CardioSim: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Pirmkārt, šī ir mana pirmā pamācība, un es neesmu angļu valoda (vai rakstniece), tāpēc jau iepriekš atvainojos par vispārējo zemo kvalitāti. Tomēr es ceru, ka šī apmācība var būt noderīga cilvēkiem, kuri izmanto sirdsdarbības (HR) monitora sistēmu (sastāv no krūšu siksnas jostas raidītāja un uztvērēja pulksteņa) un kuri vai nu:

vēlaties precīzi zināt, kurš akumulators ir jānomaina (jostas iekšpusē vai uztvērēja pulksteņa iekšpusē), kad sistēma pārstāj darboties pareizi. Parasti, lai pārliecinātos, ka lietotājs beidz nomainīt abas baterijas, pat ja jostā esošā ir pakļauta lielākai slodzei un tāpēc izlādējas ātrāk nekā otra

vai

ir ieinteresēti (kā es esmu) izstrādāt sirdsdarbības datu reģistratoru turpmākai novērtēšanai - piemēram, HRV (sirdsdarbības svārstību) statistiskai analīzei statiskos apstākļos vai korelācijas pētījumiem starp HR un fiziskiem centieniem dinamiskos apstākļos - un Labāk izmantot krūšu siksnas jostas (kardio) simulatoru, nevis visu laiku valkāt īstu

Iepriekš minēto iemeslu dēļ es saucu savu pamācāmo "CardioSim"

1. darbība. Kā tas darbojas

Sirdsdarbības impulsu bezvadu pārraide starp raidītāju (krūšu siksnas jostu) un uztvērēju (speciāls pulkstenis, kā arī skrejceļš, treniņu ierīces utt.) Ir balstīta uz zemfrekvences magnētisko sakaru (LFMC), nevis tradicionālā radiofrekvence.

Šāda veida (analogo) uzraudzības sistēmu standarta frekvence ir 5,3 kHz. Jaunās digitālās sistēmas ir balstītas uz Bluetooth tehnoloģiju, taču tas neietilpst šīs apmācības jomā.

Tiem, kurus interesē tēmas padziļināšana, šajā lietotnes piezīmē ir atrodams visaptverošs LFMC tehnoloģijas apraksts, tostarp plusi un mīnusi pret RF.

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

Tomēr, lai īstenotu šo projektu, pietiek zināt, ka 5,3 kHz magnētiskā lauka nesējs, ko rada LC (sērijas) rezonanses ķēde, tiek modulēts, pamatojoties uz vienkāršu OOK (ieslēgšanas-izslēgšanas taustiņa) formātu, kur katrs sirds impulss ieslēdz pārvadātāju apmēram 10 ms. Signālu nosaka (paralēla) LC rezonanses tvertne (ar tādu pašu magnētiskā lauka rezonanses frekvenci un ar nosacījumu, ka abas spoles ir pareizi izlīdzinātas), pastiprina un nosūta uz mērvienību.

Lai gan tīmeklī ir atrodami daži uztvērēja ķēdes piemēri, es nevarēju atrast raidītāja modeli, tāpēc es nolēmu analizēt krūšu jostas ģenerēto signālu un izveidot ķēdi, kas to var simulēt. līdzīgs lauka intensitāte, biežums un formāts.

2. darbība. Shēma un detaļas

Ķēdes sastāv no ļoti mazām sastāvdaļām, kuras var ievietot nelielā korpusā:

• Korpuss ar sloksnes dēli, piemēram, šis
• Augsta blīvuma putu sloksne, 50x25x10mm (piemēram, tā, ko izmanto IC iepakojumam)
• Mikrokontrolleris ATTiny85-20
• Motora vadītājs L293
• Sprieguma regulators 5V, tip 7805 vai LD1117V50
• 2x elektrolītiskais kondensators 10uF/25V
• Kondensators 22n/100V
• Trimpots ar vārpstu, 10K, 1 pagrieziens (piemēram, Arduino sākuma komplektā)
• Rezistors 22K
• Rezistors 220R
• LED sarkans 5 mm
• Induktivitāte 39mH, es izmantoju BOURNS RLB0913-393K
• 9V akumulators
• mini SPDT slēdzis (es pārstrādāju AM/FM slēdzi no vecā tranzistora radio)

Vissvarīgākā sastāvdaļa ir induktivitāte, augstas kvalitātes ferīta serde un zema pretestība ir obligāta, lai tā būtu maza un iegūtu labu rezonanses ķēdes kvalitātes koeficientu.

3. darbība: shēmas apraksts un kods

Piemērojot zīmējumā parādīto LC ķēdes formulu, ar L = 39mH un C = 22nF iegūtā frekvence ir aptuveni 5,4 kHz, kas ir pietiekami tuvu standarta vērtībai 5,3 kHz. LC tvertni darbina H tilta invertors, ko veido motora vadītāja IC L293 divi pus tilti 1 un 2. Nesēja frekvenci ģenerē TINY85 mikrokontrolleris, kas arī vada modulējošo signālu, kas imitē HR. Izmantojot analogo ieeju A1 pievienoto Trimpot, sirdsdarbības ātrumu var mainīt no aptuveni 40 līdz 170 bpm (sitieni minūtē), kas reālos apstākļos tiek uzskatīts par atbilstošu lielākajai daļai amatieru sportistu. Tā kā tilts ir jāvada ar diviem pretējiem kvadrātveida viļņiem (un, ņemot vērā ierobežotās zināšanas par ATTiny's Assembler kodu, es varēju ģenerēt tikai vienu), es izmantoju pusi brige 3 kā invertoru.

Šiem vienkāršajiem uzdevumiem iekšējais pulkstenis @ 16MHz ir piemērots, tomēr es iepriekš izmērīju savai mikroshēmai nepieciešamo kalibrēšanas koeficientu un iestatīšanas sadaļā ievietoju komandrindu "OSCCAL". Lai lejupielādētu skici ATTiny, es izmantoju Arduino Nano, kas ielādēts ar ArduinoISP kodu. Ja jūs neesat pazīstams ar šiem diviem soļiem, tīmeklī ir daudz piemēru, ja kādam ir interese, es izstrādāju savas versijas, kuras varu nodrošināt pēc pieprasījuma. Pievienots ATTiny kods:

4. solis: shēmas montāža

Korpusa augšējā vāciņā jau bija 5 mm caurums, kas bija ideāli piemērots Led, un man bija tikai jāizurbj otrs 6 mm caurums, kas izlīdzināts ar pirmo, trimpota vārpstai. Es sakārtoju sastāvdaļu izkārtojumu tā, lai akumulators būtu noturēts starp trimpotu un TO-220 sprieguma regulatoru, un to stingri bloķētu putu sloksne, kas pielīmēta pie augšējā vāka.

Kā pamanāt, induktivitāte ir uzstādīta horizontāli, t.i. ar savu asi paralēli plāksnei. Pieņemot, ka uztvērēja induktivitāte atrodas tajā pašā virzienā. Jebkurā gadījumā optimālai pārraidei vienmēr pārliecinieties, ka abas asis ir paralēlas (ne vienmēr vienā un tajā pašā telpiskajā plaknē) un nav perpendikulāras viena otrai.

Montāžas beigās ar ķēdes testeri rūpīgi pārbaudiet visus savienojumus ar ķēdes testeri.

5. darbība: pārbaudiet ķēdi

Labākais ķēdes pārbaudes rīks ir HR monitoringa uztvērēja pulkstenis:

1. Novietojiet pulksteni blakus CardioSim.
2. Iestatiet trimpot vidējā stāvoklī un ieslēdziet iekārtu.
3. Sarkanajai gaismas diodei vajadzētu sākt mirgot ar aptuveni 1 sekunžu intervālu (60 bmp). Tas norāda, ka LC rezonatora tvertne ir pienācīgi barota un darbojas. Ja tas tā nav, vēlreiz pārbaudiet visus savienojumus un metināšanas punktus.
4. Ja tas vēl nav automātiski ieslēgts, ieslēdziet pulksteni manuāli.
5. Pulkstenim jāsāk uztvert signāls, kas parāda izmērīto HR.
6. Pagriežot trimpot gala stāvoklī abos virzienos, lai pārbaudītu visu HR diapazonu (pieļaujama diapazona robežu pielaide +/- 5%)

Visas darbības ir parādītas pievienotajā videoklipā

6. darbība: brīdinājums

Visbeidzot, lūdzu, ņemiet vērā, ka šajā vienkāršajā formātā ieviestais LFMC neļauj adresēt dažādas vienības vienā lauka diapazonā, tas nozīmē, ka gadījumā, ja gan CardioSim, gan reāla mērīšanas josta sūta signālus uz vienu uztvērēju uztvērējs tiks iestrēdzis, un rezultāti būs neparedzami.

Tas var būt bīstami, ja plānojat palielināt savu fizisko sniegumu un maksimāli palielināt centienus, pamatojoties uz izmērīto HR. CardioSim ir paredzēts izmantot tikai citu vienību testēšanai, nevis apmācībai!

Tas arī viss, paldies, ka izlasījāt manu pamācību, jebkura atsauksmes ir apsveicamas!