CardioSim: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

קודם כל, זהו ההוראה הראשון שלי, ואני לא דובר אנגלית (או כותב) אם, ולכן אני מתנצל מראש על האיכות הנמוכה הכוללת. עם זאת, אני מקווה שהדרכה זו יכולה להועיל לאנשים המשתמשים במערכת שעון דופק (HR) (המורכבת ממשדר חגורת רצועת חזה ושעון מקלט) ולמישהו:

רוצה לדעת בדיוק איזו סוללה צריך להחליף (בתוך החגורה או בתוך שעון המקלט), כאשר המערכת מפסיקה לפעול כראוי. בדרך כלל, רק כדי להיות בטוח שהמשתמש מחליף את שתי הסוללות למרות שהחגורה חשופה לעומס רב יותר ולכן מתפרקת מהר יותר מהשנייה

אוֹ

מעוניינים (כפי שאני) לפתח לוגר נתוני דופק להערכות נוספות - למשל לניתוח סטטיסטי של HRV (וריאציות דופק) במצבים סטטיים, או למחקרי מתאם בין משאבי אנוש ומאמצים פיזיים בתנאים דינאמיים - ו העדיף להשתמש בסימולטור חגורת רצועות חזה (Cardio) במקום ללבוש אחת אמיתית כל הזמן במהלך שלבי הבדיקה

מהסיבות למעלה קראתי ל- Instructable שלי "CardioSim"

שלב 1: איך זה עובד

השידור האלחוטי של דופק הדופק בין המשדר (חגורת רצועת החזה) למקלט (שעון ייעודי, כמו גם ריצה, מכשירי אימון וכו ') מבוסס על תקשורת מגנטית בתדר נמוך (LFMC), ולא תדר רדיו מסורתי.

התדר הסטנדרטי לסוג זה של מערכות ניטור (אנלוגיות) הוא 5.3kHz. מערכות דיגיטליות חדשות מבוססות על טכנולוגיית בלוטות ', אך זה מחוץ להיקף הדרכה זו.

למי שמעוניין להעמיק את הנושא, ניתן למצוא תיאור מקיף של טכנולוגיית LFMC, כולל היתרונות והחסרונות לעומת RF.

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

עם זאת, למען פרויקט זה, הספיקו לדעת שמוביל שדה מגנטי 5.3kHz שנוצר על ידי מעגל תהודה LC (סדרה) מאופנן על בסיס פורמט OOK (On-OFF Keying) פשוט, שבו כל דופק לב מפעיל את המוביל במשך כ -10 ms. האות מזוהה על ידי מיכל תהודה (מקביל) LC (עם אותה תדר תהודה של השדה המגנטי, ובתנאי ששני הסלילים מיושרים כראוי), מוגברים ונשלחים ליחידת המדידה.

למרות שב- WEB ניתן למצוא כמה דוגמאות למעגל המקלט, לא הצלחתי למצוא מודל למשדר, אז החלטתי לנתח את האות שנוצר מחגורת החזה שלי ולבנות מעגל שיכול לדמות אותו, עם עוצמת שדה, תדירות ופורמט דומים.

שלב 2: סכמטי וחלקים

המעגלים מורכבים ממעט מאוד רכיבים שיכולים להתאים למארז קטן:

• מארז עם לוח רצועות, כמו זה
• רצועת קצף בצפיפות גבוהה, 50x25x10 מ"מ (כמו זו המשמשת לאריזת ICs)
• מיקרו-בקר ATTiny85-20
• נהג מנוע L293
• ווסת מתח 5V, typ 7805 או LD1117V50
• 2x קבלים אלקטרוליטיים 10uF/25V
• קבלים 22n/100V
• טרימפו עם פיר, 10K, סיבוב אחד, (כמו בערכת Starter Starter)
• הנגד 22K
• הנגד 220R
• LED אדום 5 מ"מ
• השראות 39mH, השתמשתי ב- BOURNS RLB0913-393K
• סוללה 9V
• מתג מיני SPDT (מיחזרתי את מתג AM/FM מרדיו טרנזיסטור ישן)

המרכיב החשוב ביותר הוא השראות, גרעין פריט באיכות גבוהה והתנגדות נמוכה הם חובה לשמור אותו קטן ולקבל גורם איכות טוב של מעגל התהודה.

שלב 3: תיאור המעגל וקוד

יישום הנוסחה של מעגל ה- LC המוצג בשרטוט, כאשר L = 39mH ו- C = 22nF התדר המתקבל הוא סביב 5.4 קילוהרץ, שהוא קרוב מספיק לערך הסטנדרטי של 5.3 קילוהרץ. מיכל ה- LC מונע על ידי מהפך של גשר H המורכב משני גשרים חצי 1 ו -2 של נהג המנוע IC L293. תדר הנשא נוצר על ידי המיקרו -בקר TINY85, המניע גם את האות המווסת המדמה את ה- HR. באמצעות הטרימפוט המחובר לכניסה האנלוגית A1 ניתן לשנות את קצב הלב מכ -40 ל -170 קמ ש (פעימות לדקה) - מה שבתנאים אמיתיים נחשב לנאות עבור רוב חובבי הספורט. מכיוון שצריך להניע את הגשר על ידי שני גלים מרובעים מנוגדים (ועם הידע המוגבל שלי על קוד ה- Assembler של ATTiny הצלחתי ליצור רק אחד), השתמשתי בחצי הבריג '3 כממיר.

למשימות פשוטות אלה השעון הפנימי @ 16MHz הוא מספיק, אולם קודם לכן מדדתי את גורם הכיול הדרוש עבור השבב שלי ושמתי לו את שורת הפקודה "OSCCAL" בחלק ההתקנה. כדי להוריד את הסקיצה ל- ATTiny השתמשתי ב- Arduino Nano טעון קוד ArduinoISP. אם אינך מכיר את שני השלבים הללו יש המון דוגמאות באינטרנט, אם מישהו מעוניין פיתחתי גרסאות משלי שאוכל לספק על פי בקשה. מצורף את הקוד ל- ATTiny:

שלב 4: הרכבת המעגל

למארז כבר היה חור של 5 מ"מ בכריכה העליונה שהיה מושלם עבור הלד, והייתי צריך רק לקדוח חור שני של 6 מ"מ, מיושר עם הראשון, עבור פיר הטרימפוט. סידרתי את פריסת הרכיבים כך שהסוללה תחזיקה במקומה בין הטרימפוט לבין ווסת המתח TO-220, ונחסמת היטב במיקומה על ידי רצועת הקצף המודבקת לכריכה העליונה.

כפי שאתה עשוי להבחין, השראות מותקנת אופקית, t.i. כשהציר שלו מקביל ללוח. זאת בהנחה שגם השראות המקלט מונחת באותו כיוון. בכל מקרה, לשידור אופטימלי, וודא תמיד ששני הצירים מקבילים (לאו דווקא באותו מישור מרחבי) ולא בניצב זה לזה.

בסוף ההרכבה בדוק היטב עם בודק מעגלים את כל החיבורים עם בודק מעגלים.

שלב 5: בדוק את המעגל

כלי הבדיקה הטוב ביותר למעגל הוא שעון מקלט ניטור HR:

1. הנח את השעון ליד ה- CardioSim.
2. הצב את הטרימפוט באמצע והפעל את היחידה.

3. הנורית האדומה אמורה להתחיל להבהב במרווחים של כ 1 שניות (60bmp). זה מצביע על כך שמיכל תהודה LC מופעל כראוי ועובד. אם זה לא המקרה, בדוק שוב את כל החיבורים ונקודות הריתוך.

4. אם עדיין לא מופעל אוטומטית, הפעל את השעון באופן ידני.
5. השעון צריך להתחיל לקבל את האות המציג את ה- HR הנמדד.
6. סיבוב הטרימפוט למיקום הסיום לשני הכיוונים כדי לבדוק את טווח ה- HR המלא (+/- 5% סובלנות למגבלות הטווח נסבל)

כל השלבים מוצגים בסרטון המצורף

שלב 6: אזהרה

כעצות בטיחות אחרונות, שים לב שה- LFMC המיושם בפורמט פשוט זה אינו מאפשר להתייחס ליחידות שונות באותו טווח שדות, כלומר במקרה שגם CardioSim וחגורת מדידה אמיתית שולחים את אותותיהם לאותו מקלט היחידה, המקלט יהיה תקוע, עם תוצאות בלתי צפויות.

זה יכול להיות מסוכן במקרה שאתה מתכוון לשפר את הביצועים הגופניים ולמקסם את המאמצים שלך על בסיס ה- HR הנמדד. CardioSim מיועד לשמש רק לבדיקת יחידות אחרות ולא לאימון!

זה הכל, תודה שקראתם את המדריך שלי, כל פידבק יתקבל בברכה!