CardioSim: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Pertama sekali, ini adalah Instructable pertama saya, dan saya bukan penutur asli Bahasa Inggeris (atau penulis), oleh itu saya meminta maaf terlebih dahulu kerana keseluruhan kualiti rendah. Namun, saya harap tutorial ini dapat membantu orang yang menggunakan sistem monitor denyut jantung (HR) (disusun oleh pemancar tali pinggang dada dan jam tangan penerima) dan yang sama ada:

ingin mengetahui dengan tepat bateri mana yang perlu diganti (di dalam tali pinggang atau di dalam jam tangan penerima), apabila sistem berhenti berfungsi dengan baik. Biasanya, untuk memastikan pengguna akhirnya menukar kedua bateri, walaupun yang ada di tali pinggang dikenakan beban yang lebih berat dan oleh itu melepaskan lebih cepat daripada yang lain

atau

berminat (seperti saya) untuk mengembangkan logger data denyut jantung untuk penilaian lebih lanjut - misalnya untuk analisis statistik HRV (Variasi Denyut Jantung) dalam keadaan statik, atau untuk kajian korelasi antara HR dan usaha fizikal dalam keadaan dinamik - dan lebih suka menggunakan simulator tali pinggang tali dada (Cardio) daripada memakai yang sebenar sepanjang fasa ujian

Atas sebab-sebab di atas, saya memanggil "CardioSim"

Langkah 1: Bagaimana Ia Berfungsi

Penghantaran nadi denyut jantung antara pemancar (tali pinggang tali dada) dan penerima tanpa wayar (jam tangan khusus, serta menjalankan treadmill, alat senaman, dll.) Didasarkan pada komunikasi magnet frekuensi rendah (LFMC), dan tidak Frekuensi Radio tradisional.

Frekuensi standard untuk sistem pemantauan (analog) jenis ini ialah 5.3kHz. Sistem digital baru didasarkan pada teknologi Bluetooth, tetapi ini di luar ruang lingkup tutorial ini.

Bagi mereka yang berminat untuk memperdalam topik, penerangan komprehensif mengenai teknologi LFMC, termasuk kebaikan dan keburukan berbanding RF, boleh didapati di nota Aplikasi ini

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

Walau bagaimanapun, demi projek ini, cukup untuk mengetahui bahawa pembawa medan magnet 5.3kHz yang dihasilkan oleh litar resonan LC (siri) dimodulasi di dasar format OOK (Penguncian On-OFF) sederhana, di mana setiap denyutan jantung menghidupkan pembawa lebih kurang 10ms. Isyarat tersebut dikesan oleh tangki resonan LC (selari) (dengan frekuensi resonan medan magnet yang sama, dan dengan syarat kedua gegelung diselaraskan dengan betul), diperkuat dan dihantar ke unit pengukur.

Walaupun di WEB beberapa contoh rangkaian penerima dapat dijumpai, saya tidak dapat mencari model untuk pemancar, jadi saya memutuskan untuk menganalisis isyarat yang dihasilkan oleh tali pinggang dada saya, dan membina litar yang dapat mensimulasikannya, dengan kekuatan medan, kekerapan, dan format yang serupa.

Langkah 2: Skematik dan Bahagian

Litar disusun oleh komponen yang sangat sedikit yang boleh dipasang dalam kes kecil:

• Kes dengan papan jalur, seperti ini
• Jalur busa berketumpatan tinggi, 50x25x10mm (seperti yang digunakan untuk pembungkusan IC)
• Mikrokontroler ATTiny85-20
• Pemandu Motor L293
• Pengatur voltan 5V, taip 7805 atau LD1117V50
• Kapasitor Elektrolitik 2x 10uF / 25V
• Kapasitor 22n / 100V
• Trimpot dengan poros, 10K, 1 putaran, (seperti dalam Arduino Starter Kit)
• Perintang 22K
• Perintang 220R
• LED merah 5mm
• Induktansi 39mH, saya menggunakan BOURNS RLB0913-393K
• Bateri 9V
• suis SPDT mini (saya mengitar semula suis AM / FM dari radio transistor lama)

Komponen yang paling penting adalah induktansi, teras ferit berkualiti tinggi dan rintangan rendah adalah wajib untuk menjadikannya kecil dan untuk mendapatkan Faktor Kualiti litar resonan yang baik.

Langkah 3: Huraian & Kod Litar

Menerapkan formula litar LC yang ditunjukkan dalam gambar, dengan L = 39mH dan C = 22nF frekuensi yang dihasilkan adalah sekitar 5.4 kHz, yang cukup dekat dengan nilai standard 5.3 kHz. Tangki LC didorong oleh penyongsang H-bridge yang disusun oleh 2 setengah jambatan 1 dan 2 dari pemandu motor IC L293. Frekuensi pembawa dihasilkan oleh mikrokontroler TINY85, yang juga mendorong isyarat modulasi mensimulasikan HR. Melalui Trimpot yang dilampirkan pada input analog A1, Denyutan Jantung dapat diubah dari sekitar 40 hingga 170 bmp (denyutan seminit) - yang dalam keadaan sebenar dianggap mencukupi untuk kebanyakan ahli sukan amatur. Oleh kerana jambatan perlu dipacu oleh dua gelombang persegi yang bertentangan (dan dengan pengetahuan terhad saya mengenai kod Assembler ATTiny, saya dapat menghasilkan satu sahaja), saya menggunakan half brige 3 sebagai penyongsang.

Untuk tugas-tugas mudah ini, jam dalaman @ 16MHz memadai, namun saya mengukur faktor penentukuran yang diperlukan untuk cip saya dan meletakkannya di baris arahan "OSCCAL" di bahagian persediaan. Untuk memuat turun lakaran ke ATTiny saya menggunakan Arduino Nano yang dimuatkan dengan kod ArduinoISP. Sekiranya anda tidak biasa dengan dua langkah ini, terdapat banyak contoh di Web, jika seseorang berminat, saya mengembangkan versi saya sendiri yang boleh saya berikan berdasarkan permintaan. Lampirkan kod untuk ATTiny:

Langkah 4: Memasang Litar

Sarung itu sudah mempunyai lubang 5mm di penutup atas yang sesuai untuk Led, dan saya hanya perlu mengebor lubang 6mm kedua, sejajar dengan yang pertama, untuk batang trimpot. Saya mengatur susun atur komponen sedemikian rupa sehingga bateri berada di tempat antara trimpot dan pengatur voltan TO-220, dan tersekat dengan kuat pada posisinya oleh jalur busa yang terpaku pada penutup atas.

Seperti yang anda perhatikan, induktansi dipasang secara mendatar, t.i. dengan paksinya selari dengan papan. Ini diandaikan bahawa induktansi penerima juga terletak pada arah yang sama. Walau bagaimanapun, untuk penghantaran yang optimum, pastikan bahawa kedua-dua paksi adalah selari (tidak semestinya pada satah spasial yang sama) dan tidak tegak lurus antara satu sama lain.

Pada akhir pemasangan periksa dengan teliti dengan penguji litar semua sambungan dengan penguji litar.

Langkah 5: Uji Litar

Alat ujian terbaik untuk litar adalah jam tangan penerima pemantauan HR:

1. Letakkan jam tangan di sebelah CardioSim.
2. Tetapkan potong di kedudukan tengah dan hidupkan unit.
3. LED merah akan mula berkelip pada selang masa kira-kira 1 saat (60bmp). Ini menunjukkan bahawa tangki resonator LC diberi tenaga dan berfungsi dengan betul. Sekiranya ini tidak berlaku, periksa semula semua sambungan dan titik kimpalan.
4. Sekiranya belum dihidupkan secara automatik, hidupkan jam tangan secara manual.
5. Jam harus mula menerima isyarat yang menunjukkan HR yang diukur.
6. Memusingkan potong ke kedudukan akhir di kedua arah untuk memeriksa julat HR penuh (+/- 5% toleransi had rentang boleh diterima)

Semua langkah ditunjukkan dalam video yang dilampirkan

Langkah 6: Amaran

Sebagai nasihat keselamatan terakhir, ketahui bahawa LFMC yang dilaksanakan dalam format sederhana ini tidak memungkinkan untuk menangani unit yang berlainan dalam julat bidang yang sama, itu bermaksud sekiranya CardioSim dan tali pinggang pengukur sebenar menghantar isyarat mereka ke penerima yang sama unit, penerima akan macet, dengan hasil yang tidak dapat diramalkan.

Ini boleh membahayakan sekiranya anda akan meningkatkan prestasi fizikal anda dan memaksimumkan usaha anda berdasarkan HR yang diukur. CardioSim dimaksudkan untuk digunakan hanya untuk pengujian unit lain dan bukan untuk latihan!

Itu sahaja, terima kasih kerana membaca Instructable saya, sebarang feedabck dialu-alukan!