CardioSim: 6 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Esiteks on see minu esimene juhendatav ja ma ei ole inglise keele emakeel (või kirjanik), seetõttu vabandan juba ette üldise halva kvaliteedi pärast. Loodan siiski, et see õpetus võib olla kasulik inimestele, kes kasutavad pulsikella (HR) (koosneb rihma vöö saatjast ja vastuvõtja käekellast) ning kes:

tahaks täpselt teada, millist akut tuleb vahetada (rihma sees või vastuvõtja kella sees), kui süsteem lakkab korralikult töötamast. Tavaliselt selleks, et olla kindel, et kasutaja vahetab mõlemad patareid välja, isegi kui rihma üks on suurema koormuse all ja tühjeneb seetõttu kiiremini kui teine

või

on huvitatud (nagu ma olen) pulsiandmete logija väljatöötamisest edasisteks hindamisteks - näiteks staatilistes tingimustes HRV (pulsisageduse muutuste) statistiliseks analüüsiks või dünaamilistes tingimustes HR ja füüsiliste pingutuste korrelatsiooniuuringuteks - ja eelistavad kasutada pigem rihmavöö (kardio) simulaatorit, mitte kanda testfaasides kogu aeg tõelist

Ülaltoodud põhjustel kutsusin oma juhendatavat "CardioSim"

Samm: kuidas see toimib

Südame löögisageduse impulsside juhtmevaba edastamine saatja (rinnarihma vöö) ja vastuvõtja (spetsiaalne kell, samuti jooksurajad, treeningseadmed jne) vahel põhineb madalsageduslikul magnetkommunikatsioonil (LFMC), mitte traditsiooniline raadiosagedus.

Seda tüüpi (analoog) seiresüsteemide standardsagedus on 5,3 kHz. Uued digitaalsüsteemid põhinevad Bluetooth -tehnoloogial, kuid see ei kuulu selle õpetuse raamidesse.

Neile, kes on huvitatud teema süvendamisest, leiate selle rakenduse märkmest LFMC tehnoloogia põhjaliku kirjelduse, sealhulgas plussid ja miinused vs.

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

Selle projekti huvides piisab siiski teadmisest, et LC (seeria) resonantsahela genereeritud 5,3 kHz magnetvälja kandja on moduleeritud lihtsa OOK (On-OFF Keying) vormingu alusel, kus iga südame pulss lülitab kandja sisse umbes 10 ms. Signaali tuvastab (paralleelne) LC resonantspaak (sama magnetvälja resonantssagedusega ja tingimusel, et mõlemad mähised on õigesti joondatud), võimendatakse ja saadetakse mõõteseadmesse.

Kuigi veebis leidub mõningaid näiteid vastuvõtja vooluringist, ei õnnestunud mul saatja jaoks mudelit leida, mistõttu otsustasin analüüsida rindkerevöö tekitatud signaali ja ehitada vooluahela, mis seda simuleerida saab. sarnane väljatugevus, sagedus ja vorming.

2. samm: skeem ja osad

Vooluahelad koosnevad väga vähestest komponentidest, mida saab väikesesse korpusesse mahutada:

• Lintplaadiga ümbris, nagu see
• Suure tihedusega vahtriba, 50x25x10mm (nagu see, mida kasutatakse IC -de pakendamiseks)
• Mikrokontroller ATTiny85-20
• Mootorijuht L293
• Pingeregulaator 5V, tüüp 7805 või LD1117V50
• 2x elektrolüütkondensaator 10uF/25V
• Kondensaator 22n/100V
• Trimpot koos võlliga, 10K, 1 pööre (nagu Arduino stardikomplektis)
• Takisti 22K
• Takisti 220R
• LED punane 5mm
• Induktiivsus 39mH, kasutasin BOURNS RLB0913-393K
• 9V aku
• mini SPDT -lüliti (AM/FM -lüliti kasutasin vana transistorraadio ümbertöötlemisel)

Kõige olulisem komponent on induktiivsus, kvaliteetne ferriitsüdamik ja madal takistus on kohustuslikud, et see oleks väike ja resonantsahela hea kvaliteeditegur.

3. samm: ahela kirjeldus ja kood

Rakendades joonisel näidatud LC -ahela valemit, kus L = 39mH ja C = 22nF, on saadud sagedus umbes 5,4 kHz, mis on piisavalt lähedal standardväärtusele 5,3 kHz. LC paaki juhib H-silla inverter, mis koosneb mootorsõiduki juhi IC L293 kahest poolsillast 1 ja 2. Kandesagedust genereerib TINY85 mikrokontroller, mis juhib ka HR -i simuleerivat moduleerivat signaali. Analoogsisendile A1 kinnitatud Trimpoti abil saab pulssi muuta vahemikus 40 kuni 170 bmp (lööki minutis), mis on tegelikes tingimustes enamiku harrastussportlaste jaoks piisav. Kuna silda peavad juhtima kaks vastassuunalist ruutlainet (ja kuna minu piiratud teadmised ATTiny's Assembleri koodist suutsin genereerida ainult ühe), kasutasin inverterit 3.

Nende lihtsate ülesannete jaoks on sisemine kell @ 16MHz piisav, kuid mõõtsin eelnevalt oma kiibi jaoks vajaliku kalibreerimisteguri ja panin selle seadistuste sektsiooni käsureale "OSCCAL". Visandi ATTiny -sse allalaadimiseks kasutasin Arduino Nano, mis oli laaditud ArduinoISP -koodiga. Kui te ei tunne neid kahte sammu, on veebis palju näiteid. Kui keegi on huvitatud, töötasin välja oma versioonid, mida saan soovi korral esitada. Lisasin ATTiny koodi:

Samm: vooluringi kokkupanek

Korpuse ülemisel kaanel oli juba 5 mm auk, mis sobis Lediga ideaalselt, ja mul tuli trimpoti võlli jaoks puurida ainult teine 6 mm auk, mis oli joondatud esimesega. Komponentide paigutuse korraldasin nii, et aku hoitakse trimpoti ja pingeregulaatori TO-220 vahel paigal ning ülemise kaane külge liimitud vahuriba kindlalt oma asendis blokeeritud.

Nagu võite märgata, on induktiivsus paigaldatud horisontaalselt, s.t. oma teljega lauaga paralleelselt. Seda eeldusel, et vastuvõtja induktiivsus on samuti samas suunas. Igal juhul tagage optimaalse ülekande jaoks alati, et mõlemad teljed oleksid paralleelsed (mitte tingimata samal ruumitasandil) ja mitte üksteisega risti.

Kokkupaneku lõpus kontrollige vooluahela testeriga põhjalikult kõiki ühendusi vooluahela testeriga.

Samm: kontrollige vooluringi

Vooluahela parim testimisvahend on HR jälgimise vastuvõtja kell:

1. Asetage kell CardioSimi kõrvale.
2. Seadke trimpot keskasendisse ja lülitage seade sisse.
3. Punane LED peaks vilkuma umbes 1 sekundi tagant (60 bmp). See näitab, et LC -resonaatori paak on korralikult pingestatud ja töötab. Kui see nii ei ole, kontrollige veel kord kõiki ühendusi ja keevituspunkte.
4. Kui see pole juba automaatselt sisse lülitatud, lülitage kell käsitsi sisse.
5. Kell peaks hakkama saama signaali, mis näitab mõõdetud pulssi.
6. Pöörake trimpot mõlemas suunas lõppasendisse, et kontrollida kogu HR vahemikku (lubatud vahemiku +/- 5% tolerants)

Kõik sammud on näidatud lisatud videos

6. samm: hoiatus

Lõpliku ohutusnõuannetena pidage meeles, et selles lihtsas vormingus rakendatud LFMC ei võimalda adresseerida sama väljavälja erinevaid seadmeid, mis tähendab, et kui nii CardioSim kui ka tõeline mõõtmisrihm saadavad oma signaale samale vastuvõtjale vastuvõtja on ummistunud, mille tagajärjed on ettearvamatud.

See võib olla ohtlik, kui suurendate oma füüsilist jõudlust ja maksimeerite oma jõupingutusi mõõdetud HR alusel. CardioSim on mõeldud kasutamiseks ainult teiste üksuste testimiseks, mitte treenimiseks!

See on kõik, aitäh, et lugesite minu juhendit, igasugune tagasiside on teretulnud!