Δημιουργία κυκλώματος ενισχυτή Stethescope

Η ανάρτηση εξηγεί πώς να φτιάξετε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ενισχυτή στηθοσκοπίου για να επιτρέψετε μια δυνατή ακουστική αναπαραγωγή των καρδιακών παλμών που διαγιγνώσκεται. Το άρθρο αποκαλύπτει επίσης πώς μπορεί να εφαρμοστεί το ίδιο σε κινητό τηλέφωνο μέσω ασύρματου κυκλώματος. Η ιδέα ζητήθηκε από τον Δρ Ankit.

Βασικές απαιτήσεις

1. Σας παρακαλώ να με βοηθήσετε με το ακόλουθο κύκλωμα «Ένα ηλεκτρονικό στηθοσκόπιο».
2. Σημασία - Ένα συνηθισμένο στηθοσκόπιο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για να ακούει αναπνοές και καρδιακούς ήχους. Ένας κοίλος λαστιχένιος σωλήνας συνδέεται στο ένα άκρο με διάφραγμα σχήματος δίσκου (τοποθετημένο πάνω από τον ασθενή) και άλλο άκρο συνδεδεμένο ως σχήμα Υ στο αυτί του ακροατή.
3. Καθώς οι ήχοι της αναπνοής και της καρδιάς δημιουργούν μικρές δονήσεις, αυτές κάνουν το διάφραγμα να δονείται και στη συνέχεια ο ήχος ενισχύεται στο δίσκο και ακούγεται μέσω του σωλήνα στο άλλο άκρο.
4. Στα νοσοκομεία, συχνά υπάρχει θόρυβος άλλου εξοπλισμού και ως εκ τούτου οι αδύναμοι ήχοι που μεταδίδονται από το στηθοσκόπιο είναι μερικές φορές ακουστικοί και σημαντική διάγνωση λείπει ο ακροατής.

Ο σκοπός:

• Ζητείται κύκλωμα που λαμβάνει δονήσεις ήχου από το διάφραγμα του στηθοσκοπίου και το μετατρέπει σε ηλεκτρονικά σήματα που στη συνέχεια ενισχύονται και μπορούν να ακουστούν μέσω ενός ηχείου αρκετά δυνατά ώστε να μην απαιτείται σύνδεση με τα αυτιά και να μην χαθεί ήχος (ακόμη και λιγότερο έμπειροι επαγγελματίες).
• Η μπαταρία που χρησιμοποιείται μπορεί να είναι μικρού μεγέθους 4,5V ή 6V (όπως αυτές που χρησιμοποιούνται σε επαναφορτιζόμενη λυχνία φακού) Ή μέσω κινητών τραπεζών ισχύος, καθώς το στηθοσκόπιο πρέπει να είναι φορητό και εύκολο στη μεταφορά ταυτόχρονα, αποφεύγοντας τις συνδέσεις πρίζας για τροφοδοσία ρεύματος.
• Ως βελτίωση αυτού του κυκλώματος - Εάν είναι δυνατόν, το κύκλωμα μπορεί να αντλήσει ενέργεια μέσω ενός τηλεφώνου Android απευθείας ΚΑΙ ξανά, εάν είναι δυνατόν, τα σήματα εξόδου μπορεί να απεικονιστούν ως γράφημα στην οθόνη του Android.
• Δεδομένου ότι δεν υπάρχει άμεση επαφή με τα αυτιά, αυτό θα αποτρέψει επίσης τη διασταυρούμενη μόλυνση των αυτιών, όπως συμβαίνει μερικές φορές όταν ένα στηθοσκόπιο χρησιμοποιείται από πολλούς χρήστες.

Ο σχεδιασμός

Ο ήχος του καρδιακού παλμού μπορεί να είναι εξαιρετικά αδύναμος και ως εκ τούτου δεν μπορεί να ακουστεί χωρίς μια ελάχιστη κατάλληλη συσκευή όπως ένα στηθοσκόπιο.

Ένα στηθοσκόπιο είναι μια βασική συσκευή που βασίζεται στη συλλογή και μεταφορά των δονήσεων αέρα μέσω ενός σωλήνα στα αυτιά του χρήστη.

Οι δονήσεις προκαλούνται από τους καρδιακούς παλμούς στο διάφραγμα ανίχνευσης του στηθοσκοπίου όταν φέρεται σε κοντινή απόσταση από το στήθος όπου βρίσκεται η καρδιά και η κίνηση του διαφράγματος θέτει τη στήλη αέρα μέσα στον σωλήνα σε μια αντίστοιχα δονητική κίνηση push-pull

Αυτό σίγουρα σημαίνει ότι παρόλο που η δόνηση αέρα ή η ηχητική δόνηση που δημιουργείται από την καρδιά θα μπορούσε να είναι αρκετά μικρή, αλλά είναι αρκετά δυνατή για να ακουστεί χωρίς τη βοήθεια ηλεκτρικής συσκευής, πράγμα που σημαίνει ότι ο ήχος μπορεί να είναι αρκετά ισχυρός για να ενισχυθεί χρησιμοποιώντας ήχο ενισχυτής, διότι αν ένα γυμνό αυτί μπορεί να ακούσει αυτές τις μικρές δονήσεις, έτσι μπορεί και ο ενισχυτής MIC.

Παραγωγή καρδιακού παλμού στο Μεγάφωνο

Προκειμένου να αναπαραχθεί ο ήχος μέσω ηχείου, το σήμα πρέπει να ενισχυθεί σημαντικά και επίσης κατά τη διάρκεια της πορείας πρέπει να υποβληθεί σε κατάλληλη επεξεργασία για την απομάκρυνση τυχόν σχετικών διαταραχών.

Το διάγραμμα κυκλώματος του προτεινόμενου ηλεκτρονικού ενισχυτή στηθοσκοπίου σχεδιάζεται χρησιμοποιώντας δύο στάδια, το ένα που αποτελείται από το κύκλωμα ελέγχου τόνου με βάση το opamp και το ολοκληρωμένο στάδιο του κατάλληλου ενισχυτή.

Το στάδιο ελέγχου τόνου είναι χτισμένο γύρω από το opamp 741, και με τη βοήθεια των σχετικών δικτύων RC και των ποτ. Το άνω δοχείο ελέγχει το όριο χαμηλής συχνότητας, ενώ το κάτω δοχείο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του ανώτερου ορίου συχνότητας. Και τα δύο αυτά δοχεία μπορούν να ρυθμιστούν κατάλληλα για την επίτευξη της καλύτερης δυνατής σαφήνειας ήχου.

Εκτός από την επεξεργασία ήχου, το στάδιο opamp λειτουργεί επίσης ως προενισχυτής για την ανύψωση του πολύ χαμηλού πλάτους των παλμών καρδιακού παλμού σε κατάλληλο επίπεδο για την είσοδο του ενισχυτή ισχύος. Αυτό επιτρέπει στον ενισχυτή ισχύος να επιλέγει τα σήματα πάνω από το απαιτούμενο ελάχιστο ανιχνεύσιμο επίπεδο και να τα ενισχύει με τον καλύτερο δυνατό τρόπο στα μεγάφωνα.

Το MIC ως ο κύριος αισθητήρας

Το κύριο στάδιο ανίχνευσης αυτού του ηλεκτρονικού κυκλώματος στηθοσκοπίου σχηματίζεται από ένα ηλεκτρονικό MIC το οποίο μπορεί να φανεί διαμορφωμένο κατά μήκος της εισόδου του σταδίου ελέγχου τόνου μέσω ενός δικτύου RC.

Προκειμένου να επιτρέψει στο MIC να ανιχνεύσει τα λεπτά σήματα καρδιακού παλμού, το μικρόφωνο περικλείεται μέσα σε ένα λαστιχένιο σωλήνα με λαστιχένια χοάνη όπως το άνοιγμα του στόματος.

Το άνοιγμα όπως το χωνί υποτίθεται ότι έχει κολλήσει πάνω από το στήθος του ασθενούς ακριβώς πάνω από την περιοχή της καρδιάς για να επιτρέψει στο MIC να ανιχνεύσει τον συμπυκνωμένο ήχο του καρδιακού ρυθμού και να τον μετατρέψει σε λεπτούς αναλογικά παλμούς.

Το κύκλωμα opamp ανταποκρίνεται σε αυτά τα σήματα και τα επεξεργάζεται κατάλληλα σύμφωνα με τη ρύθμιση των δοχείων φίλτρου χαμηλής διέλευσης και υψηλού περάσματος.

Το τελικό σήμα εφαρμόζεται στην είσοδο του ενισχυτή ισχύος που έχει διαμορφωθεί γύρω από το κύκλωμα ενισχυτή TDA2003, ο οποίος είναι ικανός να παράγει ισχυρή ενίσχυση 10 W σε ένα μεγάφωνο 8 ohm.

Το pot ανάμεσα στην έξοδο 741 και την είσοδο TDA καθορίζει την ένταση του ήχου και μπορεί να ρυθμιστεί για το ίδιο.

Μπορεί επίσης να θέλετε να μάθετε την κατασκευή ενός Κύκλωμα στηθοσκοπίου Bluetooth

Μια απλούστερη εναλλακτική λύση (χρησιμοποιώντας ασύρματο πομπό FM)

Στο αίτημα βλέπουμε επίσης την αναφορά μιας μονάδας συμβατής με τηλέφωνο Android, η οποία είναι δύσκολο να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας το παραπάνω κύκλωμα, καθώς η ελάχιστη τάση λειτουργίας αυτού του κυκλώματος μπορεί να είναι πάνω από 12V, οπότε δεν μπορεί να λειτουργήσει εύκολα χρησιμοποιώντας μια υπάρχουσα μπαταρία κινητού τηλεφώνου

Μια απλούστερη αλλά πιο προηγμένη μέθοδος για την επίτευξη λειτουργικότητας ηλεκτρονικού στηθοσκοπίου με κινητό τηλέφωνο είναι η ασύρματη σύνδεση.

Ένα μικρό κύκλωμα πομπού FM μπορεί να χρησιμοποιηθεί και να τοποθετηθεί κοντά στο στήθος του ασθενούς, και οι καρδιακοί παλμοί μπορούν να ακουστούν ή να καταγραφούν δυνατά και καθαρά σε οποιοδήποτε κινητό τηλέφωνο εξοπλισμένο με ραδιόφωνο FM, το οποίο περιλαμβάνεται συνήθως σε όλα τα τυπικά κινητά τηλέφωνα ανεξάρτητα από το επίπεδο εκλεπτυσμού του.

Το μικρόφωνο θα πρέπει να εγκλωβιστεί κατάλληλα μέσα σε ένα περίβλημα σωλήνα / χοάνης όπως προτείνεται στην προηγούμενη συζήτηση, έτσι ώστε άλλες μορφές διαταραχών να μην είναι ανιχνεύσιμες για το MIC.

Μόλις οι καρδιακοί παλμοί καταγράφονται μέσα στο τηλέφωνο Android, αυτό μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί με μια κατάλληλη εφαρμογή για τη μετατροπή του σε γραφική μορφή και για μια πιο επιστημονική εκτίμηση της καρδιακής κατάστασης του ασθενούς.

Η ρύθμιση του ασύρματου ενισχυτή στηθοσκοπίου μπορεί να γίνει κατανοητή από το ακόλουθο διάγραμμα

Λίστα ανταλλακτικών

• R1 = 1Μ,
• R2 = 2K2,
• R3 = 470 Ωμ,
• R4 = 39Κ,
• R5 = 470 Ωμ,
• R6 = 4k7
• R7 = 270Κ
• C1 = 0,1 uF,
• C2 = 4,7 uF,
• C3, C6 = 0,001uF,
• C4 = 3.3pF,
• C5 = 10pF,
• C7 = 100uF / 16V
• D1 ---- D4 = 1N4007
• L1 = Δείτε το κείμενο
• T1, T2 = BC547B,
• T3 = BC557Β
• TR1 = μετασχηματιστής, 0-9V, 100mA

Σχόλια από τον κ. Jan

Έχω φτιάξει αυτό το έργο και λειτουργεί καλά ως κανονικός ενισχυτής, αλλά δεν είναι αρκετά ευαίσθητο για να τραβήξετε καρδιακούς παλμούς.

Οποιεσδήποτε προτάσεις για το πώς μπορώ να το κάνω πιο ευαίσθητο; Η βοήθειά σας θα εκτιμηθεί πολύ.

Επίλυση του ερωτήματος κυκλώματος

Η απάντησή μου: Ο σχεδιασμός που εξηγήθηκε παραπάνω πρέπει να βελτιστοποιηθεί σωστά, προκειμένου να επιτευχθούν τα πιο ευνοϊκά αποτελέσματα, ωστόσο, προκειμένου να ενισχυθεί το αποτέλεσμα στο μέγιστο, θα μπορούσε να εισαχθεί μια προ-προενισχυμένη MIC στο C5, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα, ελπίζουμε να κάνουμε το προτεινόμενο ηλεκτρονικό κύκλωμα στηθοσκοπίου εξαιρετικά ευαίσθητο και να επιτρέψει στον καρδιακό παλμό να ακούγεται δυνατά.

Ιαν:

Ευχαριστούμε για την ενημέρωση.

Έχω κάνει τις αλλαγές και πρέπει να παραδεχτώ ότι είναι πολύ πιο ευαίσθητο, αν και ακόμα δεν μπορώ να πάρω καθαρά έναν καρδιακό παλμό. Νομίζω ότι το πρόβλημα μπορεί να είναι με το μικρόφωνο.

Ερώτηση: Όλα τα μικρόφωνα electret είναι λίγο πολύ τα ίδια ή έχετε κάποια πιο ευαίσθητα;

Ανάλυση των αποτελεσμάτων κυκλώματος

Ευχαριστώ Jan,

Τα Electret Mics είναι όλα παρόμοια με τις προδιαγραφές τους σύμφωνα με εμένα, θα συμπεριφέρονται πανομοιότυπα εκτός εάν η συσκευή είναι ελαττωματική ή κατά λάθος ένα διπλό κομμάτι χαμηλής ποιότητας.

Νομίζω ότι θα χρειαστεί να τελειοποιήσετε το κύκλωμα για να λάβετε τη σωστή βέλτιστη απόκριση από την έξοδο. Για αυτό πρώτα πρέπει να αντικαταστήσετε το ηχείο με ακουστικά έτσι ώστε ο αρχικός χαμηλός μη βελτιστοποιημένος ήχος να γίνει ελαφρώς ακουστός στα αυτιά μας.

Μόλις αποκτήσετε τον ήχο, μπορείτε να αρχίσετε να προσαρμόζετε τα μπρί του μπάσου έως ότου ο πιο ευνοϊκός ήχος γίνει διαθέσιμος στα ακουστικά, αργότερα μόλις ο ήχος είναι τέλειος, τα ακουστικά μπορούν να αντικατασταθούν με ηχεία.

Εάν βρείτε το υπάρχον στάδιο πρίμων μπάσων ανεπαρκές, μπορείτε να το αντικαταστήσετε με τον ακόλουθο ισοσταθμιστή 10 σταδίων και να αποκτήσετε πρόσβαση σε ένα στοιχείο ελέγχου βελτιστοποίησης 10 επιπέδων.

https://homemade-circuits.com/2013/06/10-band-graphic-equalizer-circuit-for.html

Τις καλύτερες ευχές.

Προειδοποίηση: Η ιδέα δεν έχει επαληθευτεί για την ακρίβεια και την αξιοπιστία της και ο συγγραφέας δεν υποστηρίζει με κανέναν τρόπο τη χρήση αυτού του κυκλώματος για σοβαρή διάγνωση καρδιών. Συμβουλευτείτε έναν εξειδικευμένο ιατρικό προσωπικό πριν χρησιμοποιήσετε το εξηγημένο κύκλωμα σχεδόν σε έναν ασθενή.