, sinyalde bulunan daha yüksek frekanslı sesleri engellemek için gereklidir.

Amplifikatörün Kazancını Ayarlama

Her filtre aşamasının kazancı, yaklaşık 10.000'lik toplam amplifikasyon verecek şekilde 101'e ayarlanmıştır. Sinyaldeki dc bileşenini bloke etmek için her aşamanın girişinde 1 uF'lik bir kapasitör gereklidir.

Aktif alçak geçiren filtrenin kazanç ve kesme frekansını hesaplamak için denklemler devre şemasında gösterilmiştir.

İki aşamalı amplifikatör / filtre, foto sensör ünitesinden gelen zayıf sinyali güçlendirmek ve bunu bir darbeye dönüştürmek için yeterli kazanç sağlar.

Çıkışa bağlanan bir LED, her kalp atışı algılandığında yanıp söner.

Sinyal koşullandırma devresi, yaklaşık 2,5 Hz'lik bir kesme frekansına sahip iki özdeş aktif düşük geçiş filtresinden oluşur. Bu, ölçülebilir maksimum kalp atış hızının yaklaşık 150 bpm olduğu anlamına gelir.

Bu devrede kullanılan işlemsel amplifikatör IC, Microchip'in çift OpAmp çipi olan MCP602'dir. Tek bir güç kaynağında çalışır ve raydan raya çıkış salınımı sağlar. Filtreleme, sinyalde bulunan daha yüksek frekanslı sesleri engellemek için gereklidir.

Her filtre aşamasının kazancı, yaklaşık 10.000'lik toplam amplifikasyon verecek şekilde 101'e ayarlanmıştır. Sinyaldeki dc bileşenini bloke etmek için her aşamanın girişinde 1 uF'lik bir kapasitör gereklidir.

Aktif alçak geçiren filtrenin kazanç ve kesme frekansını hesaplamak için denklemler devre şemasında gösterilmiştir. İki aşamalı amplifikatör / filtre, foto sensör ünitesinden gelen zayıf sinyali güçlendirmek ve bunu bir darbeye dönüştürmek için yeterli kazanç sağlar.

Çıkışa bağlanan bir LED, her kalp atışı algılandığında yanıp söner. Sinyal düzenleyiciden gelen çıktı PIC16F628A'nın T0CKI girişine gider.

Sorumluluk Reddi: Yukarıdaki devre test edilmesine rağmen, bunlar tıbbi olarak onaylanmamıştır, bu nedenle izleyicilere bu devreleri yaparken ve kullanırken dikkatli davranmaları önerilir.

Bu makale, tıbbi tavsiye veya öneri sunma amacı olmaksızın tamamen bilgilendirme amaçlı sunulmuştur. Bu makalenin yazarı ve bu web sitesi, kullanıcının bu devreleri kullanırken öngörülemeyen nedenlerle başına gelebilecek herhangi bir zarardan sorumlu tutulamaz.