Daftar Isi:
2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-13 06:57
Halo!
Hobi dan passion saya adalah mewujudkan proyek fisika. Salah satu karya terakhir saya adalah tentang sonografi ultrasonik. Seperti biasa saya mencoba membuatnya sesederhana mungkin dengan suku cadang yang bisa Anda dapatkan di ebay atau aliexpress. Jadi mari kita lihat seberapa jauh saya bisa pergi dengan barang-barang sederhana saya…
Saya terinspirasi oleh proyek yang sedikit lebih rumit dan lebih mahal ini:
hackaday.io/project/9281-murgen-open-source…
Berikut adalah bagian yang Anda perlukan untuk proyek saya:
bagian utama:
- pengukur untuk mengukur ketebalan cat seharga 40 USD: pengukur ketebalan cat ebay GM100
- atau hanya transduser 5 MHz seharga 33 USD: transduser ebay 5 MHz
- arduino Due untuk 12 USD: ebay arduino due
- layar 320x480 piksel seharga 11 USD: layar arduino 320x480
- dua catu daya 9V/1A untuk catu simetris +9/GND/-9V
- ultrasound-gel untuk sonografi: 10 USD ultrasound gel
untuk pemancar:
- konverter step-up untuk 100V yang dibutuhkan seharga 5 USD: konverter boost 100V
- konverter step-up umum yang memasok 12-15V untuk konverter boost 100V seharga 2 USD: konverter boost XL6009
- pengatur tegangan LM7805
- monoflop-IC 74121
- mosfet-driver ICL7667
- MOSFET IRL620: IRL620
- kapasitor dengan 1nF (1x), 50pF (1x), 0,1µF (1x elektrolit), 47µF (1x elektrolit), 20 F (1 x elektrolit untuk 200V), 100 nF (2x MKP untuk 200V: 100nF20µF
- resistor dengan 3kOhm (0,25W), 10kOhm (0,25W) dan 50Ohm (1W)
- Potensiometer 10 kOhm
- 2 buah. Soket C5: Soket C5 USD 7
untuk penerima:
- 3 buah. Amplifier operasional AD811: ebay AD811
- 1 buah. Amplifier operasional LM7171: ebay LM7171
- Kapasitor 5 x 1 nF, kapasitor 8 x 100nF
- Potensiometer 4 x 10 kOhm
- Potensiometer 1 x 100 kOhm
- Resistor 0,25W dengan 68 Ohm, 330 Ohm (2 pcs.), 820 Ohm, 470 Ohm, 1,5 kOhm, 1 kOhm, 100 Ohm
- 1N4148 dioda (2 buah)
- Dioda zener 3.3V (1 buah)
Langkah 1: Sirkuit Pemancar dan Penerima Saya
Sonografi adalah cara yang sangat penting dalam kedokteran untuk melihat ke dalam tubuh. Prinsipnya sederhana: Pemancar mengirimkan pulsa ultra-sonik. Mereka menyebar di dalam tubuh, dipantulkan oleh organ dalam atau tulang dan kembali ke penerima.
Dalam kasus saya, saya menggunakan pengukur GM100 untuk mengukur ketebalan lapisan cat. Meskipun tidak benar-benar dimaksudkan untuk melihat ke dalam tubuh saya dapat melihat tulang-tulang saya.
Pemancar GM100 bekerja dengan frekuensi 5 MHz. Oleh karena itu Anda harus membuat pulsa yang sangat pendek dengan panjang 100-200 nanodetik. 7412-monoflop mampu membuat pulsa pendek seperti itu. Pulsa pendek ini menuju ke driver ICL7667-mosfet, yang menggerakkan gerbang IRL620 (perhatian: MOSFET harus mampu menangani tegangan hingga 200V!).
Jika gerbang dihidupkan, kapasitor 100V-100nF dilepaskan dan pulsa negatif -100V diterapkan ke piezo pemancar.
Gema ultrasonik, yang diterima dari kepala GM100 akan diteruskan ke amplifier 3 tahap dengan OPA AD820 yang cepat. Setelah langkah ketiga, Anda memerlukan penyearah presisi. Untuk tujuan ini saya menggunakan penguat operasional LM7171.
Perhatikan: Saya mendapatkan hasil terbaik, ketika saya mempersingkat input penyearah presisi dengan loop dupont-kawat (? di sirkuit). Saya tidak begitu mengerti mengapa tetapi Anda harus memeriksanya jika Anda mencoba merekonstruksi pemindai ultrasonik saya.
Langkah 2: Perangkat lunak Arduino
Pulsa yang dipantulkan harus disimpan dan ditampilkan oleh mikrokontroler. Mikrokontroler harus cepat. Oleh karena itu saya memilih arduino due. Saya telah mencoba dua jenis kode cepat analog-baca (lihat lampiran). Satu lebih cepat (sekitar 0,4 s per konversi) tetapi saya mendapat 2-3 kali nilai yang sama saat membaca di input analog. Yang lain sedikit lebih lambat (1 s per konversi), tetapi tidak memiliki kelemahan dari nilai berulang. Saya telah memilih yang pertama…
Ada dua sakelar di papan penerima. Dengan sitches tersebut, Anda dapat menghentikan pengukuran dan memilih dua basis waktu yang berbeda. Satu untuk waktu pengukuran antara 0 dan 120 s dan yang lainnya antara 0 dan 240 s. Saya menyadari ini dengan membacakan 300 nilai atau 600 nilai. Untuk 600 nilai dibutuhkan dua kali waktu, tetapi kemudian saya mengambil setiap nilai analog setiap detik.
Gema yang masuk sedang dibaca dengan salah satu port input analog arduino. Dioda zener harus melindungi port dari tegangan yang terlalu tinggi karena arduino hanya dapat membaca tegangan hingga 3.3V.
Setiap nilai input analog kemudian diubah menjadi nilai antara 0 dan 255. Dengan nilai ini, persegi panjang berwarna abu-abu selanjutnya akan digambar pada tampilan. Putih berarti sinyal/gema tinggi, abu-abu tua atau hitam berarti sinyal/gema rendah.
Berikut adalah garis-garis dalam kode untuk menggambar persegi panjang dengan lebar 24 piksel dan tinggi 1 piksel
untuk(i = 0; i < 300; i++) {
nilai = peta(nilai, 0, 4095, 0, 255);
myGLCD.setColor(nilai, nilai, nilai);
myGLCD.fillRect(j * 24, 15 + i, j * 24 + 23, 15 + i);
}
Setelah satu detik, kolom berikutnya akan ditarik …
Langkah 3: Hasil
Saya telah memeriksa objek yang berbeda dari silinder aluminim di atas balon berisi air ke tubuh saya. Untuk melihat gema tubuh, penguatan sinyal harus sangat tinggi. Untuk aluminium-silinder amplifikasi yang lebih rendah diperlukan. Ketika Anda melihat gambar-gambar itu, Anda dapat dengan jelas melihat gema dari kulit dan tulang saya.
Jadi apa yang bisa saya katakan tentang keberhasilan atau kegagalan proyek ini. Dimungkinkan untuk melihat ke dalam tubuh dengan metode sederhana dan menggunakan bagian-bagian, yang biasanya tidak dimaksudkan untuk tujuan itu. Tetapi faktor-faktor ini juga membatasi hasil. Anda tidak mendapatkan gambar yang jelas dan terstruktur dengan baik dibandingkan dengan solusi komersial.
Tapi dan ini yang terpenting, saya sudah mencobanya dan melakukan yang terbaik. Saya harap Anda menyukai instruksi ini dan setidaknya menarik bagi Anda.
Jika Anda ingin melihat proyek fisika saya yang lain:
www.youtube.com/user/stopperl16/videos?
lebih banyak proyek fisika: