CardioSim: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Først og fremmest er dette min første instruerbare, og jeg er ikke engelsktalende (eller skribent), derfor undskylder jeg på forhånd for den generelle lave kvalitet. Jeg håber imidlertid, at denne vejledning kan være nyttig for folk, der bruger et pulsmåler (HR) -system (sammensat af en brystbælte -sender og et modtagerur), og som enten:

vil vide præcis, hvilket batteri der skal udskiftes (inde i bæltet eller inde i modtageruret), når systemet holder op med at fungere korrekt. Normalt bare for at være sikker på, at brugeren ender med at skifte begge batterier, selvom det ene i bæltet udsættes for en tungere belastning og derfor aflades hurtigere end det andet

eller

er interesseret (som jeg er) i at udvikle en pulsdatalogger til yderligere evalueringer - f.eks. til statistisk analyse af HRV (pulsvariationer) under statiske forhold eller til korrelationsstudier blandt HR og fysiske bestræbelser under dynamiske forhold - og foretrækker at bruge en brystbælte (kardio) simulator frem for at bære en rigtig en hele tiden under testfaserne

Af ovenstående årsager kaldte jeg min Instructable "CardioSim"

Trin 1: Hvordan fungerer det

Den trådløse transmission af pulsimpulser mellem senderen (brystbælte) og modtageren (dedikeret ur samt løbebånd, træningsenheder osv.) Er baseret på en lavfrekvent magnetisk kommunikation (LFMC), og ikke en traditionel radiofrekvens.

Standardfrekvensen for denne type (analoge) overvågningssystemer er 5,3 kHz. Nye digitale systemer er baseret på Bluetooth -teknologi, men dette er uden for omfanget af denne vejledning.

For dem, der er interesseret i at uddybe emnet, findes en omfattende beskrivelse af LFMC -teknologien, herunder fordele og ulemper vs. RF, på denne appnotat

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

Af hensyn til dette projekt skal det dog være tilstrækkeligt til at vide, at en 5,3 kHz magnetfeltbærer genereret af et LC (serie) resonanskredsløb moduleres på basis af et simpelt OOK (On-OFF Keying) -format, hvor hvert hjertepuls tænder bæreren i cirka 10 ms. Signalet detekteres af en (parallel) LC -resonantank (med samme resonansfrekvens for magnetfeltet, og forudsat at begge spoler er korrekt justeret), forstærkes og sendes til måleenheden.

Selvom der i WEB findes nogle eksempler på modtager kredsløb, var jeg ikke i stand til at finde en model til senderen, så jeg besluttede at analysere signalet genereret af mit brystbælte og bygge et kredsløb, der kan simulere det, med en lignende feltstyrke, frekvens og format.

Trin 2: Skematisk og dele

Kredsløbene er sammensat af meget få komponenter, der kan passe i et lille tilfælde:

• Etui med stripplade, som denne
• Skumstrimmel med høj densitet, 50x25x10mm (som den, der bruges til IC'ers emballage)
• Mikrocontroller ATTiny85-20
• Motor driver L293
• Spændingsregulator 5V, typ 7805 eller LD1117V50
• 2x elektrolytisk kondensator 10uF/25V
• Kondensator 22n/100V
• Trimpot med aksel, 10K, 1 omgang, (som i Arduino Starter Kit)
• Modstand 22K
• Modstand 220R
• LED rød 5 mm
• Induktans 39mH, jeg brugte en BOURNS RLB0913-393K
• 9V batteri
• mini SPDT -switch (jeg genbrugte AM/FM -switchen fra en gammel transistorradio)

Den vigtigste komponent er induktansen, en ferritkerne af høj kvalitet og lav modstand er obligatoriske for at holde den lille og for at opnå en god kvalitetsfaktor for resonanskredsløbet.

Trin 3: Kredsløbsbeskrivelse og kode

Anvendelse af formlen for LC -kredsløbet vist på tegningen, med L = 39mH og C = 22nF, er den resulterende frekvens omkring 5,4 kHz, hvilket er tæt nok på standardværdien på 5,3 kHz. LC-tanken drives af en H-bro-inverter, der består af de 2 halvbroer 1 og 2 i motordriveren IC L293. Bærefrekvensen genereres af TINY85 mikrokontrolleren, som også driver det modulerende signal, der simulerer HR. Gennem Trimpot, der er knyttet til den analoge indgang A1, kan pulsen ændres fra ca. 40 til 170 bmp (slag i minuttet) - hvilket under reelle forhold betragtes som tilstrækkeligt for de fleste amatører. Da broen skal drives af to modsatte firkantbølger (og med mit begrænsede kendskab til ATTiny's Assembler -kode var jeg kun i stand til at generere en enkelt), brugte jeg half brige 3 som inverter.

Til disse enkle opgaver er det interne ur @ 16MHz tilstrækkeligt, men jeg målte forudgående den nødvendige kalibreringsfaktor for min chip og satte kommandolinjen "OSCCAL" i opsætningsafsnittet. For at downloade skitsen til ATTiny brugte jeg en Arduino Nano fyldt med ArduinoISP -koden. Hvis du ikke er bekendt med disse to trin, er der masser af eksempler på Internettet, hvis nogen er interesseret, udviklede jeg mine egne versioner, som jeg kan levere efter anmodning. Vedhæftet koden til ATTiny:

Trin 4: Montering af kredsløbet

Sagen havde allerede et 5 mm hul på topdækslet, der var perfekt til Led, og jeg behøvede kun at bore et andet 6 mm hul, justeret med det første, til trimpotens aksel. Jeg arrangerede komponenternes layout på en sådan måde, at batteriet blev holdt på plads mellem trimpotten og TO-220 spændingsregulatoren og fast blokeret i sin position af skumstrimlen limet til topdækslet.

Som du måske bemærker, er induktansen monteret vandret, t.i. med sin akse parallelt med brættet. Dette er under den antagelse, at modtagerinduktansen også ligger i samme retning. Under alle omstændigheder skal du for optimal transmission altid sikre, at begge akser er parallelle (ikke nødvendigvis på det samme rumlige plan) og ikke vinkelret på hinanden.

I slutningen af samlingen kontrolleres grundigt med en kredsløbstester alle forbindelser med en kredsløbstester.

Trin 5: Test kredsløbet

Det bedste testværktøj til kredsløbet er et HR -overvågningsmodtagerur:

1. Læg uret ved siden af CardioSim.
2. Sæt trimpotten i midterpositionen, og tænd for enheden.
3. Den røde LED skal begynde at blinke med ca. 1 sekunds mellemrum (60bmp). Dette indikerer, at LC -resonatortanken er korrekt strømført og fungerer. Hvis dette ikke er tilfældet, skal du kontrollere alle forbindelser og svejsepunkter.
4. Hvis det ikke allerede er tændt automatisk, skal du tænde uret manuelt.
5. Uret skal begynde at modtage signalet, der viser den målte HR.
6. Drej trimpotten til slutpositionen i begge retninger for at kontrollere hele HR-området (+/- 5% tolerance for områdegrænserne er acceptabelt)

Alle trin er vist i den vedhæftede video

Trin 6: Advarsel

Som sidste sikkerhedsråd skal du være opmærksom på, at LFMC implementeret i dette enkle format ikke tillader at adressere forskellige enheder i det samme feltområde, det betyder, at hvis både CardioSim og et ægte målebælte sender deres signaler til den samme modtager enhed, vil modtageren sidde fast med uforudsigelige resultater.

Dette kan være farligt, hvis du vil øge din fysiske præstation og maksimere din indsats på basis af den målte HR. CardioSim er beregnet til kun at blive brugt til test af andre enheder og ikke til træning!

Det er alt, tak fordi du læste min Instructable, enhver feedabck er velkommen!