CardioSim: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Ensinnäkin tämä on ensimmäinen Instructable, enkä ole englannin äidinkielenään puhuja (tai kirjailija), joten pahoittelen etukäteen yleistä huonoa laatua. Toivon kuitenkin, että tästä opetusohjelmasta voi olla hyötyä ihmisille, jotka käyttävät sykemittarijärjestelmää (joka koostuu rintahihnan lähettimestä ja vastaanotinkellosta) ja jotka joko:

haluat tietää tarkalleen, mikä paristo on vaihdettava (vyön sisällä tai vastaanottimen kellon sisällä), kun järjestelmä lakkaa toimimasta kunnolla. Yleensä vain varmistaaksesi, että käyttäjä vaihtaa molemmat paristot, vaikka hihnassa oleva akku kuormittuu raskaammin ja purkautuu siksi nopeammin kuin toinen

tai

ovat kiinnostuneita (kuten minäkin) kehittämään syketietaloggeria lisäarviointeja varten - esimerkiksi HRV: n (sykevaihtelut) tilastollista analyysiä varten staattisissa olosuhteissa tai korrelaatiotutkimuksia HR: n ja fyysisten ponnistelujen välillä dynaamisissa olosuhteissa - ja mieluummin käyttää rintahihnan (Cardio) simulaattoria kuin käyttää oikeaa koko ajan testivaiheiden aikana

Edellä mainituista syistä kutsuin ohjattavaa CardioSim -korttiani

Vaihe 1: Kuinka se toimii

Sykepulssien langaton siirto lähettimen (rintahihnan vyön) ja vastaanottimen (oma kello sekä juoksumatot, harjoituslaitteet jne.) Välillä perustuu matalataajuiseen magneettiseen tiedonsiirtoon (LFMC), eikä perinteinen radiotaajuus.

Tämän tyyppisten (analogisten) valvontajärjestelmien vakiotaajuus on 5,3 kHz. Uudet digitaaliset järjestelmät perustuvat Bluetooth -tekniikkaan, mutta tämä ei kuulu tämän opetusohjelman piiriin.

Niille, jotka ovat kiinnostuneita syventämään aihetta, tästä sovellusmuistiinpanosta löytyy kattava kuvaus LFMC -tekniikasta, mukaan lukien edut ja haitat vs. RF

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

Tämän projektin vuoksi riittää kuitenkin tietää, että 5,3 kHz: n magneettikenttäkantaja, joka on luotu LC (sarja) -resonanssipiirillä, on moduloitu yksinkertaisen OOK (On-OFF Keying) -muodon perusteella, jossa jokainen syke kytkee telineen päälle noin 10 ms. Signaali havaitaan (rinnakkain) LC -resonanssisäiliöllä (jolla on sama magneettikentän resonanssitaajuus ja edellyttäen, että molemmat kelat on kohdistettu oikein), vahvistetaan ja lähetetään mittausyksikköön.

Vaikka WEB: stä löytyy esimerkkejä vastaanotinpiiristä, en löytänyt mallia lähettimelle, joten päätin analysoida rintavyöni tuottaman signaalin ja rakentaa piirin, joka voi simuloida sitä samanlainen kentänvoimakkuus, taajuus ja muoto.

Vaihe 2: Kaavio ja osat

Piirit koostuvat hyvin harvoista komponenteista, jotka voidaan sovittaa pieneen koteloon:

• Kotelo nauhalevyllä, kuten tämä
• Suuren tiheyden vaahtomuovinauha, 50x25x10mm (kuten IC: n pakkauksessa käytetty)
• Mikro-ohjain ATTiny85-20
• Moottorin kuljettaja L293
• Jännitesäädin 5V, tyyppi 7805 tai LD1117V50
• 2x elektrolyyttikondensaattori 10uF/25V
• Kondensaattori 22n/100V
• Trimpot akselilla, 10K, 1 kierros (kuten Arduino Starter Kit)
• Vastus 22K
• Vastus 220R
• LED punainen 5mm
• Induktanssi 39mH, käytin BOURNS RLB0913-393K
• 9V akku
• mini SPDT -kytkin (kierrätin AM/FM -kytkimen vanhasta transistoriradiosta)

Tärkein komponentti on induktanssi, korkealaatuinen ferriittisydän ja alhainen vastus ovat pakollisia, jotta se pysyy pienenä ja saadaan hyvä resonanssipiirin laatukerroin.

Vaihe 3: Piirin kuvaus ja koodi

Sovellettaessa piirustuksessa esitettyä LC -piirin kaavaa L = 39mH ja C = 22nF tuloksena oleva taajuus on noin 5,4 kHz, mikä on riittävän lähellä vakioarvoa 5,3 kHz. LC-säiliötä ohjaa H-sillan invertteri, joka koostuu moottorin kuljettajan IC L293 kahdesta puolisillasta 1 ja 2. Kantoaaltotaajuus generoidaan TINY85 -mikrokontrollerilla, joka myös ohjaa HR: ää simuloivaa moduloivaa signaalia. Analogiseen tuloon A1 kiinnitetyn Trimpotin avulla sykettä voidaan muuttaa noin 40: stä 170 bpm: iin (lyöntiä minuutissa) - mikä todellisissa olosuhteissa katsotaan riittäviksi useimmille harrastusurheilijoille. Koska siltaa täytyy ohjata kahdella vastakkaisella neliöaallolla (ja koska minulla oli rajallinen tieto ATTiny's Assembler -koodista, pystyin generoimaan vain yhden), käytin puolikylmää 3 invertterinä.

Näitä yksinkertaisia tehtäviä varten sisäinen kello @ 16 MHz on riittävä, mutta mittailin etukäteen siruni tarvittavan kalibrointikertoimen ja asetin sen komentoriville "OSCCAL" asennusosassa. Luonnoksen lataamiseen ATTiny -laitteeseen käytin Arduino Nanoa, joka oli ladattu ArduinoISP -koodilla. Jos et tunne näitä kahta vaihetta, verkossa on tonnia esimerkkejä. Jos joku on kiinnostunut, kehitin omat versiot, jotka voin toimittaa pyynnöstä. Liitetty ATTiny -koodi:

Vaihe 4: Piirin kokoaminen

Kotelossa oli jo 5 mm reikä yläkannessa, joka oli täydellinen Ledille, ja minun piti porata vain toinen 6 mm reikä, joka oli linjassa ensimmäisen kanssa, trimpotin akselille. Järjestin komponenttien asettelun siten, että akku pysyy paikallaan trimpotin ja TO-220-jännitesäätimen välissä ja estyy tukevasti yläkanteen liimatulla vaahtomuovilla.

Kuten ehkä huomaat, induktanssi on asennettu vaakasuoraan, t.i. akselinsa suuntaisesti levyn kanssa. Tämä oletetaan, että vastaanottimen induktanssi on myös samaan suuntaan. Joka tapauksessa optimaalisen lähetyksen varmistamiseksi varmista aina, että molemmat akselit ovat yhdensuuntaisia (eivät välttämättä samalla avaruustasolla) eivätkä kohtisuorassa toisiinsa nähden.

Kokoonpanon lopussa tarkista kaikki piiritestauslaitteella kytkennät huolellisesti.

Vaihe 5: Testaa piiri

Piirin paras testityökalu on HR -vastaanottimen kello:

1. Aseta kello CardioSimin viereen.
2. Aseta trimpot keskiasentoon ja kytke laite päälle.
3. Punaisen LED -valon pitäisi alkaa vilkkua noin 1 sekunnin välein (60 bmp). Tämä osoittaa, että LC -resonaattorisäiliö on oikein jännitteinen ja toimii. Jos näin ei ole, tarkista kaikki liitännät ja hitsauskohdat.
4. Jos kello ei käynnisty automaattisesti, kytke kello päälle manuaalisesti.
5. Kellon pitäisi alkaa vastaanottaa mitattu syke.
6. Käännä trimpot pääteasentoon molempiin suuntiin tarkistaaksesi koko sykealueen (+/- 5% toleranssi aluerajoista on siedettävä)

Kaikki vaiheet näkyvät oheisessa videossa

Vaihe 6: Varoitus

Huomaa viimeisenä turvallisuusohjeena, että tässä yksinkertaisessa muodossa toteutettu LFMC ei salli osoittaa eri yksiköitä samalla kenttäalueella, mikä tarkoittaa, että jos sekä CardioSim että todellinen mittausvyö lähettävät signaalit samaan vastaanottimeen vastaanotin juuttuu, ja tulokset ovat arvaamattomia.

Tämä voi olla vaarallista, jos aiot parantaa fyysistä suorituskykyäsi ja maksimoida ponnistuksesi mitatun sykkeen perusteella. CardioSim on tarkoitettu käytettäväksi vain muiden yksiköiden testaamiseen, ei harjoitteluun!

Siinä kaikki, kiitos, että luit Instructableni, mikä tahansa palaute on tervetullutta!