CardioSim: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Pertama-tama, ini adalah Instructable pertama saya, dan saya bukan penutur asli bahasa Inggris (atau penulis), oleh karena itu saya mohon maaf sebelumnya atas kualitas keseluruhan yang rendah. Namun, saya harap tutorial ini dapat bermanfaat bagi orang yang menggunakan sistem monitor detak jantung (HR) (dibuat oleh pemancar sabuk tali dada dan jam tangan penerima) dan yang:

ingin tahu persis baterai mana yang perlu diganti (di dalam sabuk atau di dalam jam tangan penerima), ketika sistem berhenti bekerja dengan benar. Biasanya, hanya untuk memastikan bahwa pengguna akhirnya mengganti kedua baterai, meskipun baterai yang ada di sabuk mendapat beban yang lebih berat dan karenanya lebih cepat habis daripada baterai lainnya

atau

tertarik (seperti saya) dalam mengembangkan pencatat data detak jantung untuk evaluasi lebih lanjut - misalnya untuk analisis statistik HRV (Variasi Detak Jantung) dalam kondisi statis, atau untuk studi korelasi antara HR dan upaya fisik dalam kondisi dinamis - dan lebih suka menggunakan simulator sabuk tali dada (Cardio) daripada memakai yang asli sepanjang waktu selama fase pengujian

Untuk alasan di atas saya memanggil Instructable "CardioSim" saya

Langkah 1: Bagaimana Cara Kerjanya

Transmisi nirkabel denyut jantung antara pemancar (sabuk tali dada) dan penerima (jam tangan khusus, serta treadmill lari, perangkat olahraga, dll.) didasarkan pada komunikasi magnetik frekuensi rendah (LFMC), dan bukan frekuensi radio tradisional.

Frekuensi standar untuk jenis sistem pemantauan (analog) ini adalah 5.3kHz. Sistem digital baru didasarkan pada teknologi Bluetooth, tetapi ini di luar cakupan tutorial ini.

Bagi mereka yang tertarik untuk memperdalam topik, deskripsi lengkap tentang teknologi LFMC, termasuk pro dan kontra vs. RF, dapat ditemukan di catatan Aplikasi ini

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

Namun, demi proyek ini, cukup untuk mengetahui bahwa pembawa medan magnet 5.3kHz yang dihasilkan oleh rangkaian resonansi LC (seri) dimodulasi berdasarkan format OOK (On-OFF Keying) sederhana, di mana setiap denyut jantung mengaktifkan operator selama sekitar 10 ms. Sinyal dideteksi oleh tangki resonansi LC (paralel) (dengan frekuensi resonansi medan magnet yang sama, dan asalkan kedua kumparan disejajarkan dengan benar), diperkuat dan dikirim ke unit pengukuran.

Meskipun di WEB beberapa contoh rangkaian penerima dapat ditemukan, saya tidak dapat menemukan model untuk pemancar, jadi saya memutuskan untuk menganalisis sinyal yang dihasilkan oleh sabuk dada saya, dan membangun rangkaian yang dapat mensimulasikannya, dengan kekuatan medan, frekuensi, dan format yang serupa.

Langkah 2: Skema dan Bagian

Sirkuit terdiri dari sangat sedikit komponen yang dapat ditampung dalam wadah kecil:

• Kasing dengan papan strip, seperti ini
• Strip busa kepadatan tinggi, 50x25x10mm (seperti yang digunakan untuk kemasan IC)
• Mikrokontroler ATTiny85-20
• Pengemudi Motor L293
• Pengatur tegangan 5V, ketik 7805 atau LD1117V50
• 2x Kapasitor Elektrolit 10uF/25V
• Kapasitor 22n/100V
• Trimpot dengan poros, 10K, 1 putaran, (seperti di Arduino Starter Kit)
• Resistor 22K
• Resistor 220R
• LED merah 5mm
• Induktansi 39mH, saya menggunakan BOURNS RLB0913-393K
• Baterai 9V
• sakelar mini SPDT (saya mendaur ulang sakelar AM/FM dari radio transistor lama)

Komponen yang paling penting adalah induktansi, inti ferit berkualitas tinggi dan resistansi rendah wajib untuk menjaganya tetap kecil dan untuk mendapatkan Faktor Kualitas yang baik dari rangkaian resonansi.

Langkah 3: Deskripsi & Kode Sirkuit

Menerapkan rumus rangkaian LC yang ditunjukkan pada gambar, dengan L = 39mH dan C=22nF frekuensi yang dihasilkan sekitar 5,4 kHz, yang cukup dekat dengan nilai standar 5,3 kHz. Tangki LC digerakkan oleh inverter jembatan-H yang disusun oleh 2 jembatan setengah 1 dan 2 dari driver motor IC L293. Frekuensi pembawa dihasilkan oleh mikrokontroler TINY85, yang juga menggerakkan sinyal modulasi yang mensimulasikan HR. Melalui Trimpot yang terpasang pada input analog A1 Detak Jantung dapat diubah dari sekitar 40 hingga 170 bmp (detak per menit) - yang dalam kondisi nyata dianggap memadai bagi sebagian besar olahragawan amatir. Karena jembatan perlu digerakkan oleh dua gelombang persegi yang berlawanan (dan dengan pengetahuan saya yang terbatas tentang kode Assembler ATTiny, saya hanya dapat menghasilkan satu gelombang), saya menggunakan setengah brige 3 sebagai inverter.

Untuk tugas-tugas sederhana ini jam internal @ 16MHz sudah memadai, namun saya sebelumnya mengukur faktor kalibrasi yang diperlukan untuk chip saya dan meletakkannya di baris perintah "OSCCAL" di bagian pengaturan. Untuk mengunduh sketsa ke ATTiny saya menggunakan Arduino Nano yang dimuat dengan kode ArduinoISP. Jika Anda tidak terbiasa dengan dua langkah ini, ada banyak contoh di Web, jika seseorang tertarik, saya mengembangkan versi saya sendiri yang dapat saya berikan berdasarkan permintaan. Terlampir kode untuk ATTiny:

Langkah 4: Merakit Sirkuit

Kasingnya sudah memiliki lubang 5mm di penutup atas yang sempurna untuk Led, dan saya hanya perlu mengebor lubang 6mm kedua, sejajar dengan yang pertama, untuk poros trimpot. Saya mengatur tata letak komponen sedemikian rupa sehingga baterai ditahan di antara trimpot dan regulator tegangan TO-220, dan diblokir dengan kuat pada posisinya oleh strip busa yang direkatkan ke penutup atas.

Seperti yang Anda perhatikan, induktansi dipasang secara horizontal, t.i. dengan porosnya sejajar dengan papan. Ini dengan asumsi bahwa induktansi penerima juga terletak pada arah yang sama. Bagaimanapun, untuk transmisi yang optimal, selalu pastikan bahwa kedua sumbu sejajar (tidak harus pada bidang spasial yang sama) dan tidak saling tegak lurus.

Pada akhir perakitan, periksa secara menyeluruh dengan tester sirkuit semua koneksi dengan tester sirkuit.

Langkah 5: Uji Sirkuit

Alat uji terbaik untuk rangkaian ini adalah jam tangan penerima pemantauan HR:

1. Letakkan arloji di sebelah CardioSim.
2. Atur trimpot di posisi tengah dan nyalakan unit.
3. LED merah akan mulai berkedip pada interval sekitar 1 detik (60 bmp). Ini menunjukkan bahwa tangki resonator LC diberi energi dan bekerja dengan benar. Jika tidak, periksa kembali semua sambungan dan titik pengelasan.
4. Jika belum aktif secara otomatis, aktifkan jam tangan secara manual.
5. Arloji harus mulai menerima sinyal yang menunjukkan HR terukur.
6. Memutar trimpot ke posisi akhir di kedua arah untuk memeriksa rentang HR penuh (toleransi +/-5% dari batas rentang dapat ditoleransi)

Semua langkah ditampilkan dalam video terlampir

Langkah 6: Peringatan

Sebagai saran keselamatan terakhir, ketahuilah bahwa LFMC yang diimplementasikan dalam format sederhana ini tidak memungkinkan untuk menangani unit yang berbeda dalam rentang bidang yang sama, itu berarti jika CardioSim dan sabuk pengukur sebenarnya mengirimkan sinyal mereka ke penerima yang sama. unit, penerima akan macet, dengan hasil yang tidak terduga.

Ini bisa berbahaya jika Anda akan meningkatkan kinerja fisik Anda dan memaksimalkan upaya Anda berdasarkan HR yang diukur. CardioSim dimaksudkan untuk digunakan hanya untuk pengujian unit lain dan bukan untuk pelatihan!

Itu saja, terima kasih telah membaca Instructable saya, feedabck apa pun diterima!