Изготовление схемы усилителя стетоскопа

В сообщении объясняется, как сделать схему усилителя электронного стетоскопа для обеспечения громкого звукового воспроизведения диагностируемых сердечных сокращений. В статье также показано, как то же самое можно применить в сотовом телефоне через беспроводную сеть. Идея была предложена доктором Анкитом.

Основные требования

1. Я прошу вас помочь мне со следующей схемой «Электронный стетоскоп».
2. Значение. Обычный стетоскоп - это устройство, используемое для прослушивания дыхания и тонов сердца. Полая резиновая трубка соединяется одним концом с дискообразной диафрагмой (помещенной над пациентом), а другим концом Y-образной формы присоединяется к уху слушателя.
3. Поскольку дыхание и звуки сердца создают легкие вибрации, они заставляют диафрагму вибрировать, а затем звук усиливается в диске и слышен через трубку на другом конце.
4. В больницах часто слышен шум от другого оборудования, поэтому слабые звуки, передаваемые стетоскопом, иногда не слышны, а важный диагноз может упустить слушатель.

Цель:

• Требуется схема, которая улавливает звуковые колебания от диафрагмы стетоскопа и преобразует их в электронные сигналы, которые затем усиливаются и могут быть слышны через громкоговоритель, достаточно громкий, чтобы подключение к ушам не требовалось, и звук не пропускался (даже менее опытные практики).
• Используемая батарея может быть небольшой легкой на 4,5 В или 6 В (например, используемой в перезаряжаемых светодиодных фонариках) ИЛИ через мобильные блоки питания, поскольку стетоскоп должен быть портативным и удобным в переноске, в то же время избегая подключения к розетке для источника питания.
• В качестве улучшения этой схемы - если возможно, схема может получать питание напрямую через телефон Android И снова, если возможно, выходные сигналы могут быть визуализированы в виде графика на экране Android.
• Поскольку нет прямого контакта с ушами, это также предотвратит перекрестное инфицирование ушей, как это иногда бывает, когда один стетоскоп используется несколькими пользователями.

Дизайн

Звук биения сердца может быть очень слабым, и поэтому его нельзя услышать без минимально подходящего устройства, такого как стетоскоп.

Стетоскоп - это базовое устройство, которое основано на улавливании и передаче колебаний воздуха через трубку в уши пользователя.

Вибрации вызываются биением сердца на чувствительной диафрагме стетоскопа, когда его подносят в непосредственной близости к грудной клетке, где находится сердце, и движение диафрагмы приводит столб воздуха внутри трубки в соответствующее двухтактное колебательное движение.

Это, безусловно, означает, что даже если вибрация воздуха или звуковая вибрация, генерируемая сердцем, может быть достаточно слабой, но достаточно громкой, чтобы ее можно было услышать без помощи электрического устройства, что означает, что звук может быть достаточно сильным, чтобы его можно было усилить с помощью звука. усилитель, потому что если невооруженным глазом слышны эти мельчайшие вибрации, микрофон усилителя тоже.

Создание сердцебиения в громкоговорителе

Чтобы воспроизвести звук через громкоговоритель, сигнал должен быть значительно усилен, а также, в процессе, он должен быть соответствующим образом обработан для устранения любых связанных помех.

Принципиальная схема предлагаемого усилителя электронного стетоскопа спроектирована с использованием двух каскадов, один из которых состоит из схемы регулировки тембра на основе операционного усилителя и собственно интегрированного каскада усилителя.

Каскад регулировки тембра построен на операционном усилителе 741 и с помощью связанных RC-цепей и потенциометров. Верхний потенциометр регулирует нижний предел частоты, а нижний регулятор используется для управления верхним пределом частоты. Оба этих горшка можно соответствующим образом настроить для достижения максимально возможной чистоты звука.

В дополнение к обработке звука каскад операционного усилителя также действует как предусилитель для повышения очень низкой амплитуды импульсов сердцебиения до подходящего уровня для входа усилителя мощности. Это позволяет усилителю мощности захватывать сигналы с уровнем выше требуемого минимального обнаруживаемого и оптимально усиливать их на громкоговорителях.

Микрофон в качестве основного датчика

Основной каскад чувствительности этой схемы электронного стетоскопа образован электретным микрофоном, который можно увидеть на входе каскада регулировки тембра через RC-сеть.

Чтобы микрофон улавливал мельчайшие сигналы сердечного ритма, микрофон заключен в резиновую трубку с резиновой воронкой, напоминающей отверстие для рта.

Предполагается, что воронкообразное отверстие находится над грудной клеткой пациента чуть выше области сердца, чтобы позволить микрофону обнаруживать концентрированный звук сердечного ритма и преобразовывать его в пропорционально пульсирующие мелкие электрические импульсы.

Схема операционного усилителя реагирует на эти сигналы и обрабатывает их соответствующим образом в соответствии с настройками потенциометров фильтра низких и высоких частот.

Завершенный сигнал подается на вход усилителя мощности, сконфигурированного вокруг схемы усилителя TDA2003, который способен генерировать мощное усиление 10 Вт через громкоговоритель на 8 Ом.

Потенциал между выходом 741 и входом TDA определяет громкость звука и может быть отрегулирован таким же образом.

Вы также можете узнать о конструкции Схема стетоскопа Bluetooth

Более простая альтернатива (с использованием беспроводного FM-передатчика)

В запросе мы также видим упоминание устройства, совместимого с телефоном Android, чего трудно достичь с помощью вышеуказанной схемы, поскольку минимальное рабочее напряжение этой схемы может быть более 12 В, поэтому с ней невозможно легко работать, используя имеющуюся батарею мобильного телефона.

Более простой, но более продвинутый метод достижения функциональности усилителя электронного стетоскопа с мобильным телефоном - это использование беспроводной связи.

Небольшая схема FM-передатчика можно использовать и располагать рядом с грудной клеткой пациента, а сердечный ритм можно услышать или записать громко и четко на любом мобильном телефоне, оснащенном FM-радио, которое обычно входит в состав всех стандартных мобильных телефонов независимо от уровня сложности.

Микрофон должен быть надлежащим образом заключен в кожух типа трубы / воронки, как предлагалось в предыдущем обсуждении, чтобы другие формы помех стали необнаруживаемыми для микрофона.

После того, как сердцебиение записано внутри телефона Android, это можно легко использовать с подходящим приложением для преобразования его в графический формат и для обеспечения более научной оценки состояния сердца пациента.

Схема усилителя беспроводного стетоскопа может быть понята из следующей схемы

Список деталей

• R1 = 1M,
• R2 = 2K2,
• R3 = 470 Ом,
• R4 = 39К,
• R5 = 470 Ом,
• R6 = 4k7
• R7 = 270 К
• C1 = 0,1 мкФ,
• C2 = 4,7 мкФ,
• C3, C6 = 0,001 мкФ,
• C4 = 3,3 пФ,
• C5 = 10 пФ,
• C7 = 100 мкФ / 16 В
• D1 ---- D4 = 1N4007
• L1 = См. Текст
• Т1, Т2 = BC547B,
• T3 = BC557B
• TR1 = трансформатор, 0-9 В, 100 мА

Отзыв г-на Яна

Я построил этот проект, и он хорошо работает как обычный усилитель, но он недостаточно чувствителен, чтобы улавливать биение сердца.

Есть предложения, как я могу сделать это более чувствительным? Мы будем очень благодарны за вашу помощь.

Решение запроса схемы

Мой ответ: описанная выше конструкция должна быть правильно оптимизирована, чтобы получить наиболее благоприятные результаты, однако, чтобы улучшить результат до максимума, можно ввести транзисторный микрофонный предусилитель на C5, как показано на следующей диаграмме. мы надеемся сделать предложенную схему электронного стетоскопа чрезвычайно чувствительной и позволить сердцебиение становиться громко слышимым.

Янв:

Спасибо за обновление.

Я внес изменения и должен признать, что это намного более чувствительно, хотя я все еще не могу четко уловить сердцебиение. Думаю проблема может быть в микрофоне.

Вопрос: Все ли электретные микрофоны более или менее одинаковы или у вас есть более чувствительные?

Анализ результатов схемы

Спасибо, Ян,

По моему мнению, все электретные микрофоны похожи по своим характеристикам, они будут вести себя идентично, если только устройство не окажется неисправным или случайно не будет дубликатом некачественной детали.

Я думаю, вам нужно будет настроить схему для получения оптимального отклика на выходе. Для этого сначала вы должны заменить динамик на наушники, чтобы исходный низкий неоптимизированный звук стал слегка слышен в наших ушах.

Как только вы получите звук, вы можете начать регулировку высоких частот низких частот до тех пор, пока в наушниках не станет наиболее благоприятный звук. Позже, когда звук станет идеальным, наушники можно будет снова заменить громкоговорителями.

Если вы обнаружите, что существующая ступень низких частот неадекватна, вы можете заменить ее следующим 10-ступенчатым эквалайзером и получить доступ к 10-ступенчатому управлению оптимизацией.

https://homemade-circuits.com/2013/06/10-band-graphic-equalizer-circuit-for.html

С уважением.

Предупреждение: концепция не была проверена на предмет ее точности и достоверности, и автор никоим образом не поддерживает использование этой схемы для серьезной диагностики сердца. Перед применением описанной схемы практически на пациенте проконсультируйтесь с квалифицированным медицинским персоналом.