Цепь монитора сердечного ритма

В этой статье мы всесторонне обсуждаем относительно точную схему электронного датчика частоты сердечных сокращений, обрабатываемую несколькими дискретно подключенными каскадами схемы операционных усилителей, а затем мы узнаем, как это можно изменить для создания схемы сигнализации монитора сердечного ритма.

Использование ИК-фотодиодных датчиков

Измерение сердечных импульсов в основном осуществляется двумя инфракрасными фотодиодами, один из которых является передатчиком инфракрасного излучения, а другой - приемником.

ИК-лучи, испускаемые диодом передатчика, отражаются от содержимого крови на кончике пальца человека и принимаются диодом приемника.

Интенсивность отраженных лучей изменяется в пропорции, определяемой частотой сердечных сокращений и разницей в уровнях насыщенной кислородом крови внутри содержимого крови.

Регистрируемые сигналы от инфракрасных диодов обрабатываются показанными каскадами операционных усилителей, которые на самом деле представляют собой пару идентичных цепей активных фильтров нижних частот, отсекаемых на частоте около 2,5 Гц. Это означает, что максимально достижимая измерение пульса будет ограничено примерно 150 ударов в минуту.

Мы используем IC MCP602 для обработки в форме IC1a и IC1b в предлагаемой конструкции датчика сердечного ритма и процессора. ИС представляет собой двойной операционный усилитель, изготовленный на базе микрочипа.

Схема работы

Он предназначен для работы с одиночными источниками питания и, таким образом, становится чрезвычайно подходящим для обсуждаемой схемы, которая должна работать от одной ячейки 9 В.

Это также означает, что выходной сигнал операционного усилителя может создавать полные положительные и отрицательные колебания напряжения, соответствующие сигналам сердечного ритма от ИК-диодов.

Поскольку окружающие условия могут быть загрязнены большим количеством паразитных сигналов, операционные усилители должны быть защищены от всех таких паразитных электрических помех, поэтому блокирующие конденсаторы в виде показанных конденсаторов емкостью 1 мкФ размещаются на входах каждого операционного усилителя.

Первый операционный усилитель настроен на усиление 101, второй, идентичный первой конфигурации IC1a, также установлен на усиление 101.

Однако это означает, что общее или конечное усиление схемы на выходе составляет впечатляющие 101 x 101 = 10201, такое высокое усиление обеспечивает идеальное обнаружение и обработку чрезвычайно слабых и неясных входных импульсов сердечного ритма, поступающих из ИК-порта. диоды.

На выходе второго операционного усилителя IC1b можно увидеть светодиод, который мигает в ответ на полученные импульсы сердечного ритма от каскада с ИК-диодами.

Представленное здесь приложение предназначено только для эталонного проектирования и не предназначено для использования в целях спасения жизни или медицинского мониторинга.

Принципиальная электрическая схема

Как настроить цепь датчика ЧСС

Настроить предлагаемый датчик пульса, процессор на самом деле очень просто.

Поскольку все мы поймем, что разница между кислородсодержащей кровью и деоксигенированной кровью может быть трудноразличимой и требует предельной точности во всех отношениях, чтобы позволить процессору оценивать тонкие различия в потоке крови и при этом иметь возможность преобразовывать в колебательное изменение напряжения на выходе.

Чтобы обеспечить идеально оптимизированные ИК-лучи от ИК-передающего диода, ток через него должен быть ограничен до хорошо рассчитанной пропорции, чтобы насыщенная кислородом кровь обеспечивала относительно более высокое сопротивление прохождению лучей, но допускала относительно меньшее сопротивление. для лучей во время деоксигенированного состояния крови. Это облегчает операционному усилителю возможность различать пульсации сердца.

Это просто делается путем настройки заданной предустановки 470 Ом.

Держите кончик указательного пальца над парой D1 / D2, включите питание и продолжайте регулировать предустановку, пока светодиод на выходе не начнет проявлять отчетливый мигающий эффект.

Как только это будет достигнуто, закройте предустановку.

Расположение указательного пальца над прилагаемыми фотодиодами

Это может быть сделано путем пайки диодов на печатной плате на некотором расчетном расстоянии друг от друга, что позволяет кончику указательного пальца полностью закрывать излучающие концы диодов.

Для оптимального отклика диоды должны быть заключены в непрозрачные пластиковые трубы подходящего размера, как показано на следующем рисунке:

В следующем разделе мы узнаем о простом пульсометре и сигнальной цепи, специально разработанном для пожилых людей для отслеживания критического сердечного ритма.

Здесь исследуется простая схема, которая может использоваться для мониторинга критической частоты сердечных сокращений пациента (пожилого человека), схема также включает в себя сигнал тревоги для индикации ситуации. Идея была предложена г-ном Раджем Кумаром Мукхерджи.

Технические характеристики

Надеюсь ты в порядке.

Цель написания здесь - поделиться с вами идеей проекта - разработать `` сигнал монитора сердечного ритма '', который может быть сделан с использованием общедоступных недорогих компонентов и который будет издавать звуковой сигнал всякий раз, когда частота пульса у кого-либо было признано ненормальным. Он также должен соответствовать следующим условиям:

а. Компактный и легкий, поэтому портативный

б. Потребляйте минимальную мощность, поэтому он должен работать 24x7 в течение месяца или двух от пары батареек AA или блока питания 9 В.

c. Должен быть довольно точным в своей работе

Я знаю, что в сети доступно много таких схем, но их производительность и надежность вызывают сомнения. Устройство может быть очень полезно, особенно для пожилых людей (с / без сердечных заболеваний), для пациентов, прикованных к постели и т. Д. Когда сердце бьется со скоростью выше или ниже установленного среднего порогового значения, сигнал тревоги будет звучать достаточно громко, чтобы предупредить людей вокруг пациента.

Надеюсь, что мое предложение вам понятно. Однако, если у вас есть сомнения, напишите мне по электронной почте.

Спасибо,

С уважением,
Радж Кумар Мукхерджи

Дизайн

В предыдущем посте мы узнали, как создать схему датчика частоты сердечных сокращений с процессором, которую можно соответствующим образом использовать в предлагаемой схеме сигнализации критического сердечного ритма.

Представленное здесь приложение предназначено только для эталонного проектирования и не предназначено для использования в целях спасения жизни или медицинского мониторинга.

Принципиальная электрическая схема

Обращаясь к диаграммам выше, мы можем увидеть пару этапов схемы, первый из которых представляет собой датчик / процессор сердечного ритма со встроенным умножителем частоты, а второй - в виде интегратора, компаратора.

Подробно объяснена конструкция верхнего сигнального процессора. в предыдущем абзаце дополнительный умножитель напряжения, который интегрирован в процессор, использует IC 4060 для умножения относительно более медленных сердечных сокращений на пропорционально изменяющуюся высокую частоту.

Вышеупомянутая пропорционально изменяющаяся высокочастотная частота пульса с вывода 7 микросхемы IC 4060 подается на вход интегратора, задача которого - преобразовывать изменяющуюся в цифровом виде частоту в пропорционально изменяющийся экспоненциальный аналоговый сигнал.

Наконец, это аналоговое напряжение подается на неинвертирующий вход компаратора Ic 741. Компаратор устанавливается через прилагаемый 10k запрограммированную таким образом, что уровень напряжения на PIN3 пребывания чуть ниже опорного напряжения на PIN2, когда частота сердечных сокращений находится в непосредственной близости от безопасной области.

Однако, если частота сердечных сокращений имеет тенденцию увеличиваться в критической области, на контакте 3 создается пропорционально более высокий уровень напряжения, который пересекает опорный уровень на контакте 2, в результате чего выходной сигнал операционного усилителя становится высоким и подает сигнал тревоги.

Вышеупомянутая настройка только мониторов и сигналов тревоги относительно более высокой критической частоты сердечных сокращений для достижения двустороннего мониторинга, что означает получение сигнала тревоги как для более высокой, так и для более низкой критической частоты сердечных сокращений ... вторая цепь, содержащая IC555 и IC741, может быть полностью исключен и заменен стандартной схемой IC LM567, настроенной для поддержания низкого уровня выходного сигнала при безопасной частоте импульсов и повышения его при повышении или понижении критических частот.

Схема формирования сигнала состоит из двух идентичных активных фильтров нижних частот с частотой среза около 2,5 Гц.

Это означает, что максимальная измеряемая частота пульса составляет около 150 ударов в минуту. В этой схеме используется микросхема операционного усилителя MCP602, микросхема с двумя операционными усилителями от Microchip.

Он работает от одного источника питания и обеспечивает размах выходного сигнала от Rail к Rail. Фильтрация необходима для блокирования любых высокочастотных шумов, присутствующих в сигнале.

Настройка усиления усилителя

Коэффициент усиления каждого каскада фильтра установлен на 101, что дает общее усиление около 10000. Конденсатор емкостью 1 мкФ на входе каждого каскада требуется для блокировки постоянной составляющей в сигнале.

Уравнения для расчета усиления и частоты среза активного фильтра нижних частот показаны на принципиальной схеме.

Двухкаскадный усилитель / фильтр обеспечивает достаточное усиление для усиления слабого сигнала, поступающего от блока фотодатчика, и преобразования его в импульс.

Светодиод, подключенный к выходу, мигает каждый раз, когда обнаруживается сердцебиение.

Схема формирования сигнала состоит из двух идентичных активных фильтров нижних частот с частотой среза около 2,5 Гц. Это означает, что максимальная измеряемая частота пульса составляет около 150 ударов в минуту.

В этой схеме используется микросхема операционного усилителя MCP602, микросхема с двумя операционными усилителями от Microchip. Он работает от одного источника питания и обеспечивает размах выходного сигнала от Rail к Rail. Фильтрация необходима для блокирования любых высокочастотных шумов, присутствующих в сигнале.

Коэффициент усиления каждого каскада фильтра установлен на 101, что дает общее усиление около 10000. Конденсатор емкостью 1 мкФ на входе каждого каскада требуется для блокировки постоянной составляющей в сигнале.

Уравнения для расчета усиления и частоты среза активного фильтра нижних частот показаны на принципиальной схеме. Двухкаскадный усилитель / фильтр обеспечивает достаточное усиление для усиления слабого сигнала, поступающего от блока фотодатчика, и преобразования его в импульс.

Светодиод, подключенный к выходу, мигает каждый раз, когда обнаруживается сердцебиение. Выходной сигнал формирователя сигналов поступает на вход T0CKI PIC16F628A.

Заявление об ограничении ответственности: несмотря на то, что вышеуказанные схемы прошли испытания, они не одобрены с медицинской точки зрения, поэтому зрителям рекомендуется соблюдать осторожность при изготовлении и использовании этих схем.

Эта статья предназначена исключительно для информационных целей, без каких-либо медицинских советов или предложений. Автор этой статьи и этого веб-сайта не может нести ответственности за любые убытки, которые могут возникнуть у пользователя при использовании этих схем по любым непредвиденным причинам.