Ο αισθητήρας καρδιακού παλμού παρέχει έναν απλό τρόπο μελέτης της λειτουργίας της καρδιάς που μπορεί να μετρηθεί βάσει της αρχής του ψυχο-φυσιολογικού σήματος που χρησιμοποιείται ως ερέθισμα για το σύστημα εικονικής πραγματικότητας. Η ποσότητα αίματος στο δάχτυλο αλλάζει σε σχέση με το χρόνο.
Ο αισθητήρας λάμπει έναν φωτεινό λοβό (ένα μικρό πολύ φωτεινό LED) μέσω του αυτιού και μετρά το φως που μεταδίδεται στο Αντίσταση εξαρτώμενη από το φως . Το ενισχυμένο σήμα αναστρέφεται και φιλτράρεται στο κύκλωμα. Για τον υπολογισμό του καρδιακού ρυθμού με βάση τη ροή του αίματος προς την άκρη του δακτύλου, συναρμολογείται ένας αισθητήρας καρδιακού ρυθμού με τη βοήθεια του LM358 OP-AMP για παρακολούθηση των παλμών του καρδιακού παλμού.
Αισθητήρας καρδιακού παλμού
Χαρακτηριστικά του αισθητήρα καρδιακού παλμού
- Δείχνει τον καρδιακό παλμό με LED
- Παρέχει ένα ψηφιακό σήμα άμεσης εξόδου για σύνδεση σε μικροελεγκτή
- Διαθέτει συμπαγές μέγεθος
- Λειτουργεί με τάση λειτουργίας + 5V DC
Πρωτεύουσες εφαρμογές του αισθητήρα καρδιακού παλμού
- Λειτουργεί ως ψηφιακή οθόνη καρδιακού ρυθμού
- Λειτουργεί ως σύστημα παρακολούθησης της υγείας των ασθενών
- Χρησιμοποιείται ως έλεγχος Bio-Feedback του ρομποτικές εφαρμογές
Λειτουργία αισθητήρα καρδιακού παλμού
ο αισθητήρας καρδιακού παλμού το διάγραμμα κυκλώματος περιλαμβάνει έναν ανιχνευτή φωτός και ένα φωτεινό κόκκινο LED. Το LED πρέπει να έχει εξαιρετικά έντονη ένταση επειδή το μέγιστο φως περνά και εξαπλώνεται εάν ένα δάχτυλο τοποθετημένο στο LED ανιχνευθεί από τον ανιχνευτή.
Διάγραμμα κυκλώματος αισθητήρα καρδιακού παλμού
Αρχή αισθητήρα καρδιακού παλμού
Τώρα, όταν η καρδιά αντλεί αίμα μέσω των αιμοφόρων αγγείων, το δάχτυλο γίνεται ελαφρώς πιο αδιαφανές εξαιτίας αυτού, η λιγότερη ποσότητα φωτός φτάνει από το LED στον ανιχνευτή. Με κάθε καρδιακό παλμό που δημιουργείται, το σήμα ανιχνευτή ποικίλλει. Το μεταβαλλόμενο σήμα ανιχνευτή μετατρέπεται σε ηλεκτρικό παλμό. Αυτό το ηλεκτρικό σήμα ενισχύεται και ενεργοποιείται μέσω ενός ενισχυτή που δίνει έξοδο σήματος στάθμης λογικής + 5V. Το σήμα εξόδου κατευθύνεται επίσης από μια οθόνη LED που αναβοσβήνει σε κάθε καρδιακό ρυθμό.
Ας κατανοήσουμε την πρωταρχική του εφαρμογή θεωρώντας ένα έργο ως πρακτικό παράδειγμα με τη βοήθεια ενός αισθητήρα καρδιακού παλμού.
Ασύρματο σύστημα παρακολούθησης υγείας για ασθενείς
Ο κύριος σκοπός αυτού του αυτόματου συστήματος υγείας είναι να παρακολουθεί τη θερμοκρασία του σώματος, τον καρδιακό ρυθμό και τον παλμό ενός ασθενούς και να εμφανίζει το ίδιο στον γιατρό χρησιμοποιώντας τεχνολογία RF.
Στα νοσοκομεία, οι θερμοκρασίες του σώματος των ασθενών και οι καρδιακοί παλμοί πρέπει να παρακολουθούνται τακτικά, κάτι που συνήθως γίνεται από γιατρούς ή άλλο παραϊατρικό προσωπικό. Παρατηρούν τη θερμοκρασία του σώματος και τους καρδιακούς παλμούς (είτε 72 φορές ανά λεπτό). Οι γιατροί και το λοιπό προσωπικό του νοσοκομείου τηρούν αρχείο της θερμοκρασίας του σώματος και των καρδιακών παλμών κάθε ασθενούς.
Αυτό το έργο του συστήματος παρακολούθησης της υγείας περιλαμβάνει διάφορα στοιχεία όπως ένα 8051 μικροελεγκτής , ρυθμιζόμενη μονάδα τροφοδοσίας 5V, αισθητήρας θερμοκρασίας, αισθητήρας καρδιακού παλμού, πομπός RF, μονάδα δέκτη και οθόνη LCD. Ο μικροελεγκτής χρησιμοποιείται ως εγκέφαλος ολόκληρου του έργου για την παρακολούθηση του καρδιακού παλμού, του παλμού και της θερμοκρασίας του σώματος των ασθενών. Η εργασία αυτού του έργου συστήματος παρακολούθησης απεικονίζεται με τη βοήθεια ενός διαγράμματος μπλοκ, το οποίο περιλαμβάνει διάφορα μπλοκ, όπως ένα μπλοκ τροφοδοσίας που τροφοδοτεί ολόκληρο το κύκλωμα, ένα αισθητήρας θερμοκρασίας που υπολογίζει τη θερμοκρασία του σώματος των ασθενών και έναν αισθητήρα καρδιακού παλμού για την παρακολούθηση των καρδιακών παλμών των ασθενών.
Διάγραμμα μπλοκ πομπού
Στην ενότητα πομπού, ο αισθητήρας θερμοκρασίας χρησιμοποιείται για την συνεχή ανάγνωση της θερμοκρασίας του σώματος των ασθενών και του αισθητήρα καρδιακού παλμού για την παρακολούθηση του ρυθμού των καρδιακών παλμών των ασθενών και στη συνέχεια τα δεδομένα αποστέλλονται στους 8051 μικροελεγκτές. Τα δεδομένα μεταδίδονται πρώτα και στη συνέχεια κωδικοποιούνται σε σειριακά δεδομένα μέσω του αέρα από ένα Ενότητα ραδιοσυχνοτήτων . Η οθόνη του σώματος των ασθενών και οι παλμοί του καρδιακού παλμού ανά λεπτό εμφανίζονται στην οθόνη LCD. Με τη βοήθεια μιας κεραίας RF τοποθετημένης στο άκρο του πομπού, τα δεδομένα μεταδίδονται στο τμήμα δέκτη.
Διάγραμμα μπλοκ του δέκτη
Στην ενότητα δέκτη, ένας δέκτης τοποθετείται στο άλλο άκρο για τη λήψη των δεδομένων και τα ληφθέντα δεδομένα αποκωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας έναν αποκωδικοποιητή και τα μεταδιδόμενα δεδομένα (θερμοκρασία σώματος, παλμοί καρδιακού παλμού) συγκρίνονται με τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στον μικροελεγκτή και τότε τα προκύπτοντα δεδομένα εμφανίζονται στην οθόνη LCD. Η μονάδα RF του δέκτη που τοποθετείται στο διαμέρισμα του γιατρού διαβάζει συνεχώς τις συνθήκες υγείας του ασθενούς όπως η θερμοκρασία του σώματος, ο καρδιακός ρυθμός και ο παλμός και εμφανίζει το αποτέλεσμα στην οθόνη LCD ασύρματα.
Ψηφιακή παρακολούθηση καρδιακών παλμών με χρήση μικροελεγκτή
Το έργο έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να παρακολουθεί τη μέτρηση του καρδιακού ρυθμού χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή με τη βοήθεια ενός αισθητήρα καρδιακού παλμού.
Περιγραφή κυκλώματος: Το διάγραμμα κυκλώματος αισθητήρα καρδιακού παλμού βασίζεται σε ένα Μικροελεγκτής AT89S52 και άλλα εξαρτήματα, όπως αισθητήρας καρδιακού παλμού, τροφοδοτικό, κύκλωμα κρυσταλλικού ταλαντωτή, αντιστάσεις, πυκνωτές και οθόνη LCD.
Διάγραμμα κυκλώματος παρακολούθησης ψηφιακού καρδιακού παλμού
Ο μικροελεγκτής AT89S52 είναι ο μεγαλύτερος δημοφιλής μικροελεγκτής επιλέχθηκε από μια οικογένεια 8051 μικροελεγκτών. Ένας μικροελεγκτής 8-bit χρησιμοποιείται για τον έλεγχο όλων των λειτουργιών του κυκλώματος. Ελέγχει επίσης τους παλμούς καρδιακού παλμού που παράγονται από τον αισθητήρα καρδιακού παλμού.
Αυτό το έργο χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα καρδιακού παλμού που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των παλμών των καρδιακών παλμών των καρδιακών ασθενών. Επιπλέον, οι οθόνες LCD χρησιμοποιούνται για προβολή. Ένας μικροελεγκτής AT89S52 χρησιμοποιείται για τη συνεχή παρακολούθηση του ρυθμού καρδιακού παλμού και του παλμού του ασθενούς που γίνονται λαμβάνοντας υπόψη το ενσωματωμένος προγραμματισμός C γίνεται σε μικροελεγκτή χρησιμοποιώντας λογισμικό KEIL. Όλο το κύκλωμα παίρνει ισχύ από τα διάφορα μπλοκ, όπως ο ρυθμιστής τάσης και μετασχηματιστής προς τα κάτω , χρησιμοποιείται στο κύκλωμα τροφοδοσίας. Ο ρυθμιστής τάσης παράγει μια σταθερή τάση εξόδου 5 Volts.
Διάγραμμα κυκλώματος της ψηφιακής παρακολούθησης καρδιακών παλμών
Χρησιμοποιούμενα συστατικά:
Μικροελεγκτής AT89S52: Η συσκευή που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο είναι «AT89S52», κάτι που είναι τυπικό 8051 μικροελεγκτής παράγεται από την Atmel Corporation. Αυτός ο μικροελεγκτής είναι το πιο σημαντικό τμήμα αυτού του έργου καθώς ελέγχει όλες τις λειτουργίες του κυκλώματος, όπως η ανάγνωση δεδομένων παλμών καρδιακού ρυθμού από τον αισθητήρα καρδιακού παλμού.
Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος: Αυτό το μπλοκ τροφοδοσίας αποτελείται από έναν μετασχηματιστή προς τα κάτω, έναν ανορθωτή γέφυρας, έναν πυκνωτή και έναν ρυθμιστή τάσης. Το μονοφασικό ενεργό ρεύμα τροφοδοσίας από το δίκτυο μεταβαίνει σε χαμηλότερο εύρος τάσης το οποίο και πάλι διορθώνεται σε συνεχές ρεύμα από χρησιμοποιώντας ανορθωτή γέφυρας . Αυτό το διορθωμένο συνεχές ρεύμα φιλτράρεται και ρυθμίζεται σε ολόκληρο το εύρος λειτουργίας του κυκλώματος με πυκνωτή και ρυθμιστή τάσης IC, αντίστοιχα.
ΟΘΟΝΗ ΥΓΡΟΥ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΥ: Τα περισσότερα από τα έργα χρησιμοποιούν Οθόνες LCD για την εμφάνιση πληροφοριών όπως ο καρδιακός ρυθμός, η θερμοκρασία του σώματος κ.λπ. Υπάρχουν διάφορες οθόνες που χρησιμοποιούνται σε έργα όπως οθόνες επτά τμημάτων και οθόνες LED. Η επιλογή της οθόνης εξαρτάται από την εξέταση αυτών των παραμέτρων: κόστος των οθονών, κατανάλωση ισχύος και συνθήκες φωτισμού περιβάλλοντος.
Αντιστάσεις: Η αντίσταση ορίζεται καλά ως η αναλογία της τάσης που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες της και το ρεύμα που διέρχεται από αυτήν. Η τιμή της αντίστασης εξαρτάται από μια σταθερή τάση που περιορίζει το ρεύμα που διέρχεται από αυτήν. Η αντίσταση είναι ένα παθητικό στοιχείο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του ρεύματος σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα.
Πυκνωτές: Ο κύριος σκοπός ενός πυκνωτή είναι η αποθήκευση φόρτισης. Το προϊόν της τιμής χωρητικότητας και της τάσης που εφαρμόζεται σε έναν πυκνωτή ισούται με το φορτίο που είναι αποθηκευμένο στον πυκνωτή.
Κρυστάλλινος ταλαντωτής: Ένα κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου είναι ένας τύπος ηλεκτρονικού κυκλώματος που κάνει χρήση του μηχανικού συντονισμού ενός δονούμενου κυκλώματος που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικών σημάτων μεταβάλλοντας τη συχνότητα. Ένας μικροελεγκτής AT89S52 ελέγχει τους κρυστάλλους για συγχρονισμό της λειτουργίας του. Ο τύπος συγχρονισμού που γίνεται σε αυτό το κύκλωμα είναι γνωστός ως κύκλος μηχανής.
Λειτουργία κυκλώματος
- Σε αυτό το σύστημα, ένα κύκλωμα κρυσταλλικού ταλαντωτή συνδέεται μεταξύ των ακίδων 18 και 19 του μικροελεγκτή AT89S52 που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία των συνόλων οδηγιών σε ένα διαφορετικό εύρος συχνοτήτων ρολογιού. Ένας κύκλος μηχανής χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ελάχιστου χρόνου εκτέλεσης του συνόλου εντολών.
- Το κύκλωμα επαναφοράς συνδέεται στον ακροδέκτη 9 του μικροελεγκτή AT89S52 με τη βοήθεια ενός πυκνωτή και αντίστασης. Το άλλο άκρο της αντίστασης συνδέεται με τη γείωση (20pin) και το άλλο άκρο του πυκνωτή συνδέεται με τον πείρο (EA / Vpp) 31. Η αντίσταση και ο πυκνωτής συνδέονται με τέτοιο τρόπο ώστε να εκτελούν χειροκίνητα τον τρόπο λειτουργίας επαναφοράς. Εάν ο διακόπτης κλείσει, τότε ο πείρος επαναφοράς έχει ρυθμιστεί ψηλά.
- Χρησιμοποιείται αισθητήρας καρδιακού παλμού που είναι συνδεδεμένος στη θύρα 1,0 ακίδα του μικροελεγκτή παρακολούθηση των παλμών της καρδιάς , και αυτά τα παλμικά σήματα αποστέλλονται στον μικροελεγκτή και συγκρίνονται με τα προγραμματισμένα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στον μικροελεγκτή χρησιμοποιώντας λογισμικό Keil. Κάθε φορά που λαμβάνονται οι παλμοί του καρδιακού ρυθμού της εισόδου, ο μετρητής του μικροελεγκτή μετρά αυτούς τους παλμούς για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο.
- Οι οθόνες LCD συνδέονται στη θύρα 2 ακίδων του μικροελεγκτή AT89S52. Η διάρκεια του παλμού ενός καρδιακού παλμού θα είναι ένα δευτερόλεπτο και διαιρώντας 60.000 με 1000 θα έχουμε το κατάλληλο αποτέλεσμα ως 60, το οποίο στη συνέχεια θα εμφανίζεται στην οθόνη LCD.
Πρόκειται για τον αισθητήρα καρδιακού παλμού και τη λειτουργία του με σχετικές εφαρμογές και πρακτικά παραδείγματα. Επιπλέον, για οποιεσδήποτε ερωτήσεις σχετικά με αυτό το θέμα ή για το ηλεκτρικό και ηλεκτρονικά έργα μας σχολιάζοντας στην ενότητα σχολίων που δίνεται παρακάτω.
Φωτογραφικές μονάδες:
