Pulsmätarkrets

I den här artikeln diskuterar vi en relativt noggrann elektronisk pulssensorkrets som bearbetas av några diskret trådbundna opamp-kretssteg, och därefter lär vi oss hur detta kan modifieras för att skapa en pulskretslarmkrets.

Använda IR-fotodiodgivare

Avkänningen av hjärtpulserna görs i grunden av två IR-fotodioder, varav en är sändare av IR medan den andra accepterar.

IR-strålarna som kastas av sändardioden reflekteras från blodspetsens blodinnehåll hos en person och tas emot av mottagardioden.

Intensiteten hos de reflekterade strålarna varierar i en proportion som bestäms av hjärtpumpningshastigheten och av skillnaden i de syresatta blodnivåerna i blodinnehållet.

De avkända signalerna från de infraröda dioderna behandlas av de visade opampstegen som i själva verket är ett par identiska aktiva lågpassfilterkretsar bestämda att bryta vid cirka 2,5 Hz. Detta innebär att det maximala uppnåeliga hjärtfrekvensmätning skulle begränsas till cirka 150 slag per minut.

Vi använder IC MCP602 för bearbetning i form av IC1a och IC1b i den föreslagna pulssensorn och processorns design. IC är en dubbel opamp tillverkad av mikrochip.

Kretsdrift

Den är utformad för att fungera med enstaka leveranser och blir därmed extremt gynnsam för den diskuterade kretsen som ska fungera från en enda 9V-cell.

Detta betyder också att utmatningen från opampen skulle kunna producera en helt positiv till negativ spänningssvingning motsvarande de avkända pulssignalerna från IR-dioderna.

Eftersom omgivningsförhållandena kan vara förorenade med massor av avvikande signaler, måste opamperna immuniseras mot alla sådana falska elektriska störningar, varför blockerande kondensatorer i form av de visade 1uF kondensatorerna är placerade vid ingångarna till varje opamper.

Den första opampen är inställd på att producera en förstärkning av 101, den andra är identisk med den första IC1a-konfigurationen är också inställd på 101 förstärkning.

Men det innebär att den totala eller slutliga förstärkningen av kretsen vid utgången återges med imponerande 101 x 101 = 10201, en sådan hög förstärkning säkerställer en perfekt avkänning och bearbetning av de extremt svaga och dunkla ingångspulsfrekvenserna som levereras från IR dioder.

En lysdiod kan ses ansluten över utgången från den andra IC1b-opampen som blinkar som svar på de mottagna hjärtfrekvenspulserna från IR-diodsteget.

Den applikation som presenteras här är endast avsedd som referensdesign och är inte avsedd för någon livräddande eller medicinsk övervakning.

Kretsschema

Så här ställer du in pulskretsens krets

Att ställa in den föreslagna pulssensorn, processorn är faktiskt väldigt lätt.

Som vi alla kommer att förstå att skillnaden mellan syresatt blod och syresatt blod knappast kunde urskiljas och kräva extrem precision i alla avseenden för att göra det möjligt för processorn att bedöma de subtila skillnaderna i blodströmmen och ändå kunna omvandla till en svängande spänningsförändring vid utgången.

För att säkerställa en perfekt optimerad IR-stråle från IR Tx-dioden måste strömmen genom den begränsas till en väl beräknad proportion så att det syresatta blodet ger en relativt högre motståndskraft för strålarna att passera genom men tillåter relativt lägre mängd motstånd för strålarna under blodets deoxygenerade tillstånd. Detta gör det lättare för opampen att skilja mellan de hjärtslag som slår.

Detta görs helt enkelt genom att justera den angivna 470 ohm-förinställningen.

Håll pekfingret över D1 / D2-paret, slå på strömmen och fortsätt justera förinställningen tills LED-lampan vid utgången börjar utveckla en tydlig blinkande effekt.

Förslut förinställningen när detta har uppnåtts.

Pekfinger placeras över bifogade fotodioder

Det kan göras genom att lödda dioderna över kretskortet på något beräknat avstånd från varandra som bara blir bra för pekfingerspetsen för att helt täcka diodernas utstrålande spetsar.

För ett optimalt svar måste dioderna vara inneslutna i en opak plaströr av lämplig storlek, som visas i följande bild:

I det följande avsnittet lär vi oss om en enkel pulsmätare och larmkrets speciellt utformad för äldre medborgare för att hålla koll på deras hjärtkritiska frekvens.

Här utforskar en enkel krets som kan användas för att övervaka den kritiska hjärtfrekvensen hos en patient (äldre medborgare), kretsen innehåller också ett larm för att indikera situationen. Idén efterfrågades av Raj Kumar Mukherji

Tekniska specifikationer

Hoppas du mår bra.

Syftet med att skriva här är att dela med dig en idé om ett projekt - att utforma ett 'pulsmätarlarm' som kan göras med hjälp av allmänt tillgängliga lågkostnadskomponenter och som kommer att producera ett hörbart larm när någon puls är visade sig vara onormal. Den bör också uppfylla följande villkor:

a. Kompakt och lätt, därför bärbar

b. Förbruk minsta möjliga ström, bör därför köras 24x7 i en månad eller två från ett par AA-batterier eller ett 9-voltspaket

c. Bör vara ganska korrekt i dess prestanda

Jag vet att det finns många sådana kretsar tillgängliga på nätet men deras prestanda och tillförlitlighet är tveksamt. Enheten kan vara mycket användbar speciellt för äldre människor (med / utan hjärtsjukdom), för patienter som är sänglagda och så vidare. När hjärtat antingen slår i en takt som är högre / lägre än ett inställt genomsnittligt tröskelvärde, kommer alarmet att ljuda tillräckligt högt för att varna människor runt patienten.

Jag hoppas att mitt förslag är klart för dig. Men om du är osäker kan du skicka ett mejl till mig.

Tack,

Vänliga Hälsningar,
Raj Kumar Mukherji

Designen

I föregående inlägg lärde vi oss hur man skapar en pulssensorkrets med processor, som kan användas på lämpligt sätt i den föreslagna kritiska pulslarmkretsen.

Den applikation som presenteras här är endast avsedd som referensdesign och är inte avsedd för någon livräddande eller medicinsk övervakning.

Kretsschema

Med hänvisning till diagrammen ovan kan vi se ett par kretssteg, det första är pulssensorn / processorn med en integrerad frekvensmultiplikator, medan den andra i form av en integrator, komparator.

Den övre signalprocessorns design har förklarats utförligt i föregående stycke , använder den ytterligare spänningsmultiplikatorn som är integrerad i processorn IC 4060 för att multiplicera de relativt långsammare hjärtfrekvensen till en proportionellt varierande högfrekvenshastighet.

Ovanstående proportionellt varierande högfrekventa hjärtpulsfrekvens från pin7 på IC 4060 matas till ingången till en integrator vars uppgift är att konvertera den digitalt varierande frekvensen till en proportionellt varierande exponentiell analog signal.

Slutligen appliceras denna analoga spänning på den icke-inverterande ingången till en Ic 741-komparator. Jämföraren ställs in genom den bifogade 10k-förinställningen så att spänningsnivån vid stift3 förblir precis under referensspänningen vid stift2 när hjärtfrekvensen är i närheten av det säkra området.

Men om hjärtfrekvensen tenderar att öka över det kritiska området, utvecklas en proportionellt högre spänningsnivå vid pin3 som passerar pin2-referensnivån och orsakar att utgången från opampen går högt och larmar.

Ovanstående inställde endast övervakare och larm angående högre kritisk hjärtfrekvens, för att uppnå en tvåvägsövervakning, vilket innebär att få ett alarm för både högre och lägre kritiska hjärtfrekvenser ... den andra kretsen som omfattar IC555 och IC741 kan vara helt eliminerad och ersatt med en standard IC LM567 kretsuppsättning för att hålla sin uteffekt låg vid den säkra pulsfrekvensen och gå hög vid kritiska hastigheter uppåt eller nedåt.

Signalkonditioneringskretsen består av två identiska aktiva lågpassfilter med en avstängningsfrekvens på cirka 2,5 Hz.

Detta innebär att den maximala mätbara hjärtfrekvensen är cirka 150 slag per minut. Den operativa förstärkaren IC som används i denna krets är MCP602, ett dubbelt OpAmp-chip från Microchip.

Den arbetar med en enda strömförsörjning och ger järnväg till järnväg utgångssvingning. Filtreringen är nödvändig för att blockera eventuella högre frekvensljud som finns i signalen.

Ställa in förstärkarens förstärkning

Förstärkningen för varje filtersteg är inställd på 101, vilket ger den totala förstärkningen av cirka 10000. En 1 uF kondensator vid ingången till varje steg krävs för att blockera likströmskomponenten i signalen.

Ekvationerna för beräkning av förstärkning och avstängningsfrekvens för det aktiva lågpassfiltret visas i kretsschemat.

Tvåstegsförstärkaren / filtret ger tillräcklig förstärkning för att öka den svaga signalen som kommer från fotosensorenheten och omvandla den till en puls.

En LED ansluten vid utgången blinkar varje gång en hjärtslag upptäcks.

Signalkonditioneringskretsen består av två identiska aktiva lågpassfilter med en avstängningsfrekvens på cirka 2,5 Hz. Detta innebär att den maximala mätbara hjärtfrekvensen är cirka 150 slag per minut.

Den operativa förstärkaren IC som används i denna krets är MCP602, ett dubbelt OpAmp-chip från Microchip. Den arbetar med en enda strömförsörjning och ger järnväg till järnväg utgångssvingning. Filtreringen är nödvändig för att blockera eventuella högre frekvensljud som finns i signalen.

Förstärkningen för varje filtersteg är inställd på 101, vilket ger den totala förstärkningen av cirka 10000. En 1 uF kondensator vid ingången till varje steg krävs för att blockera likströmskomponenten i signalen.

Ekvationerna för beräkning av förstärkning och avstängningsfrekvens för det aktiva lågpassfiltret visas i kretsschemat. Tvåstegsförstärkaren / filtret ger tillräcklig förstärkning för att öka den svaga signalen som kommer från fotosensorenheten och omvandla den till en puls.

En LED ansluten vid utgången blinkar varje gång en hjärtslag upptäcks. Utgången från signalbehandlaren går till T0CKI-ingången på PIC16F628A.

Ansvarsfriskrivning: Även om ovanstående krets testas är dessa inte medicinskt godkända, därför rekommenderas tittarna att fortsätta med försiktighet när de tillverkar och använder dessa kretsar.

Denna artikel presenteras för rent informationsändamål utan avsikt att ge medicinsk rådgivning eller förslag. Författaren till den här artikeln och denna webbplats kan inte hållas ansvarig för någon form av förlust alls, som kan uppstå för användaren när de använder dessa kretsar, på grund av oförutsedda skäl.