CardioSim: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

بادئ ذي بدء ، هذا هو أول Instructable لي ، ولست متحدثًا أصليًا للغة الإنجليزية (أو كاتبًا) ، لذلك أعتذر مقدمًا عن الجودة المنخفضة بشكل عام. ومع ذلك ، آمل أن يكون هذا البرنامج التعليمي مفيدًا للأشخاص الذين يستخدمون نظام مراقبة معدل ضربات القلب (HR) (يتكون من جهاز إرسال حزام الصدر وساعة استقبال) والذين إما:

تريد أن تعرف بالضبط البطارية التي يجب استبدالها (داخل الحزام أو داخل ساعة جهاز الاستقبال) ، عندما يتوقف النظام عن العمل بشكل صحيح. عادة ، فقط للتأكد من أن المستخدم ينتهي به الأمر إلى تغيير كلتا البطاريتين ، على الرغم من أن البطارية الموجودة في الحزام تتعرض لحمل أثقل وبالتالي يتم تفريغها بشكل أسرع من الأخرى

أو

مهتمون (كما أنا) بتطوير مسجل بيانات معدل ضربات القلب لمزيد من التقييمات - على سبيل المثال للتحليل الإحصائي لـ HRV (تغيرات معدل ضربات القلب) في الظروف الثابتة ، أو لدراسات الارتباط بين الموارد البشرية والجهود البدنية في الظروف الديناميكية - و يفضل استخدام جهاز محاكاة حزام الصدر (Cardio) بدلاً من ارتداء حزام حقيقي طوال الوقت خلال مراحل الاختبار

للأسباب المذكورة أعلاه ، اتصلت بـ "CardioSim" الخاص بي

الخطوة 1: كيف يعمل

يعتمد الإرسال اللاسلكي لنبضات معدل ضربات القلب بين جهاز الإرسال (حزام حزام الصدر) وجهاز الاستقبال (ساعة مخصصة ، بالإضافة إلى تشغيل المطاحن ، وأجهزة التمرين ، وما إلى ذلك) على اتصال مغناطيسي منخفض التردد (LFMC) ، وليس تردد الراديو التقليدي.

التردد القياسي لهذا النوع من أنظمة المراقبة (التناظرية) هو 5.3 كيلو هرتز. تعتمد الأنظمة الرقمية الجديدة على تقنية Bluetooth ، لكن هذا خارج نطاق هذا البرنامج التعليمي.

بالنسبة لأولئك المهتمين بتعميق الموضوع ، يمكن العثور على وصف شامل لتقنية LFMC ، بما في ذلك إيجابيات وسلبيات مقابل RF ، في مذكرة التطبيق هذه

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

ومع ذلك ، من أجل هذا المشروع ، يكفي أن تعرف أن ناقل المجال المغناطيسي 5.3 كيلو هرتز الذي تم إنشاؤه بواسطة دائرة طنين LC (سلسلة) يتم تعديله على أساس تنسيق OOK بسيط (On-OFF Keying) ، حيث يتم نبض كل قلب يقوم بتشغيل الناقل لحوالي 10 مللي ثانية. يتم الكشف عن الإشارة بواسطة خزان طنين LC (متوازي) (بنفس تردد الرنين للمجال المغناطيسي ، بشرط أن يتم محاذاة كلا الملفين بشكل صحيح) ، ويتم تضخيمها وإرسالها إلى وحدة القياس.

على الرغم من أنه يمكن العثور على بعض الأمثلة على دائرة الاستقبال في WEB ، إلا أنني لم أتمكن من العثور على نموذج لجهاز الإرسال ، لذلك قررت تحليل الإشارة الناتجة عن حزام صدري ، وبناء دائرة يمكنها محاكاتها ، باستخدام قوة مجال مماثلة وتكرارها وشكلها.

الخطوة 2: التخطيطي والأجزاء

تتكون الدوائر من عدد قليل جدًا من المكونات التي يمكن وضعها في علبة صغيرة:

• حافظة مع لوحة شريطية ، مثل هذه
• شريط فوم عالي الكثافة ، 50 × 25 × 10 مم (مثل الشريط المستخدم في تغليف الدوائر المتكاملة)
• متحكم ATTiny85-20
• سائق موتور L293
• منظم جهد 5 فولت ، اكتب 7805 أو LD1117V50
• 2x مكثف كهربائيا 10 فائق التوهج / 25 فولت
• مكثف 22n / 100V
• Trimpot مع عمود ، 10K ، 1 دورة ، (كما هو الحال في Arduino Starter Kit)
• المقاوم 22 كيلو
• المقاوم 220R
• LED أحمر 5 مم
• الحث 39mH ، استخدمت BOURNS RLB0913-393K
• بطارية 9 فولت
• مفتاح SPDT صغير (قمت بإعادة تدوير مفتاح AM / FM من راديو ترانزستور قديم)

أهم مكون هو الحث ، وجوهر حديدي عالي الجودة ومقاومة منخفضة إلزامية لإبقائها صغيرة وللحصول على عامل جودة جيد لدائرة الرنين.

الخطوة 3: وصف الدائرة ورمزها

بتطبيق صيغة دائرة LC الموضحة في الرسم ، مع L = 39mH و C = 22nF ، يكون التردد الناتج حوالي 5.4 كيلو هرتز ، وهو قريب بدرجة كافية من القيمة القياسية البالغة 5.3 كيلو هرتز. يتم تشغيل خزان LC بواسطة عاكس جسر H يتكون من جسرين نصفي 1 و 2 لمحرك المحرك IC L293. يتم إنشاء تردد الموجة الحاملة بواسطة متحكم TINY85 ، والذي يحرك أيضًا إشارة التعديل التي تحاكي معدل ضربات القلب. من خلال Trimpot المرفق بالمدخل التناظري A1 ، يمكن تغيير معدل ضربات القلب من حوالي 40 إلى 170 bmp (نبضة في الدقيقة) - والتي تعتبر في الظروف الحقيقية مناسبة لمعظم الرياضيين الهواة. نظرًا لأن الجسر يحتاج إلى أن يكون مدفوعًا بموجتين متقابلتين (ومع معرفتي المحدودة برمز مجمع ATTiny ، تمكنت من إنشاء واحدة فقط) ، فقد استخدمت نصف brige 3 كعاكس.

بالنسبة لهذه المهام البسيطة ، تكون الساعة الداخلية @ 16 ميجاهرتز مناسبة ، ولكنني قمت مسبقًا بقياس عامل المعايرة المطلوب لشريحتي ووضعتها في سطر الأوامر "OSCCAL" في قسم الإعداد. لتنزيل الرسم التخطيطي إلى ATTiny ، استخدمت Arduino Nano محملاً برمز ArduinoISP. إذا لم تكن معتادًا على هاتين الخطوتين ، فهناك الكثير من الأمثلة على الويب ، وإذا كان شخص ما مهتمًا ، فقد قمت بتطوير نسختي الخاصة التي يمكنني تقديمها عند الطلب. أرفق رمز ATTiny:

الخطوة 4: تجميع الدائرة

تحتوي العلبة بالفعل على فتحة 5 مم على الغطاء العلوي والتي كانت مثالية لـ Led ، وكان علي فقط حفر ثقب آخر بحجم 6 مم ، محاذيًا للفتحة الأولى ، لعمود أداة القطع. لقد رتبت تخطيط المكونات بطريقة تجعل البطارية ثابتة في مكانها بين أداة التثبيت ومنظم الجهد TO-220 ، وتم حظرها بإحكام في موضعها بواسطة شريط الرغوة الملصق على الغطاء العلوي.

كما قد تلاحظ ، يتم تركيب المحاثة أفقيًا ، t.i. مع محوره موازٍ للوحة. هذا على افتراض أن محاثة المستقبِل تكمن أيضًا في نفس الاتجاه. في أي حال ، من أجل الإرسال الأمثل ، تأكد دائمًا من أن كلا المحورين متوازيان (ليس بالضرورة على نفس المستوى المكاني) وليس متعامدين مع بعضهما البعض.

في نهاية التجميع ، تحقق تمامًا باستخدام جهاز اختبار الدائرة من جميع التوصيلات مع جهاز اختبار الدائرة.

الخطوة 5: اختبر الدائرة

أفضل أداة اختبار للدائرة هي ساعة استقبال مراقبة الموارد البشرية:

1. ضع الساعة بجانب CardioSim.
2. ضع القصاصة في الوضع الأوسط وقم بتشغيل الوحدة.
3. يجب أن يبدأ مؤشر LED الأحمر في الوميض على فترات زمنية تبلغ حوالي 1 ثانية (60bmp). يشير هذا إلى أن خزان مرنان LC يعمل بالطاقة بشكل صحيح. إذا لم يكن الأمر كذلك ، تحقق جيدًا من جميع التوصيلات ونقاط اللحام.
4. إذا لم تكن قيد التشغيل تلقائيًا بالفعل ، فقم بتشغيل الساعة يدويًا.
5. يجب أن تبدأ الساعة في استقبال إشارة توضح معدل ضربات القلب المقاس.
6. تدوير أداة التشذيب إلى الوضع النهائي في كلا الاتجاهين للتحقق من نطاق معدل ضربات القلب الكامل (+/- 5٪ من التفاوت المسموح به لحدود النطاق أمر مقبول)

جميع الخطوات موضحة في الفيديو المرفق

الخطوة 6: تحذير

كنصيحة أخيرة للسلامة ، كن على علم بأن LFMC المطبق بهذا التنسيق البسيط لا يسمح بمعالجة وحدات مختلفة في نفس النطاق الميداني ، وهذا يعني أنه في حالة إرسال كل من CardioSim وحزام قياس حقيقي إشاراتهما إلى نفس جهاز الاستقبال الوحدة ، سيتم تشويش جهاز الاستقبال ، مما يؤدي إلى نتائج غير متوقعة.

قد يكون هذا خطيرًا إذا كنت ستزيد من أدائك البدني وتزيد من جهودك على أساس معدل ضربات القلب المقاس. CardioSim مخصص للاستخدام فقط لاختبار الوحدات الأخرى وليس للتدريب!

هذا كل شيء ، شكرًا على قراءة Instructable الخاص بي ، أي feedabck مرحب به!