Trong bài viết này, chúng tôi thảo luận toàn diện về một mạch cảm biến nhịp tim điện tử tương đối chính xác được xử lý bởi một số giai đoạn mạch opamp có dây riêng biệt và sau đó chúng ta sẽ tìm hiểu cách điều này có thể được sửa đổi để tạo ra một mạch cảnh báo theo dõi nhịp tim.

Sử dụng cảm biến điốt quang IR

Việc cảm nhận các xung tim về cơ bản được thực hiện bởi hai điốt quang IR, một là bộ phát của IR trong khi bộ nhận kia.

Tia hồng ngoại do diode phát ném ra được phản xạ từ lượng máu đầu ngón tay của một người và được diode thu nhận.

Cường độ của các tia phản xạ thay đổi theo tỷ lệ được xác định bởi nhịp tim bơm máu và sự khác biệt về nồng độ oxy trong máu bên trong thành phần máu.

Các tín hiệu cảm nhận từ các điốt hồng ngoại được xử lý bởi các giai đoạn opamp được hiển thị trên thực tế là một vài mạch lọc thông thấp hoạt động giống hệt nhau được xác định để cắt ở khoảng 2,5 Hz. Điều này ngụ ý rằng mức tối đa có thể đạt được đo nhịp tim sẽ bị giới hạn ở khoảng 150 bpm.

Chúng tôi sử dụng IC MCP602 để xử lý ở dạng IC1a và IC1b trong thiết kế cảm biến nhịp tim và bộ xử lý được đề xuất. IC là một opamp kép được sản xuất bởi vi mạch.

Hoạt động mạch

Nó được thiết kế để hoạt động với các nguồn cung cấp đơn lẻ và do đó trở nên cực kỳ thuận lợi cho mạch đã thảo luận được cho là hoạt động từ một tế bào 9V duy nhất.

Điều này cũng có nghĩa là đầu ra của opamp sẽ có thể tạo ra sự thay đổi điện áp từ dương sang âm đầy đủ tương ứng với các tín hiệu nhịp tim được cảm nhận từ các điốt IR.

Vì các điều kiện xung quanh có thể bị ô nhiễm với nhiều tín hiệu đi lạc, các opamps cần phải được miễn nhiễm với tất cả các nhiễu điện giả như vậy, do đó các tụ điện chặn ở dạng tụ điện 1uF được hiển thị được đặt ở đầu vào của mỗi opamps.

“bảng sự thật cho cổng nand ”

OpAmp đầu tiên được đặt để tạo ra độ lợi 101, chiếc thứ hai giống với cấu hình IC1a đầu tiên cũng được đặt ở độ lợi 101.

Tuy nhiên, điều đó ngụ ý rằng tổng hoặc mức tăng cuối cùng của mạch ở đầu ra được hiển thị ở mức ấn tượng 101 x 101 = 10201, mức tăng cao như vậy đảm bảo cảm biến và xử lý hoàn hảo các xung nhịp tim đầu vào cực kỳ yếu và không rõ ràng được phân phối từ IR điốt.

Có thể nhìn thấy một đèn LED được gắn trên đầu ra của opamp IC1b thứ hai nhấp nháy theo nhịp tim nhận được từ giai đoạn diode IR.

Ứng dụng được trình bày ở đây chỉ dành cho mục đích thiết kế tham khảo và không dành cho bất kỳ mục đích sử dụng cứu sinh hoặc giám sát y tế nào.

Sơ đồ mạch

Cách thiết lập mạch cảm biến nhịp tim

Việc thiết lập cảm biến nhịp tim, bộ xử lý được đề xuất thực sự rất dễ dàng.

Như tất cả chúng ta sẽ hiểu rằng sự khác biệt giữa máu được oxy hóa và máu đã được khử oxy khó có thể phân biệt được và đòi hỏi độ chính xác cao về mọi mặt để cho phép bộ xử lý đánh giá sự khác biệt nhỏ trong dòng máu và vẫn có thể chuyển đổi thành sự thay đổi điện áp xoay ở đầu ra.

Để đảm bảo chùm tia IR được tối ưu hóa hoàn hảo từ diode IR Tx, dòng điện qua nó phải được giới hạn ở một tỷ lệ được tính toán tốt để máu được oxy hóa cung cấp một điện trở tương đối cao hơn cho các tia đi qua nhưng cho phép lượng điện trở tương đối thấp hơn đối với các tia trong trạng thái khử oxy của máu. Điều này giúp opamp dễ dàng phân biệt giữa các nhịp tim đang đập.

Điều này được thực hiện đơn giản bằng cách điều chỉnh giá trị đặt trước 470 ohm đã cho.

Giữ đầu ngón tay trỏ của bạn trên cặp D1 / D2, BẬT nguồn và tiếp tục điều chỉnh cài đặt trước cho đến khi đèn LED ở đầu ra bắt đầu phát triển hiệu ứng nhấp nháy riêng biệt.

Đóng dấu cài đặt trước khi điều này đạt được.

Sắp xếp vị trí của ngón tay trỏ trên các điốt ảnh kèm theo

Nó có thể được thực hiện bằng cách hàn các điốt qua PCB ở một số khoảng cách được tính toán cách xa nhau để đầu ngón tay trỏ có thể che hoàn toàn các đầu phát xạ của điốt.

Để có đáp ứng tối ưu, các điốt phải được bao bọc bên trong một ống nhựa mờ có kích thước thích hợp, như thể hiện trong hình sau:

Trong phần sau, chúng ta sẽ tìm hiểu về một mạch cảnh báo và theo dõi nhịp tim đơn giản được thiết kế đặc biệt cho người già để theo dõi nhịp tim quan trọng của họ.

Ở đây khám phá một mạch đơn giản có thể được sử dụng để theo dõi nhịp tim quan trọng của một bệnh nhân (người cao tuổi), mạch cũng bao gồm một báo động để chỉ ra tình hình. Ý tưởng do ông Raj Kumar Mukherji yêu cầu

Thông số kỹ thuật

Hy vọng bạn vẫn ổn.

Mục đích của bài viết ở đây là chia sẻ với bạn ý tưởng về một dự án - thiết kế một 'báo động theo dõi nhịp tim' có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các thành phần giá rẻ thông dụng và sẽ tạo ra một âm thanh báo động bất cứ khi nào nhịp tim của bất kỳ ai thấy là bất thường. Nó cũng phải đáp ứng các điều kiện sau:

a. Nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, do đó có thể di động

b. Tiêu thụ điện năng tối thiểu, do đó sẽ chạy 24x7 trong một hoặc hai tháng từ một vài pin AA hoặc một bộ 9 volt

c. Nên khá chính xác về hiệu suất của nó

Tôi biết có rất nhiều mạch như vậy có sẵn trên mạng nhưng hiệu suất và độ tin cậy của chúng còn nhiều nghi vấn. Thiết bị này có thể rất hữu ích, đặc biệt là đối với người cao tuổi (có / không mắc bệnh tim), bệnh nhân nằm liệt giường, v.v. Khi tim đập với tốc độ cao hơn / thấp hơn giá trị ngưỡng trung bình đã đặt, chuông báo động sẽ phát ra đủ lớn để cảnh báo những người xung quanh bệnh nhân.

Tôi hy vọng rằng đề xuất của tôi là rõ ràng cho bạn. Tuy nhiên, nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ nào, vui lòng gửi e-mail cho tôi.

Cảm ơn bạn,

Trân trọng,
Raj Kumar Mukherji

Thiết kế

Trong bài trước, chúng ta đã học cách tạo mạch cảm biến nhịp tim với bộ xử lý, có thể được sử dụng thích hợp trong mạch cảnh báo nhịp tim quan trọng được đề xuất.

“khởi động mềm hoạt động như thế nào ”

Sơ đồ mạch

Đề cập đến các sơ đồ trên, chúng ta có thể thấy một vài giai đoạn mạch, thứ nhất là cảm biến / bộ xử lý nhịp tim với hệ số nhân tần số tích hợp, trong khi thứ hai ở dạng tích hợp, bộ so sánh.

Thiết kế bộ xử lý tín hiệu trên đã được giải thích toàn diện trong đoạn trước , hệ số nhân điện áp bổ sung được tích hợp vào bộ xử lý sử dụng IC 4060 để nhân nhịp tim tương đối chậm hơn thành một tần số tần số cao thay đổi tương ứng.

Nhịp tim tần số cao thay đổi tương ứng ở trên từ chân 7 của IC 4060 được đưa đến đầu vào của một bộ tích hợp có công việc là chuyển đổi tần số thay đổi kỹ thuật số thành tín hiệu tương tự theo cấp số nhân thay đổi tương ứng.

Cuối cùng, điện áp tương tự này được áp dụng cho đầu vào không đảo của bộ so sánh Ic 741. Bộ so sánh được thiết lập thông qua giá trị đặt trước 10k được đính kèm sao cho mức điện áp tại chân 3 nằm ngay dưới điện áp tham chiếu tại chân 2 khi nhịp tim ở gần vùng an toàn.

“cổng máy tính được sử dụng để làm gì ”

Tuy nhiên, nếu nhịp tim có xu hướng tăng lên trong vùng quan trọng, mức điện áp tương ứng cao hơn sẽ được phát triển ở pin3 vượt qua mức tham chiếu pin2 khiến đầu ra của opamp tăng cao và phát ra âm thanh báo động.

Ở trên chỉ thiết lập các màn hình và cảnh báo liên quan đến nhịp tim quan trọng cao hơn, để đạt được theo dõi hai chiều, nghĩa là nhận được báo động cho cả nhịp tim quan trọng cao hơn và thấp hơn ... mạch thứ hai bao gồm IC555 và IC741 có thể được loại bỏ hoàn toàn và được thay thế bằng bộ mạch IC LM567 tiêu chuẩn để giữ cho đầu ra của nó ở mức thấp ở tốc độ xung an toàn và tăng cao ở tốc độ lên hoặc xuống tới hạn.

Mạch điều hòa tín hiệu bao gồm hai bộ lọc thông thấp hoạt động giống hệt nhau với tần số cắt khoảng 2,5 Hz.

Điều này có nghĩa là nhịp tim tối đa có thể đo được là khoảng 150 bpm. IC khuếch đại hoạt động được sử dụng trong mạch này là MCP602, một chip OpAmp kép của Microchip.

Nó hoạt động ở một nguồn điện duy nhất và cung cấp đầu ra ray-to-rail. Việc lọc là cần thiết để chặn bất kỳ nhiễu tần số cao hơn nào có trong tín hiệu.

Thiết lập Công suất của Bộ khuếch đại

Mức khuếch đại của mỗi tầng bộ lọc được đặt thành 101, cho tổng độ khuếch đại khoảng 10000. Cần có một tụ điện 1 uF ở đầu vào của mỗi tầng để chặn thành phần dc trong tín hiệu.

Các phương trình tính toán độ lợi và tần số cắt của bộ lọc thông thấp hoạt động được thể hiện trong sơ đồ mạch.

Hai bộ khuếch đại / bộ lọc giai đoạn cung cấp đủ độ lợi để tăng tín hiệu yếu đến từ bộ cảm biến quang và chuyển nó thành xung.

Đèn LED được kết nối ở đầu ra nhấp nháy mỗi khi phát hiện nhịp tim.

Mạch điều hòa tín hiệu bao gồm hai bộ lọc thông thấp hoạt động giống hệt nhau với tần số cắt khoảng 2,5 Hz. Điều này có nghĩa là nhịp tim tối đa có thể đo được là khoảng 150 bpm.

IC khuếch đại hoạt động được sử dụng trong mạch này là MCP602, một chip OpAmp kép của Microchip. Nó hoạt động ở một nguồn điện duy nhất và cung cấp đầu ra ray-to-rail. Việc lọc là cần thiết để chặn bất kỳ nhiễu tần số cao hơn nào có trong tín hiệu.

Các phương trình tính toán độ lợi và tần số cắt của bộ lọc thông thấp hoạt động được thể hiện trong sơ đồ mạch. Hai bộ khuếch đại / bộ lọc giai đoạn cung cấp độ lợi đủ để tăng tín hiệu yếu đến từ bộ cảm biến quang và chuyển nó thành xung.

Đèn LED được kết nối ở đầu ra nhấp nháy mỗi khi phát hiện nhịp tim. Đầu ra từ bộ điều hòa tín hiệu đi đến đầu vào T0CKI của PIC16F628A.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Mặc dù mạch điện trên đã được thử nghiệm nhưng chúng không được phê duyệt về mặt y tế, do đó người xem nên thận trọng khi chế tạo và sử dụng các mạch điện này.

Bài viết này được trình bày cho mục đích thông tin thuần túy, không có mục đích cung cấp lời khuyên hoặc đề xuất y tế. Tác giả của bài viết này và trang web này không chịu trách nhiệm về bất kỳ hình thức mất mát nào, có thể xảy ra cho người dùng khi sử dụng các mạch này, do bất kỳ lý do nào không lường trước được.

Một cặp: Mạch sưởi cảm ứng được cung cấp năng lượng mặt trời Tiếp theo: Mạch sạc pin năng lượng mặt trời tự tối ưu hóa