สารบัญ:

CardioSim: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)
CardioSim: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

วีดีโอ: CardioSim: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

วีดีโอ: CardioSim: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)
วีดีโอ: How to Do a Cardio Blast Dance Move | Hip-Hop Workout 2024, ตุลาคม
Anonim
Image
Image

ก่อนอื่น นี่เป็นคำแนะนำแรกของฉัน และฉันไม่ใช่เจ้าของภาษา (หรือนักเขียน) ภาษาอังกฤษ ดังนั้นฉันจึงขออภัยล่วงหน้าสำหรับคุณภาพโดยรวมที่ต่ำ อย่างไรก็ตาม ฉันหวังว่าบทช่วยสอนนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับผู้ที่ใช้ระบบตรวจวัดอัตราการเต้นของหัวใจ (HR) (ประกอบด้วยเครื่องส่งสายรัดหน้าอกและนาฬิการับสัญญาณ) และผู้ที่:

ต้องการทราบว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ชนิดใด (ภายในสายพานหรือภายในนาฬิกาเครื่องรับ) เมื่อระบบหยุดทำงานอย่างถูกต้อง โดยปกติ เพื่อให้แน่ใจว่าผู้ใช้จะเปลี่ยนแบตเตอรี่ทั้งสองก้อน แม้ว่าแบตเตอรี่ที่อยู่ในสายพานจะมีภาระหนักกว่าและจะคายประจุได้เร็วกว่าอีกก้อนหนึ่ง

หรือ

มีความสนใจ (เช่นฉัน) ในการพัฒนาเครื่องบันทึกข้อมูลอัตราการเต้นของหัวใจสำหรับการประเมินเพิ่มเติม - ตัวอย่างเช่นสำหรับการวิเคราะห์ทางสถิติของ HRV (การเปลี่ยนแปลงอัตราการเต้นของหัวใจ) ในสภาวะคงที่ หรือสำหรับการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่าง HR และความพยายามทางกายภาพในสภาวะแบบไดนามิก - และ ชอบที่จะใช้เข็มขัดรัดหน้าอก (Cardio) เครื่องจำลองมากกว่าที่จะสวมใส่จริงตลอดเวลาในระหว่างขั้นตอนการทดสอบ

ด้วยเหตุผลข้างต้นฉันจึงเรียก "CardioSim" ที่สอนได้

ขั้นตอนที่ 1: มันทำงานอย่างไร

การส่งพัลส์อัตราการเต้นของหัวใจแบบไร้สายระหว่างเครื่องส่ง (สายรัดหน้าอก) และเครื่องรับ (นาฬิกาเฉพาะ เช่นเดียวกับลู่วิ่ง อุปกรณ์ออกกำลังกาย ฯลฯ) อิงจากการสื่อสารด้วยแม่เหล็กความถี่ต่ำ (LFMC) ไม่ใช่ ความถี่วิทยุแบบดั้งเดิม

ความถี่มาตรฐานสำหรับระบบตรวจสอบ (แอนะล็อก) ประเภทนี้คือ 5.3kHz ระบบดิจิทัลใหม่ใช้เทคโนโลยี Bluetooth แต่นี่อยู่นอกเหนือขอบเขตของบทช่วยสอนนี้

สำหรับผู้ที่สนใจในหัวข้อที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น สามารถอ่านคำอธิบายที่ครอบคลุมของเทคโนโลยี LFMC รวมถึงข้อดีและข้อเสียเทียบกับ RF ได้ในบันทึกย่อของแอปนี้

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

อย่างไรก็ตาม เพื่อประโยชน์ของโครงการนี้ จงเพียงพอที่จะรู้ว่าพาหะของสนามแม่เหล็ก 5.3kHz ที่สร้างโดยวงจรเรโซแนนซ์ LC (ซีรีส์) นั้นถูกมอดูเลตบนฐานของรูปแบบ OOK (On-OFF Keying) อย่างง่าย ซึ่งแต่ละชีพจรของหัวใจ เปิดผู้ให้บริการเป็นเวลาประมาณ 10ms ตรวจพบสัญญาณโดยถังเรโซแนนซ์ LC (ขนาน) (ที่มีความถี่เรโซแนนซ์เท่ากันของสนามแม่เหล็ก และหากขดลวดทั้งสองอยู่ในแนวที่ถูกต้อง) ขยายและส่งไปยังหน่วยวัด

แม้ว่าในเว็บจะพบตัวอย่างบางส่วนของวงจรเครื่องรับ แต่ฉันไม่สามารถหาแบบจำลองสำหรับเครื่องส่งได้ ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจวิเคราะห์สัญญาณที่สร้างโดยสายรัดหน้าอกของฉัน และสร้างวงจรที่สามารถจำลองได้ด้วย ความแรงของสนาม ความถี่ และรูปแบบที่คล้ายคลึงกัน

ขั้นตอนที่ 2: แผนผังและชิ้นส่วน

การประกอบวงจร
การประกอบวงจร

วงจรประกอบด้วยส่วนประกอบน้อยมากที่สามารถใส่ลงในเคสขนาดเล็กได้:

  • เคสพร้อมสตริปบอร์ดแบบนี้
  • แถบโฟมความหนาแน่นสูง 50x25x10 มม. (เช่นเดียวกับที่ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์ของไอซี)
  • ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATTiny85-20
  • ตัวขับมอเตอร์ L293
  • ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 5V, ประเภท 7805 หรือ LD1117V50
  • 2x ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 10uF/25V
  • ตัวเก็บประจุ 22n/100V
  • ทริมพอทพร้อมก้าน 10K 1 เทิร์น (เหมือนใน Arduino Starter Kit)
  • ตัวต้านทาน 22K
  • ตัวต้านทาน 220R
  • LED สีแดง 5mm
  • ตัวเหนี่ยวนำ 39mH ฉันใช้ BOURNS RLB0913-393K
  • แบตเตอรี่ 9V
  • สวิตช์ SPDT ขนาดเล็ก (ฉันนำสวิตช์ AM/FM กลับมาใช้ใหม่จากวิทยุทรานซิสเตอร์รุ่นเก่า)

ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดคือการเหนี่ยวนำ แกนเฟอร์ไรท์คุณภาพสูงและความต้านทานต่ำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้มีขนาดเล็กและเพื่อให้ได้ปัจจัยคุณภาพที่ดีของวงจรเรโซแนนซ์

ขั้นตอนที่ 3: คำอธิบายวงจร & รหัส

ใช้สูตรของวงจร LC ที่แสดงในรูปวาด โดย L = 39mH และ C=22nF ความถี่ที่ได้จะอยู่ที่ประมาณ 5.4 kHz ซึ่งใกล้เคียงกับค่ามาตรฐานที่ 5.3 kHz แท็งก์ LC ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์ H-bridge ประกอบด้วย 2 ฮาล์ฟบริดจ์ 1 และ 2 ของไดรเวอร์มอเตอร์ IC L293 ความถี่พาหะถูกสร้างขึ้นโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ TINY85 ซึ่งขับเคลื่อนสัญญาณมอดูเลตที่จำลอง HR ราง Trimpot ที่แนบมากับอินพุตแบบอะนาล็อก A1 อัตราการเต้นของหัวใจสามารถเปลี่ยนจากประมาณ 40 เป็น 170 bmp (ครั้งต่อนาที) ซึ่งในสภาพจริงถือว่าเพียงพอสำหรับนักกีฬาสมัครเล่นส่วนใหญ่ เนื่องจากสะพานจำเป็นต้องขับเคลื่อนด้วยคลื่นสี่เหลี่ยมสองคลื่นที่ตรงกันข้าม (และด้วยความรู้ที่จำกัดของฉันเกี่ยวกับรหัส Assembler ของ ATTiny ฉันจึงสามารถสร้างได้เพียงอันเดียว) ฉันจึงใช้ half brige 3 เป็นอินเวอร์เตอร์

สำหรับงานง่ายๆ เหล่านี้ นาฬิกาภายในที่ความถี่ 16MHz ก็เพียงพอแล้ว อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านี้ฉันได้วัดปัจจัยการปรับเทียบที่จำเป็นสำหรับชิปของฉันแล้วใส่บรรทัดคำสั่ง "OSCCAL" ในส่วนการตั้งค่า ในการดาวน์โหลดภาพร่างไปยัง ATTiny ฉันใช้ Arduino Nano ที่โหลดด้วยรหัส ArduinoISP หากคุณไม่คุ้นเคยกับสองขั้นตอนเหล่านี้ มีตัวอย่างมากมายในเว็บ หากมีคนสนใจ ฉันก็พัฒนาเวอร์ชันของตัวเองขึ้นมาซึ่งสามารถให้ตามคำขอได้ แนบรหัสสำหรับ ATTiny:

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบวงจร

การประกอบวงจร
การประกอบวงจร

ตัวเรือนมีรูขนาด 5 มม. บนฝาครอบด้านบนซึ่งเหมาะสำหรับ Led อยู่แล้ว และฉันต้องเจาะรู 6 มม. อันที่สองในแนวเดียวกับรูแรกสำหรับก้านของทริมพอท ฉันจัดเลย์เอาต์ของส่วนประกอบในลักษณะที่แบตเตอรี่ถูกยึดไว้ระหว่างทริมพอตและตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า TO-220 และปิดกั้นอย่างแน่นหนาในตำแหน่งโดยแถบโฟมที่ติดกาวที่ฝาครอบด้านบน

ดังที่คุณอาจสังเกตเห็น โดยมีแกนขนานกับกระดาน นี่อยู่ภายใต้สมมติฐานที่ว่าตัวรับเหนี่ยวนำอยู่ในทิศทางเดียวกันด้วย ไม่ว่าในกรณีใด เพื่อการส่งสัญญาณที่ดีที่สุด ตรวจสอบให้แน่ใจเสมอว่าแกนทั้งสองขนานกัน (ไม่จำเป็นต้องอยู่บนระนาบเชิงพื้นที่เดียวกัน) และไม่ตั้งฉากกัน

เมื่อสิ้นสุดการประกอบ ให้ตรวจสอบการเชื่อมต่อทั้งหมดกับเครื่องทดสอบวงจรอย่างละเอียดด้วยเครื่องทดสอบวงจร

ขั้นตอนที่ 5: ทดสอบวงจร

เครื่องมือทดสอบที่ดีที่สุดสำหรับวงจรคือนาฬิกาตัวรับการตรวจสอบ HR:

  1. วางนาฬิกาไว้ข้าง CardioSim
  2. ตั้ง trimpot ไว้ที่ตำแหน่งตรงกลางแล้วเปิดเครื่อง
  3. ไฟ LED สีแดงควรเริ่มกะพริบในช่วงเวลาประมาณ 1 วินาที (60bmp) สิ่งนี้บ่งชี้ว่าถังเรโซเนเตอร์ LC ได้รับพลังงานและทำงานอย่างเหมาะสม หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ตรวจสอบการเชื่อมต่อและจุดเชื่อมทั้งหมดอีกครั้ง
  4. หากไม่ได้เปิดโดยอัตโนมัติ ให้เปิดนาฬิกาด้วยตนเอง
  5. นาฬิกาควรเริ่มรับสัญญาณแสดง HR ที่วัดได้
  6. หมุน trimpot ไปที่ตำแหน่งสิ้นสุดในทั้งสองทิศทางเพื่อตรวจสอบช่วง HR ทั้งหมด (ค่าเผื่อ +/-5% ของขีดจำกัดช่วงสามารถยอมรับได้)

ขั้นตอนทั้งหมดแสดงในวิดีโอที่แนบมานี้

ขั้นตอนที่ 6: คำเตือน

ตามคำแนะนำด้านความปลอดภัยขั้นสุดท้าย โปรดทราบว่า LFMC ที่นำมาใช้ในรูปแบบง่ายๆ นี้ ไม่อนุญาตให้ระบุหน่วยที่ต่างกันในช่วงฟิลด์เดียวกัน ซึ่งหมายความว่าในกรณีที่ทั้ง CardioSim และสายวัดจริงส่งสัญญาณไปยังเครื่องรับเดียวกัน เครื่องรับจะติดขัดด้วยผลลัพธ์ที่คาดเดาไม่ได้

นี่อาจเป็นอันตรายได้ในกรณีที่คุณกำลังจะเพิ่มสมรรถภาพทางกายและเพิ่มความพยายามของคุณบนฐานของ HR ที่วัดได้ CardioSim มีไว้สำหรับการทดสอบหน่วยอื่น ๆ เท่านั้นไม่ใช่สำหรับการฝึก!

นั่นคือทั้งหมด ขอบคุณที่อ่านคำแนะนำของฉัน ยินดีต้อนรับ feedabck!

แนะนำ: