CardioSim: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

En primer lloc, aquest és el meu primer instructiu i no sóc anglès (ni escriptor) nadiu, per tant, em disculpo per endavant per la seva qualitat general. Tot i això, espero que aquest tutorial pugui ser útil per a les persones que utilitzen un sistema de monitorització de la freqüència cardíaca (HR) (compost per un transmissor de corretja de corretja toràcica i un rellotge receptor) i que:

vull saber exactament quina bateria cal substituir (dins del cinturó o dins del rellotge del receptor) quan el sistema deixa de funcionar correctament. Normalment, només per assegurar-se que l'usuari acaba canviant les dues bateries, tot i que la del cinturó està sotmesa a una càrrega més forta i, per tant, es descarrega més ràpidament que l'altra

o bé

estic interessat (com estic jo) en desenvolupar un registrador de dades de freqüència cardíaca per a més avaluacions, per exemple per a l’anàlisi estadística del HRV (variacions de la freqüència cardíaca) en condicions estàtiques, o per estudis de correlació entre recursos humans i esforços físics en condicions dinàmiques - i prefereixen utilitzar un simulador de cinturó de corretja toràcica (Cardio) en lloc de portar-ne un de veritable tot el temps durant les fases de prova

Per les raons anteriors, vaig trucar a la meva instrucció "CardioSim"

Pas 1: Com funciona

La transmissió sense fils dels polsos del ritme cardíac entre el transmissor (corretja de corretja del pit) i el receptor (rellotge dedicat, així com cintes de córrer, dispositius d’entrenament, etc.) es basa en una comunicació magnètica de baixa freqüència (LFMC) i no una radiofreqüència tradicional.

La freqüència estàndard per a aquest tipus de sistemes de control (analògics) és de 5,3 kHz. Els nous sistemes digitals es basen en la tecnologia Bluetooth, però això queda fora de l’abast d’aquest tutorial.

Per a aquells que estiguin interessats a aprofundir en el tema, en aquesta nota de l'aplicació es pot trobar una descripció completa de la tecnologia LFMC, inclosos els avantatges i els contres contra RF.

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

Tanmateix, pel bé d’aquest projecte, n’hi ha prou de saber que un portador de camp magnètic de 5,3 kHz generat per un circuit ressonant LC (sèrie) es modula sobre la base d’un format simple OOK (On-OFF Keying), on cada pols cardíac encén el portador durant uns 10 ms. El senyal es detecta mitjançant un tanc de ressonància LC (paral·lel) (amb la mateixa freqüència de ressonància del camp magnètic i sempre que les dues bobines estiguin correctament alineades), amplificat i enviat a la unitat de mesura.

Tot i que a la WEB es poden trobar alguns exemples del circuit receptor, no vaig poder trobar un model per al transmissor, així que vaig decidir analitzar el senyal generat pel cinturó toràcic i construir un circuit que el pogués simular, amb una força, una freqüència i un format de camp similars.

Pas 2: esquema i parts

Els circuits estan formats per molt pocs components que es poden ajustar en un cas petit:

• Estoig amb tauler de tires, com aquest
• Tira d'escuma d'alta densitat, 50x25x10mm (com la que s'utilitza per a l'embalatge dels circuits integrats)
• Microcontrolador ATTiny85-20
• Controlador de motor L293
• Regulador de tensió 5V, tipus 7805 o LD1117V50
• 2x condensador electrolític 10uF / 25V
• Condensador 22n / 100V
• Trimpot amb eix, 10K, 1 volta, (com a Arduino Starter Kit)
• Resistència 22K
• Resistència 220R
• LED vermell de 5 mm
• Inductància 39mH, he utilitzat un BOURNS RLB0913-393K
• Bateria de 9V
• mini interruptor SPDT (he reciclat l'interruptor AM / FM d'una antiga ràdio de transistor)

El component més important és la inductància, un nucli de ferrita d’alta qualitat i una resistència baixa són obligatoris per mantenir-la petita i obtenir un bon factor de qualitat del circuit ressonant.

Pas 3: Descripció i codi del circuit

Aplicant la fórmula del circuit LC que es mostra al dibuix, amb L = 39mH i C = 22nF la freqüència resultant és al voltant de 5,4 kHz, que és prou propera al valor estàndard de 5,3 kHz. El tanc LC és accionat per un inversor de pont H compost pels 2 mitges ponts 1 i 2 del controlador de motor IC L293. La freqüència portadora és generada pel microcontrolador TINY85, que també condueix el senyal modulador simulant el HR. A través del Trimpot connectat a l'entrada analògica A1, la freqüència cardíaca es pot canviar d'aproximadament 40 a 170 bmp (batecs per minut), cosa que en condicions reals es considera adequada per a la majoria dels esportistes aficionats. Com que el pont ha de ser conduït per dues ones quadrades oposades (i amb el meu limitat coneixement del codi Assembler de l’ATTiny, només en vaig poder generar una), vaig utilitzar el half brige 3 com a inversor.

Per a aquestes tasques senzilles, el rellotge intern @ 16 MHz és adequat, tot i així, he mesurat el factor de calibratge necessari per al meu xip i he posat la línia d'ordres "OSCCAL" a la secció de configuració. Per descarregar l’esbós a l’ATTiny, he utilitzat un Arduino Nano carregat amb el codi ArduinoISP. Si no esteu familiaritzats amb aquests dos passos, hi ha molts exemples al web, si algú està interessat, he desenvolupat les meves pròpies versions que puc proporcionar a petició. S'ha adjuntat el codi de l'ATTiny:

Pas 4: Muntatge del circuit

La carcassa ja tenia un forat de 5 mm a la coberta superior que era perfecte per al Led, i només havia de perforar un segon forat de 6 mm, alineat amb el primer, per a l’eix del trimpot. Vaig disposar la disposició dels components de manera que la bateria es mantingués al seu lloc entre el trimpot i el regulador de voltatge TO-220 i quedés fermament bloquejada a la seva posició per la tira d’escuma enganxada a la coberta superior.

Com notareu, la inductància es munta horitzontalment, t.i. amb el seu eix paral·lel al tauler. Això suposa que la inductància del receptor també està en la mateixa direcció. En qualsevol cas, per a una transmissió òptima, assegureu-vos sempre que els dos eixos siguin paral·lels (no necessàriament en el mateix pla espacial) i no siguin perpendiculars entre si.

Al final del muntatge, comproveu a fons amb un provador de circuit totes les connexions amb un provador de circuits.

Pas 5: proveu el circuit

La millor eina de prova per al circuit és un rellotge receptor de monitorització de recursos humans:

1. Col·loqueu el rellotge al costat del CardioSim.
2. Col·loqueu el trimpot a la posició central i enceneu la unitat.
3. El LED vermell hauria de començar a parpellejar a intervals d’1 s aproximadament (60 bmp). Això indica que el tanc del ressonador LC està correctament energitzat i funciona. Si no és així, reviseu totes les connexions i punts de soldadura.
4. Si encara no està engegat automàticament, engegueu el rellotge manualment.
5. El rellotge hauria de començar a rebre el senyal que mostri la FC mesurada.
6. Girar el trimpot a la posició final en ambdues direccions per comprovar el rang complet de HR (és tolerable un +/- 5% de tolerància dels límits de rang)

Tots els passos es mostren al vídeo adjunt

Pas 6: advertència

Com a últim consell de seguretat, tingueu en compte que el LFMC implementat en aquest format senzill no permet adreçar diferents unitats en el mateix rang de camp, això significa que en cas que tant el CardioSim com una corretja de mesura real envien els seus senyals al mateix receptor. unitat, el receptor quedarà encallat, amb resultats imprevisibles.

Això pot ser perillós en cas que augmenteu el vostre rendiment físic i maximitzeu els vostres esforços sobre la base de la FC mesurada. CardioSim està pensat per ser utilitzat només per provar altres unitats i no per entrenar.

Això és tot, gràcies per llegir el meu Instructable, qualsevol feedabck és benvingut.