سماعة الطبيب الطيفية من شركة هارتلي السريعة: 22 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

ستتعلم في هذا الدليل كيفية صنع سماعة طبية طيفية باستخدام تحويل هارتلي السريع. يمكن استخدام هذا لتصور أصوات القلب والرئة.

الخطوة 1: المواد

شاشة LCD مقاس 1.8 بوصة (7.50 دولارات أمريكية على Amazon)

Arduino Uno أو ما يعادله (7.00 دولارات على Gearbest)

مضخم كهربائي (6.95 دولارًا على Adafruit)

مكثف 100 درجة فهرنهايت (0.79 دولار)

Wire and Jumpers (4.00 دولارات)

مقبس استريو 3.5 ملم (1.50 دولار)

مقياس الجهد 10 كيلو أوم (2.00 دولار)

التبديل اللحظي (1.50 دولار)

الخطوة 2: الأدوات

لحام حديد

مسدس الغراء الساخن

طابعة ثلاثية الأبعاد … أو صديق لديه طابعة ثلاثية الأبعاد (يمكن صنعه باستخدام الورق المقوى أيضًا)

قاطع الاسلاك

اللوح

الخطوة الثالثة: الطباعة ثلاثية الأبعاد

الأول هو الطباعة ثلاثية الأبعاد لملفات.stl المرفقة بهذه الخطوة. لقد قمت بطباعة كلا الملفين باستخدام المواد / الإعدادات التالية:

المواد: جيش التحرير الشعبى الصينى

ارتفاع الطبقة: 0.1 مم

سمك الجدار / الجزء العلوي / السفلي: 0.8 مم

درجة حرارة الطباعة: 200 درجة مئوية

درجة حرارة السرير: 60 درجة مئوية

الدعم ممكّن بنسبة 10٪

الخطوة 4: بناء الدائرة

باستخدام المكونات في قسم المواد ، قم ببناء الدائرة. دائمًا ما أضع الدائرة معًا على لوح التجارب أولاً للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح قبل لمس مكواة اللحام.

الخطوة 5: أسلاك LCD

باستخدام الشكل المرفق بهذه الخطوة ، قم بتوصيل الأسلاك بسبعة من ثمانية دبابيس على شاشة LCD. يجب أن يكون طول هذه الأسلاك حوالي 3 أقدام ، باستثناء الأرض ودبابيس + 5 فولت (هذه تحتاج فقط إلى أن تكون 2-3 بوصات)

الخطوة 6: ميكروفون / مكبر للصوت الأسلاك

باستخدام الشكل المرفق بهذه الخطوة ، قم بتوصيل ثلاثة أسلاك بمسامير + 5 فولت ، والأرضي ، والخروج على ميكروفون / مكبر صوت Adafruit. يجب أن يكون طولها حوالي 2-3 بوصات فقط.

الخطوة 7: تبديل الأسلاك اللحظية

قم بتوصيل سلك 2-3 بوصة لكل من العروات الموجودة على المفتاح اللحظي.

الخطوة 8: أسلاك الجهد

باستخدام الشكل في الخطوة 6 ، قم بتوصيل ثلاثة أسلاك بطول 2-3 بوصات إلى العروات الثلاثة لمقياس الجهد.

الخطوة 9: سلك جاك سماعة الرأس

لحام ثلاثة أسلاك في الحلقة ، والطرف ، وعروات الأكمام لمقبس سماعة الرأس. لقد استخدمت مقبسًا من المسرع الذي كان سلكيًا بالفعل. إذا كنت لا تعرف ما هي الحلقة ، والطرف ، وعروات الأكمام ، فما عليك سوى البحث في google ، فهناك الكثير من الصور الجيدة حول توصيل مقابس الاستريو السلكية.

الخطوة 10: خرج الميكروفون / مكبر الصوت

بعد لحام الأسلاك في الميكروفون / أمبير ، ومقياس الجهد ، ومقبس سماعة الرأس ، قم بتوصيل سلك واحد بطول ثلاثة أقدام تقريبًا بالسلك "الخارج" لمكبر صوت الميكروفون. سيتم توصيل هذا السلك لاحقًا بالدبوس A0 في اردوينو.

الخطوة 11: استمر إخراج الميكروفون / مكبر الصوت

قم بتوصيل سلك ثانٍ بالسلك "الخارج" الخاص بالميكروفون / مكبر الصوت. يجب أن يتم لحام هذا السلك بمكثف 100 ميكرو فاراد. إذا كنت تستخدم مكثفًا إلكتروليتيًا ، فتأكد من توصيل الجانب الموجب بهذا السلك.

الخطوة 12: المكونات في الضميمة

بعد أن يتم لحام جميع الأسلاك بالمكونات ، ضع المكونات في الأماكن الخاصة بها باتباع الأشكال المرفقة بهذه الخطوة. لقد استخدمت الغراء الساخن لتأمين الميكروفون ومقبس سماعة الرأس في مكانه.

الخطوة 13: In-Enclosure-Soldering

بعد تأمين جميع المكونات في العلبة ، قم بتوصيل جميع الأسلاك الأرضية معًا. يجب أن يكون هناك واحد من شاشة LCD ، وواحد من الميكروفون / أمبير ، وواحد من غلاف مقبس سماعة الرأس. قم أيضًا بلحام أسلاك + 5 فولت معًا وسلك واحد من المفتاح اللحظي. مرة أخرى ، يجب أن يكون هناك واحد من شاشة LCD ، وواحد من الميكروفون / مكبر الصوت ، وواحد من المفتاح اللحظي.

الخطوة 14: + 5 فولت ، أسلاك ممتدة GND

قم الآن بقطع قطعتين من الأسلاك بطول 3 أقدام تقريبًا. قم بتوصيل أحدهم بمجموعة الأسلاك الأرضية ولحام الآخر بالسلك المفتوح على المفتاح اللحظي.

الخطوة 15: انزلاق الأسلاك الطويلة من خلال فتحة الضميمة

الآن ، يجب أن يكون لديك ما مجموعه ثمانية أسلاك يبلغ طولها حوالي 3 أقدام. ضع هذه خلال الفتحة غير المعبأة في العلبة. انظر الشكل المرفق بهذه الخطوة

الخطوة 16: الانكماش الحراري

بعد اكتمال جميع عمليات اللحام ، تأكد من تغطية الأسلاك المكشوفة. لقد استخدمت أنابيب الانكماش الحراري ، لكن الشريط الكهربائي يعمل بشكل جيد أيضًا.

الخطوة 17: ختم الضميمة

خذ نصف الحاوية التي تحتوي على شاشة LCD وضعها فوق النصف الآخر من الحاوية التي تحتوي على المكونات الأخرى. أثناء دفع القطعتين معًا ، قم بغراءهما بالغراء الساخن لتأمين العلبة معًا.

الخطوة 18: قم بالاتصال بـ Arduino

تتصل الأسلاك الثمانية الطويلة المتبقية مباشرة بمسامير Arduino الخاصة بها الموضحة في مخططات الدائرة. تأكد من أنه في كل مرة تقوم فيها بلحام أحد تلك الأسلاك الطويلة التي يبلغ طولها 3 أقدام في الدائرة ، فإنك تضع قطعة من الشريط على الطرف الآخر تشير إلى ما يذهب إليه دبوس Arduino!

الخطوة 19: Arduino IDE / Libraries

ستحتاج إلى تنزيل Arduino IDE. في هذا الرسم التخطيطي ، استخدمت ثلاث مكتبات مختلفة: FHT.h و SPI.h و TFT.h. إذا كنت لا تعرف كيفية تنزيل مكتبات Arduino ، فيرجى الاطلاع على https://www.arduino.cc/en/Guide/Libraries. تم تنزيل مكتبة FHT.h من موقع openmusiclabs.com. تم تنزيل الاثنان الآخران على GitHub.

الخطوة 20: اردوينو سكتش

يستخدم الرمز Fast Hartley Transform (FHT) لتغيير المجال الزمني إلى مجال تردد. يمكن القيام بذلك أيضًا باستخدام Fast Fourier Transform (FFT) ، لكن FHT أسرع بكثير. تعتبر FFT و FHT من الأفكار الأساسية جدًا في معالجة الإشارات وممتعة جدًا للتعرف عليها. أقترح أن تقوم ببعض القراءة بنفسك ، إذا كنت مهتمًا بذلك. كان رمز مثال FHT الذي نسخته من موقع Open Music Labs على الويب ينتج في البداية سعة كل حاوية تردد كإخراج لوغاريتمي أو ديسيبل. لقد غيرت هذا لإخراج حاويات التردد على مقياس خطي. هذا لأن المقياس الخطي هو تمثيل مرئي أفضل لكيفية سماع البشر للصوت. حلقة for () في النهاية مخصصة لرسم سعة كل حاوية تردد على شاشة LCD. سيشمل طيف FHT الكامل جميع حاويات التردد من i = 0 إلى i <128. ستلاحظ أن حلقة for () الخاصة بي من i = 5 إلى i <40 ، وذلك لأن الترددات المهمة لتشخيص حالات الرئة تتراوح عادةً بين 150 هرتز و 3.5 كيلو هرتز ، قررت أن أرتفع إلى حوالي 4 كيلو هرتز. يمكن تعديل ذلك إذا كنت تريد إظهار طيف التردد الكامل.

[الشفرة]

// كود سماعة الطبيب الرقمية

// مكتبة Fast Hartley Transform التي تم تنزيلها من openmusiclabs

#define LIN_OUT 1 // set FHT لإنتاج ناتج خطي

#define LOG_OUT 0 // إيقاف تشغيل الإخراج اللوغاريتمي FHT

#define FHT_N 256 // رقم عينة FHT

# تضمين // تتضمن مكتبة FHT

# تضمين // تتضمن مكتبة TFT

# تضمين // تتضمن مكتبة SPI

#define cs 10 // اضبط دبوس شاشات الكريستال السائل على دبوس اردوينو 10

#define dc 9 // set lcd dc pin to arduino pin 9

# تعريف rst 8 // تعيين دبوس إعادة تعيين شاشات الكريستال السائل إلى دبوس اردوينو 8

TFT myScreen = TFT (cs ، dc ، rst) ؛ // أعلن عن اسم شاشة TFT

الإعداد باطل() {

//Serial.begin (9600) ؛ // معدل أخذ العينات

myScreen.begin () ؛ // تهيئة شاشة TFT

myScreen.background (0 ، 0 ، 0) ؛ // اضبط الخلفية على الأسود

ADCSRA = 0xe5 ؛ // اضبط adc على وضع التشغيل الحر

ADMUX = 0x40 ؛ // استخدم adc0

}

حلقة فارغة() {

while (1) {// يقلل اهتزاز cli () ؛ // يبطئ مقاطعة UDRE بهذه الطريقة على arduino1.0

لـ (int i = 0 ؛ i <FHT_N ؛ i ++) {// حفظ 256 عينة

بينما (! (ADCSRA & 0x10)) ؛ // انتظر حتى يصبح adc جاهزًا

ADCSRA = 0xf5 ؛ // إعادة تشغيل ADC بايت

م = ADCL ؛ // جلب بيانات adc بايت

ي = ADCH ؛ int k = (j << 8) | م ؛ // شكل في عدد صحيح

ك - = 0x0200 ؛ // شكل في عدد صحيح موقعة

ك << = 6 ؛ // شكل في 16b عدد صحيح موقعة

fht_input = ك ؛ // وضع البيانات الحقيقية في صناديق

}

fht_window () ، // نافذة البيانات لتحسين استجابة التردد

fht_reorder () ، // إعادة ترتيب البيانات قبل إجراء fht

fht_run () ، // معالجة البيانات في fht

fht_mag_lin () ، // خذ إخراج fht

سي () ؛

لـ (int i = 5 ؛ i <40 ؛ i ++) {

myScreen.stroke (255 ، 255 ، 255) ؛

myScreen.fill (255 ، 255 ، 255) ؛

int drawHeight = map (fht_lin_out ، 10، 255، 10، myScreen.height ()) ؛

int ypos = myScreen.height () - drawHeight-8 ؛ myScreen.rect ((4 * i) +8، ypos، 3، drawHeight) ؛

}

myScreen.background (0، 0، 0) ؛

}

}

[/الشفرة]

الخطوة 21: اختبرها

لقد استخدمت منشئ نغمات عبر الإنترنت (https://www.szynalski.com/tone-generator/) للتأكد من أن الكود يعمل بشكل صحيح. بعد التأكد من أنها تعمل ، اضغط على جرس السماعة حتى صدرك ، خذ نفسًا عميقًا وشاهد الترددات الموجودة !!

الخطوة 22: العمل المستقبلي

** ملاحظة: أنا كيميائي ولست مهندسًا أو عالم كمبيوتر **. من المحتمل أن تكون هناك أخطاء وتحسينات في التصميم والكود. ومع ذلك ، أعتقد أنها بداية جيدة لشيء يمكن أن ينتهي به الأمر إلى أن يكون مفيدًا للغاية وغير مكلف. النقاط التالية هي تحسينات مستقبلية أود إجراؤها وآمل أن يحاول بعضكم أيضًا تحسينها!

· اجعل الجهاز متحركًا. لا أمتلك خبرة واسعة في استخدام وحدات المعالجة المركزية أو وحدات التحكم الدقيقة الأخرى ، ولكن قد تحتاج إلى ذاكرة كافية لتخزين مكتبة FHT بأكملها على ، أو ربما Bluetooth.

· إدخال بعض حسابات التحليل الإحصائي في الكود. على سبيل المثال ، عادةً ما يكون للصفير تردد أساسي يساوي أو يزيد عن 400 هرتز ويستمر لمدة 250 مللي ثانية على الأقل. تحدث الغدد الصماء بتردد أساسي يبلغ حوالي 200 هرتز أو أقل وتستمر لمدة 250 مللي ثانية على الأقل. يتم تعريف العديد من الأصوات الرئوية الأخرى وإشارات إلى الظروف الصحية (https://commongiant.github.io/iSonea-Physicians/assets/publications/7_ISN-charbonneau-Euro-resp-Jour-1995-1942-full.pdf). أعتقد أن هذا شيء يمكن التحقق منه في الكود من خلال مقارنة إشارة سلال التردد بعد عدد معين من الدورات عبر FHT ثم تشغيل وظيفة millis () لمعرفة المدة التي كانت موجودة فيها ، ثم مقارنتها إلى أرضية الضوضاء في حساب FHT. أنا واثق من إمكانية القيام بهذه الأشياء!

أتمنى أن تكون قد استمتعت بهذا المشروع ، وإذا كان لديك أي أسئلة ، فيرجى التعليق وسأرد في أسرع وقت ممكن! إنني أتطلع إلى رؤية التعليقات.