2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-13 06:57
Tere!
Minu hobi ja kirg on füüsikaprojektide elluviimine. Üks mu viimaseid töid on ultraheli sonograafia. Nagu alati, püüdsin seda võimalikult lihtsaks teha osadega, mida saate ebayst või aliexpressist. Nii et vaatame, kui kaugele ma oma lihtsate esemetega jõuan …
Mind inspireeris see natuke keerulisem ja kallim projekt:
hackaday.io/project/9281-murgen-open-sourc…
Siin on osad, mida vajate minu projekti jaoks:
peamised osad:
- mõõdik värvi paksuse mõõtmiseks 40 USD eest: ebay värvi paksuse mõõtur GM100
- või lihtsalt 5 MHz andur 33 USD eest: ebay 5 MHz andur
- arduino Tähtaeg 12 USD: ebay arduino tähtaeg
- 320x480 piksline ekraan 11 USD: 320x480 arduino ekraan
- kaks 9V/1A toiteallikat sümmeetrilise +9/GND/-9V toite jaoks
- ultraheli-geel sonograafia jaoks: 10 USD ultraheli geel
saatja jaoks:
- täiendav muundur vajaliku 100 V jaoks 5 USD eest: 100 V võimendusmuundur
- ühine täiendav muundur, mis tarnib 12–15 V 100 V võimendusmuunduri jaoks 2 USD eest: XL6009 võimendusmuundur
- pingeregulaator LM7805
- monoflop-IC 74121
- mosfeti draiver ICL7667
- IRL620 mosfet: IRL620
- kondensaatorid 1nF (1x), 50pF (1x), 0,1µF (1x elektrolüütiline), 47µF (1x elektrolüütiline), 20 µF (1 x elektrolüütiline 200V), 100 nF (2x MKP 200V: 100nF20µF
- takistid 3kOhm (0,25W), 10kOhm (0,25W) ja 50Ohm (1W)
- 10 kOhm potentsiomeeter
- 2 tk. C5-pistikupesad: 7 USD C5-pistikupesa
vastuvõtja jaoks:
- 3 tk. Operatsioonivõimendi AD811: ebay AD811
- 1 tk. Operatsioonivõimendi LM7171: ebay LM7171
- 5 x 1 nF kondensaator, 8 x 100 nF kondensaator
- 4 x 10 kOhm potentsiomeeter
- 1 x 100 kOhm potentsiomeeter
- 0,25 W takistid 68 oomi, 330 oomi (2 tk), 820 oomi, 470 oomi, 1,5 kOhm, 1 kOhm, 100 oomi
- 1N4148 dioodid (2 tk)
- 3,3 V zeneri diood (1 tk)
Samm 1: Minu saatja- ja vastuvõtjaskeemid
Sonograafia on meditsiinis väga oluline viis keha sisse vaadata. Põhimõte on lihtne: saatja saadab ultraheli impulsse. Need levivad kehas laiali, neid peegeldavad siseorganid või luud ja tulevad tagasi vastuvõtja juurde.
Minu puhul kasutan värvikihtide paksuse mõõtmiseks mõõdikut GM100. Kuigi see pole tegelikult mõeldud keha sisse vaatamiseks, näen ma oma luid.
GM100 saatja töötab sagedusega 5 MHz. Seetõttu peate looma väga lühikesed impulsid pikkusega 100-200 nanosekundit. 7412-monoflop on võimeline looma selliseid lühikesi impulsse. Need lühikesed impulsid lähevad ICL7667-mosfet-draiverile, mis juhib IRL620 väravat (tähelepanu: mosfet peab suutma taluda pinget kuni 200 V!).
Kui värav on sisse lülitatud, tühjeneb 100V-100nF-kondensaator ja saatja-pieso rakendatakse negatiivset impulsi -100V.
GM100-pealt saadud ultraheli-kaja läheb kiire OPA AD820-ga kolmeastmelisele võimendile. Pärast kolmandat sammu vajate täpsusalaldit. Selleks kasutan operatsioonivõimendit LM7171.
Pöörake tähelepanu: parima tulemuse sain siis, kui lühendasin täppis-alaldi sisendit dupont-wire-loopiga (? Ahelas). Ma ei saa tegelikult aru, miks, aga peate seda kontrollima, kui proovite mu ultraheli skannerit rekonstrueerida.
Samm: Arduino tarkvara
Peegeldunud impulsid peab salvestama ja kuvama mikrokontroller. Mikrokontroller peab olema kiire. Seetõttu valin arduino tähtaja. Olen proovinud kahte erinevat tüüpi kiiret analoog-lugemiskoodi (vaadake manuseid). Üks on kiirem (umbes 0,4 µs konversiooni kohta), kuid sain analoogsisendist lugedes 2-3 korda sama väärtuse. Teine on veidi aeglasem (1 µs konversiooni kohta), kuid sellel pole korduvväärtuste puudust. Valisin esimese…
Vastuvõtjaplaadil on kaks lülitit. Nende istumistega saate mõõtmise peatada ja valida kaks erinevat ajabaasi. Üks mõõtmisajaks vahemikus 0 kuni 120 µs ja teine vahemikus 0 kuni 240 µs. Sain sellest aru, lugedes ette 300 väärtust või 600 väärtust. 600 väärtuse jaoks kulub kaks korda rohkem aega, kuid siis võtan iga teine analoogväärtus.
Sissetulevaid kajasid loetakse ühe arduino analoog-sisendpordiga. Zener-diood peaks kaitsma porti liiga kõrgete pingete eest, kuna arduino saab lugeda ainult kuni 3,3 V pingeid.
Seejärel muudetakse iga analoogsisendi väärtus väärtuseks vahemikus 0 kuni 255. Selle väärtusega joonistatakse ekraanile veel üks halli ristkülik. Valge tähendab suurt signaali/kaja, tumehall või must tähendab madalat signaali/kaja.
Siin on koodi read 24 piksli laiuse ja 1 piksli kõrgusega ristkülikute joonistamiseks
jaoks (i = 0; i <300; i ++) {
väärtused = kaart (väärtused , 0, 4095, 0, 255);
myGLCD.setColor (väärtused , väärtused , väärtused );
myGLCD.fillRect (j * 24, 15 + i, j * 24 + 23, 15 + i);
}
Ühe sekundi pärast joonistatakse järgmine veerg…
3. samm: tulemused
Olen uurinud erinevaid esemeid, alates alumiinium-silindritest üle veega täidetud õhupallide ja lõpetades kehaga. Keha-kaja nägemiseks peab signaalide võimendus olema väga kõrge. Alumiiniumist silindrite puhul on vaja väiksemat võimendust. Pilte vaadates on selgelt näha kajad nahalt ja mu luust.
Mida ma saan siis öelda selle projekti õnnestumise või ebaõnnestumise kohta. Keha sisse on võimalik vaadata nii lihtsate meetodite abil ja kasutades osi, mis pole selleks tavaliselt ette nähtud. Kuid need tegurid piiravad ka tulemusi. Te ei saa nii selgeid ja hästi struktureeritud pilte võrreldes kaubanduslike lahendustega.
Aga ja see on kõige tähtsam, olen seda proovinud ja andnud endast parima. Loodan, et teile meeldisid need juhendid ja see oli vähemalt teie jaoks huvitav.
Kui soovite vaadata minu teisi füüsikaprojekte:
www.youtube.com/user/stopperl16/videos?
rohkem füüsikaprojekte: