Кардиограф своими руками – Юрий Бурда. Компьютерная приставка — кардиограф — Практические конструкции. — Радиоэлектроника в медицине. — Каталог статей и схем

Электрокардиограф «Сделай сам»

Бродя по интернету, часто натыкаешься на изобретения «домашних мастеров» — то прибор для ионизации воды, то лампу кварцевую «своими руками». Но чтоб карманный электрокардиограф, да еще- собственными руками…

Автор: Егошкин Николай,  к.т.н., г. Рязань

Рассматривается простой кардиограф, умещающийся в кармане и обеспечивающий регистрацию электрокардиограммы (частоты пульса), температуры и положения тела человека. Эти параметры запоминаются на карте памяти micro SD, откуда в последствии могут быть переписаны на персональный компьютер (ПК) и при помощи специальной программы отображены в виде графиков (привязанных к времени и дате съемки) для детального изучения.

Устройство разрабатывалось для изучения поведения человека во сне, но может быть также полезно спортсменам и медикам. Начинающих радиолюбителей заинтересует схема регистрации биотоков (когда источником сигнала становится человеческое тело) и пример применения широко распространенных карт памяти SD для сохранения разнородной информации.

Принципиальная схема кардиографа приведена на рис. 1.



Рис 1 — Принципиальная схема простого кардиографа

На элементах DA1, DA2, DA3 собран усилитель кардиосигнала. Это обычный УНЧ с дифференциальным входом и высоким входным сопротивлением [1]. К входам усилителя E+ и E- подключается пара электродов, закрепленных на теле в области сердца для съема исходного кардиосигнала. Элементы DA1.1 и DA1.2 работают как повторители, обеспечивающие высокое входное сопротивление. Инструментальный усилитель [2] DA3 усиливает сигнал примерно в 6 раз (коэффициент задается резистором  R4) перед подачей на АЦП микроконтроллера DD1. 

Помимо полезного сигнала биологического происхождения на электродах E+ и E- присутствуют синфазные помехи (прежде всего 50 Гц от осветительной сети), амплитуда которых в тысячи раз превышает полезный сигнал. Для их подавления используется «активная земля» [3]: на теле закрепляется третий электрод E0, на который с выхода DA2.1 в противофазе подаётся синфазная составляющая входного сигнала. Её выделение выполняет сумматор на R1 и R2, а DA2.1 – усиление и инверсию. Благодаря такой своеобразной отрицательной обратной связи величина синфазных помех резко снижается, и далее они эффективно подавляются DA3.  Для формирования опорного напряжения (средней точки) для ОУ DA2.1 и DA3 используются элементы R6, R7, С1, С2, DA2.2.

Для измерения температуры и положения тела к микроконтроллеру DD1 по двухпроводному интерфейсу I2C подключены интегральные датчики температуры ВК1 и ускорения ВК2. Спецификация шины I2C реализуется программно. Резисторы R8 и R10 служат нагрузками линий интерфейса. Резисторы R9, R11, также как R5, R12, R14, R15 защищают выводы микроконтроллера и периферии от перегрузок при сбоях МК (в отлаженное устройство их можно не устанавливать).

Питание акселерометра BK2 осуществляется через диод VD1, который снижает напряжение питания BK2 на 0.7 в, чтобы напряжение «свежезаряженного» Ni-MH аккумулятора GB1 (4.2 в) не превышало паспортного значения для BK2  MMA7455LT (3.6 в). Положение тела определяется по проекции силы тяжести на оси чувствительности BK2, что например позволяет четко различить следующие положения тела: стоя, лежа на спине, на животе, на левом или на  правом боку. По изменению ускорения фиксируется двигательная активность.

Функционирование устройства как единого целого осуществляется под управлением микроконтроллера DD1. Сразу после подачи питания устройство работает в режиме записи: DD1 выполняет периодический опрос датчиков BK1 и BK2, измерение частоты на входе CCP1 и оцифровку кардиосигнала. Объединенный информационный поток записывается в файл на карту памяти micro SD (разъем X1),  а также выдаётся в ПК по интерфейсу RS-232 (разъем X2) для контроля и визуализации. Командой с компьютера можно остановить запись и перевести устройство в режим скачивания сохраненных файлов.

Сохранение  информации осуществляется на карте памяти micro SD [4, 5], которая подключается через разъем X1. В процессе работы карта может потреблять до 100 мА (в импульсе), создавая мощные помехи по питанию, поэтому она запитана от источника GB1 напрямую, а остальная схема через RC — фильтр R16 C5.

От использования стандартной файловой системы FAT на карте SD пришлось отказаться: она не устойчива к внезапному исчезновению питания, а памяти МК не достаточно для буферизации поступающих в реальном времени данных. Разработан альтернативный формат хранения информации.  Запись на карту осуществляется последовательно, сектор за сектором. Четырехбайтный номер первого свободного сектора EmptyPos, в который должна осуществляться запись новых данных, хранится в EEPROM микроконтроллера. После записи очередного сектора номер EmptyPos инкрементируется.

В каждом секторе SD-карты (размером 512 байт) наряду с полезными данными сохраняется сигнатура и 4-байтный номер первого сектора файла. Таким образом, хотя данные на карту пишутся строго последовательно, они структурированы в виде файлов, рис. 2. Логика получения списка всех файлов реализуется программой на персональном компьютере; при этом предпринимаются дополнительные меры по контролю и коррекции ошибок.


Рис 2 — Механизм последовательной записи файлов на SD-карту

Вместо привычных операций форматирования (при установке новой SD-карты) и удаления файлов (при исчерпании объема карты) пользователем выполняется операция установки EmptyPos на начальный сектор с номером 65536. Первые 65536 секторов карты не используются ради сохранения существующей на карте «настоящей» файловой системы. 

Устройство соединяется с компьютером по интерфейсу RS-232 через разъем X2. Резистор R13 ограничивает ток через вывод RX МК в условиях, когда напряжение входного сигнала выше напряжения питания МК. Сигналы на разъёме X2 имеют уровни TTL, поэтому непосредственно подключать компьютер к разъему X2 нельзя! Следует использовать готовый переходник USB-COM от сотового телефона (обычно такие переходники имеют уровни TTL) или изготовить такой переходник самостоятельно на базе микросхемы FT232R по типовой схеме [6]. В крайнем случаем можно собрать преобразователь уровней в TTL на микросхеме MAX232 или по схеме на рис. 3.  Через разъем X2 (контакты 5 и 8) может также осуществляться зарядка аккумулятора GB1.

Скорость обмена устройства с компьютером фиксированная: 57600 бод. Только для ускорения переписывания файлов с SD — карты в ПК скорость может быть повышена до 460800, 806400 или 921600 бод (если компьютер их поддерживает). Выдача данных при этом осуществляется МК программно на вывод RC0 (а выход TX отключается).



Рис. 3 — Простой преобразователь ТТЛ – RS-232

Для работы с устройством разработана специальная программа для ПК (файл программы EKG_SD_2010.exe прилагается), которая позволяет визуализировать кардиограмму и показания датчиков во время записи, считывать с SD-карты список файлов и копировать нужные на компьютер, сохранять кардиосигнал в стандартном формате WAVE PCM, обрабатывать записи с целью выделения R-зубцов [1] и расчета частоты пульса, визуализировать и сохранять в унифицированном формате полученные временные зависимости. Более подробно работа с программой описана в прилагаемом «руководстве оператора» EKG_SD_2010.doc.

МК DD1 измеряется частоту сигнала на выводе 13, что можно использовать для подключения к устройству дополнительных датчиков. Частота сигнала не должна превышать 8 КГц (относительная погрешность измерения не хуже 10-6, период измерения ~ 0.25 сек).

Детали и конструкция. В качестве DA1 и DA2 можно применять любые ОУ широкого применения, работоспособные в диапазоне питающих напряжений от 2.7 до 4.2 в. Инструментальный  усилитель DA3 заменим обычным ОУ, включенным по схеме на рис. 4. Однако при этом желательно подобрать близкими сопротивления резисторов R18 и R19, R20 и R21 (а также R1 и R2).

Для микроконтроллера DD1 должна быть предусмотрена панелька. В него следует занести программу из прилагаемого файла EKG_SD_Pic.hex («фьюзы» хранятся внутри прошивки).



Рис. 4 — Функциональная замена DA3 AD623

Устройство может работать без SD — карты или датчиков BK1 и BK2 с соответствующим снижением функциональности. Это позволяет начинающим радиолюбителям упрощать устройство по своему усмотрению без необходимости изменения прошивки DD1 или программ для компьютера. Например, если надо только наблюдать биотоки в реальном времени, а запись на SD-карту не требуется, то карту (как и дополнительные датчики) можно не устанавливать.

В качестве разъема X1 для подключения micro SD-карты используется переходник micro SD ® SD (они продаются вместе с micro SD картами). Контакты переходника аккуратно лудят, после чего подсоединяют к схеме короткими проводками МГТФ-0.05. На рис. 5 показана нумерация и обозначения контрактов для макро SD — карты (т.е. переходника). Желательно применять карты SD class 4 и выше (из-за малого объема памяти МК максимальная задержка записи одного сектора должна быть меньше 40 мс). Поддерживаются карты HC (ёмкостью ³ 4 Гб).


Рис. 5 — Нумерация контактов обычной SD-карты (переходника)

Разъем X2 – типа DB9F или более миниатюрный (подходящий к применяемому переходнику COM-USB).

Датчик температуры BK1 фиксируется на теле пластырем, а к основной схеме подключается 4-мя свитыми в жгут проводами МГТФ-0.05 длиной до 50 см.

Монтаж акселерометра BK2 MMA7455LT (размерами  3´5´1 мм) требует определенной ловкости. Проше всего приклеить датчик к плате контактами вверх и подпаять к схеме проволочками 0.1 мм. Конденсаторы С3, С4 должны стоять в непосредственной близости от ВК2. По задумке датчик должен сохранять достаточно постоянное положение относительно торса (или другой выбранной части тела). Чтобы достичь этого, BK2 можно расположить либо в корпусе кардиографа, либо сделать выносным, подключив к основной схеме проводами также как BK1.

Электроды E+, E-, E0 – металлические кружки Æ 10 мм из титана, которые закрепляются в области сердца пластырем. Для экспериментов можно использовать мелкие монеты – но от длительного контакта с телом они начинают ржаветь! Подключаются электроды неэкранированными проводами МГТФ-0.05 (по возможности провода к E+ и E- следует скрутить, а вокруг обвить провод к E0).

Электрод E0 крепится в любом месте (например, приблизительно  между E+ и E-). В медицине используют специальные схемы расположения  электродов на теле и соответствующие методики анализа кардиограмм [1, 7]. Однако для определения частоты пульса электроды E+ и E- можно располагать в области сердца достаточно произвольно, лишь бы наблюдались достаточно четкие импульсы положительной полярности (как на рис. 6). Кардиосигнал также можно снимать с рук, но импульсы при этом слабее (и их автоматическое выделение затруднительно).  



Рис. 6 — Пример исходного кардиосигнала

Питается устройство от аккумулятора на 3.6 в. Потребляемый ток зависит от SD-карты и в среднем составляет 20-30 мА. Емкость GB1 более 400 мА/час выбирается исходя из требуемого времени записи (8 — 12 часов). Следует отметить, что напряжение свежего аккумулятора доходит до 4.2 в, превышая установленный предел для SD-карты (3.6 в). Однако практика показала, что они повышенное напряжение выдерживают.

Налаживание. Цифровая часть схемы в налаживании не нуждается. После инициализации SD-карты через 1-2 сек от включения SA1 на выходе TX DD1 должен появиться сигнал передачи потока данных в ПК. Если теперь соединить ПК к устройством и выбрать в программе EKG_SD_2010.exe правильный COM-порт, на экране должны отображаться состояние записи, номер сектора EmptyPos, показания датчиков BK1, BK2 и график оцифрованного кардиосигнала. Далее следует нажать кнопку «СТОП» и выполнить «форматирование». Успех выполнения этих операции свидетельствует о корректной связи устройства с ПК. Нажатием кнопки «Инициализация» проверяется, правильно ли устройство опознаёт SD-карту.

Пока электроды E+, E-, E0 никуда не подключены, исправный усилитель кардиосигнала должен «ловить» (а компьютер отображать) сигнал помехи 50 Гц от сети. При замыкании между собой E+, E-, E0, амплитуда помехи должна резко уменьшаться, причем на выводе 6 DA3 должна быть примерно половина питающего напряжения.

Далее электроды E+, E-, E0 крепят к телу и пытаются засечь импульсы, коррелированные с ударами сердца. При проблемах следует обеспечить увлажнение кожи в месте контакта с электродом и варьировать их положение в поисках лучшего сигнала. Можно также увеличить усиление DA3, уменьшив сопротивление R4.

Источник: cxem.net 

PS: если обойтись без «плясок с бубнами», можно приобрести готовое и красивое решение за чуть более чем 6000 руб:

Портативный электрокардиограф продается в интернет- магазине!

Полезная статья? Поделитесь с друзьями из соцсетей!

Возврат к списку

www.medcom.ru

Самодельный кардиограф (несколько вариантов) | Хочу себе дом! 16+

В сборе это выглядит так:


4
.Программа: ECG_USB_SND.llb (Labview 5.0) EXE- вариант ( Опробовано под XP, VISTA , Windows 7 )

5. Для отладки аппаратуры можно имитировать сигнал с помощью ГЕНЕРАТОРА-ИМИТАТОРА загрузив в него файл образца одного периода сигнала
например такой: ECG_1_282_76_9.dat (zip) (кардиосигнал с частотой 76,9 ударов/мин + 50Гц помеха)
Это обычный текстовый файл но, т.к. генератор предназначен для имитации сигналов датчиков 4-х тактного двигателя ось Х должна быть от 0 до 720 град,
а частоту ударов сердца нужно задавать в генераторе в оборотах в минуту . Обязательно 76.9 иначе сигнал помехи будет не равен 50 Гц.
По соседнему каналу рекомендую пустить прямоугольный сигнал со скважностью около 5% для контроля искажений.

Для работы с SOUND — платой использованы материалы этого сайта

К сожалению USB и SOUND варианты создают *.bin файлы с разной частотой оцифровки сигнала.
Если в ECG_USB_SND.llb это можно исправить в программе то ЕХЕ вариант прошит жестко на 48000/32 выборок в сек.
В случае работы со штатной звуковой платой вам придется найти переходные конденсаторы в канале микрофонного входа
(обычно 1 на входе и 1 в усилителе микрофона) и увеличить их емкость до десятков микрофарад.

3. Кардиограф на базе bluetooth гарнитуры с микросхемой BC31A223A (От телефонов Sony Ericsson):

1. Подготовка гарнитуры.
Заключается в отключении микрофона путем удаления конденсатора C10, вывода на разъем дифф входа
микрофонного усилителя микросхемы ( MIC_N и MIC_P ) и напряжения VOUT (2,7V) для питания подключаемых к разему усилителей.
Как это было сделано показано на рисунке ниже.
Телефон гарнитуры решил пока не трогать для того чтобы использовать по его прямому назначению.

2. Установка драйверов BLUETOOTH имеющих поддержку гарнитуры.
В моем случае не подошли следующие драйвера:

Microsoft — он не поддерживает профиль работы с гарнитурой

Widcomm — он не распознал оба моих USB-Bluetooth устройства

Остановился на Bluesoleil — Поставил версию BlueSoleil 6.4.314.3

Вопрос достаточно проблемный поэтому кому-то возможно придется решать его по другому.

После этого можно начинать эксперименты.

На данный момент имеются следующие результаты:

Максимальный входной сигнал имеет размах +/- 32мВ при 15 битах разрешения и частотой оцифровки 8кГц что позволяет снимать кардиограмму
при подключении электродов через разделительный конденсатор к контактам MIC_N и MIC_P выведеным на внешний разъем.
Пример картинок приведены на рисунке.

Связь оказалась достаточно некачественной. Довольно часто проходят помехи или разрывы потока, что проявляется в виде импульсной помехи.
Так что мониторирование ЭКГ по Холтеру через Bluetooth-гарнитуру, похоже, невозможно.

После обычной процедуры подключения гарнитуры кардиограмму можно записать удобным вам способом в *.wav файл
для дальнейшей обработки или воспользоваться приведенной выше программой Кардиографа на базе звуковой USB платы

4. Кардиограф на базе PSoC (Programmable System-on-Chip) от Cypress Semiconductor.

Если существует такая прекрасная вещь как PSoC , то можно попробовать собрать кардиограф например на CY8CKIT-014 PSoC® 5 FirstTouch™ Starter Kit

Проект для PSoC Creator 1.0 : ECG.ZIP

Кроме КИТа понадобится простой усилитель (например приведенный выше усилитель для звуковой платы (вывод 5 — заземлить и уменьшить к-т усиления).
Выглядеть может например так:

Задачи решаемые устройством(пока):
1.Оцифровка сигнала 12-битным АЦП (2 байта) с частотой 1кГц

2.Отключаемая фильтрация сигнала (LP_cutoff = 30Hz или выше)

3.Непрерывная отправка 2-х байтных отсчетов АЦП в COM-порт (побайтно: младший-старший пакетами по 64байта).

Поскольку это начальный (надеюсь) вариант то программа для PC — простая гляделка:

ECG_PSoC.exe — .EXE вариант
ECG_PSoC.llb — .llb вариант (LabVIEW 5.0)

_________________________________________________________________

Если совсем не хочется делать свою аналоговую часть, то можно обойтись и тем что есть в PSoC :
От себя придется добавить 3 резистора и 2 конденсатора.
Выглядеть может так:

Проект для PSoC Creator 1.0 : ECG_PGA.zip

Можно использовать указаную выше гляделку, тлоько масштаб по оси х будет неверным.

Реальный сигнал, снятый на человеке выглядит так:

Хотелось бы сделать индикацию на LCD и запись на SD-card, но, мне это пока не по зубам….

5. Имитатор кардиосигнала на базе PSoС4 (Programmable System-on-Chip)


Устройство предназначено для облегчения отладки устройств

путем создания сигналов, имитирующих реальный сигнал датчиков.

В данном варианте зто кардиосигнал.

Конструкция явно избыточная, но это делалось для освоения работы с

дисплеем 2.2″ Serial SPI TFT Color LCD Module Display 240X320 w/ PCB Adpater / SD Socket

Проект для PSoC Creator 3.0 : TFT240x320_ECG_Simulator.zip

Файлы для SD_карты к проекту: SD_Files.zip

 

hochusebedom.ru

Кардиограф на Arduino своими руками

Покопавшись в гугле, можно найти самый распространенный и простой способ замерить пульс — фотоплетизмографию. Подсвечиваем капилляры под кожей инфракрасным излучением. Кровь, проходит по капиллярам толчками, синхронно с биениями сердца. При этом меняется количество отраженного инфракрасного излучения, которое мы принимает фототранзистором. В место подсвечивания и отражения может использоваться просвечивание на сквозь (мочки уха или пальца). Можно даже найти несколько вариантов схем, например вот эту. Однако во всех их используются операционные усилители, а их под рукой не нашлось. Зато под рукой оказалась плата Arduino Due, у которой точность АЦП 12 бит против 10 у прочих.

Методом научного подбора была собрана простенькая схема:

В качестве датчика использовал то что было — сборку TCRT5000. Что бы обойтись без усиления пришлось достаточно агрессивно настроить рабочую точку фототранзистора. Сразу оговариваюсь, что на обычной Arduino без дополнительного усиления может не взлететь из-за меньшей чувствительности АЦП. Схема была спаяна на макетке, на которой из холодной сварки(не заменимая в быту вещь) был слеплен пальцеприемник.

Так же в закромах нашелся дисплей ILI9341 (TFT01-22SP). Он рассчитан на логический уровень 3,3 В, как и Arduino Due, так что дополнительное согласование не понадобилось. Распиновка:

 

SCK — D8

SDI (MOSI) — D9

D/C — D10

RST — D11

CS —D12

VCC — 5v

GND — GND

LED — 3.3v

 

Для общения с дисплеем использовалась удобная библиотека UTFT.

Далее небольшая программа с простейшей фильтрацией цифрового потока данных.

Ну и собственно что из всего перечисленного получилось (в середине видео Arduino не повис, просто перезагрузил для демонстрации):

 

 

 

Автор: DIMOSUS

robo-hunter.com

Электрокардиограф и монитор частоты сердечных сокращений


В данном проекте мы создадим портативный электрокардиограф и монитор частоты сердечных сокращений. Разумеется, устройство можно использовать в медицинских целях.

ПРИМИТЕ ВО ВНИМАНИЕ: Во избежание опасности поражения электрическим током, используйте только источник батарейного питания. Электроды изолированы от общей схемы с помощью измерительного усилителя, однако все равно соблюдайте крайнюю осторожность. Создатель устройства не несет ответственность за возможные несчастные случаи.

Схема устройства очень простая, ее можно разместить на односторонней плате.

Шаг 1: Список компонентов



— (1) Измерительный усилитель INA128

— (1) Операционный усилитель серии 741

— (1) Микроконтроллер Arduino Uno

— (1) ЖК-дисплей 16×2

— (1) Стабилизатор 7805

— (1) Мини-динамик сопротивлением 8 Ом

— (1) Ультраяркий светодиод (В проекте используется 10 мм светодиод)

— (1) Диод 1N3064

— (2) 9В батарея с коннекторами

— Макетная плата

— Проволочные перемычки

Резисторы:

— (2) 100 Ом, 1/4 Вт

— (1) 470 Ом, 1/4 Вт

— (1) 1 кОм, 1/4 Вт

— (2) 10 кОм, 1/4 Вт

— (2) 100 кОм, 1/4 Вт

— (1) 1 МОм, 1/4 Вт

Конденсаторы:

— (1) 10 нФ

— (1) 47 нФ

Для электродов:

— Один метр провода

— Антистатический браслет

— Медицинский пластырь

— Фольга

— (2) скребки

— Гель для душа (как замена для геля для снятия электрокардиограмм)

Опциональный компонент:

-Осциллограф, для отображения ЭКГ.

Шаг 2: Создание схемы



Ниже представлено схемное решение данного проекта. Два электрода подключаются к входам 2 и 3 измерительного усилителя INA128. Дополнительный электрод сравнения (антистатический браслет, размещается на вашей правой ноге) подключается к земле. Это позволит использовать в проекте неэкранированный кабель.

Наилучший сигнал снимается после фильтра нижних частот (между двумя резисторами величиной 100 кОм). Я предполагаю в этой точке подключать щуп осциллографа для демонстрации картинки, хотя осциллограф можно использовать и для проверки других контрольных точек.

Шаг 3: Загрузка программного кода в Arduino

Загрузите прикрепленные файлы на ваш компьютер, откройте в среде разработки arduino IDE, подключите ваш arduino, и загрузите скетч!

Шаг 4: Изготовление электродов


Надежно прикрепите две скребки на кончики пары оголенных проводников. Отрежьте кусочки фольги требуемого размера и прикрепите к скребкам. У вас должно получиться так, как показано на фото. Вы можете поэкспериментировать с конструкцией для получения наилучших результатов.

Когда все готово, нанесите некоторые количество геля на электроды и используйте медицинский пластырь для надежного прикрепления к грудной клетке.

Шаг 5: Размещение электродов и проверка работоспособности устройства!



Наденьте антистатический браслет на правую ногу и подключите к заземлению.

Поместите электроды на грудную клетку и разместите так, чтобы получить наилучший сигнал. Это займет некоторое время, из-за флуктуации электрического соединения.

Ниже показано видео работы электрокардиографа:
https://www.youtube.com/watch?v=85wpkerNxlk

В качестве эксперимента можно помещать электроды в различные места тела, чтобы получить другой сигнал. Профессиональные электрокардиографы используют 10 электродов для создания карты сигналов. На фото видно приблизительное расположение электродов. Данная конфигурация работает безукоризненно, поскольку я выбрал вентрикулярные всплески для измерения частоты.

Также вы можете увидеть шумовые сигналы, вызванные движением мышц, поскольку электроды улавливают подобные сигналы. Если вы хотите избавиться от подобных сигналов, тогда не шевелитесь!

По материалам сайта

electronics-lab.ru

Простейший кардиограф на Arduino / Хабр


Привет Хабр, сейчас будем мерить пульс.

Покопавшись в гугле, можно найти самый распространенный и простой способ замерить пульс — фотоплетизмографию. Подсвечиваем капилляры под кожей инфракрасным излучением. Кровь, проходит по капиллярам толчками, синхронно с биениями сердца. При этом меняется количество отраженного инфракрасного излучения, которое мы принимает фототранзистором. В место подсвечивания и отражения может использоваться просвечивание на сквозь (мочки уха или пальца). Можно даже найти несколько вариантов схем, например вот эту. Однако во всех их используются операционные усилители, а их под рукой не нашлось. Зато под рукой оказалась плата Arduino Due, у которой точность АЦП 12 бит против 10 у прочих.
Методом научного подбора была собрана простенькая схема:
Собственно схема
В качестве датчика использовал то что было — сборку TCRT5000. Что бы обойтись без усиления пришлось достаточно агрессивно настроить рабочую точку фототранзистора. Сразу оговариваюсь, что на обычной Arduino без дополнительного усиления может не взлететь из-за меньшей чувствительности АЦП. Схема была спаяна на макетке, на которой из холодной сварки(не заменимая в быту вещь) был слеплен пальцеприемник.
Так же в закромах нашелся дисплей ILI9341 (TFT01-22SP). Он рассчитан на логический уровень 3,3 В, как и Arduino Due, так что дополнительное согласование не понадобилось. Распиновка:

SCK — D8

SDI (MOSI) — D9

D/C — D10

RST — D11

CS —D12

VCC — 5v

GND — GND

LED — 3.3v

Для общения с дисплеем использовалась удобная библиотека UTFT
Далее небольшая программа с простейшей фильтрацией цифрового потока данных ссылка на проект
Ну и собственно что из всего перечисленного получилось (в середине видео Arduino не повис, просто перезагрузил для демонстрации):
Картинка

habr.com

Проблемы самостоятельной сборки кардиографа — от читателя сайта

Хотим выразить благодарность Дмитрию из Владивостока за то, что он не только собрал самостоятельно домашний USB кардиограф , но и добрался описать все трудности, с которыми он столкнулся. Отметим, что автор приведенных ниже строк ни разу не обратился к разработчикам, а все проблемы успешно разрешил сам. Далее приводим лишь его слова с некоторыми нашими комментариями.

Дмитрий, г. Владивосток:

«Авторам, несомненно, делает честь такой большой труд, выложенный в открытом доступе.
Поделюсь и я перипетиями процесса сборки. Проблемы выкладываю в порядке их появления.
1. Трансформатор. Оказалась проблемой приобрести указанный сердечник с каркасом. Заменой ему оказался дроссель энергосберегающей лампы, содержащий необходимый, в нашем двухтактном случае, зазор в магнитопроводе. Подобрал сердечник с одинаковым сечением (средней ножки буквы Ш). Намотал снятым с него же проводом.»

Комментарий разработчиков:

«В России сердечники и каркасы радиолюбителю приобрести довольно трудно, как, впрочем, и другие радиодетали. Исключение составляют лишь г. Москва и Санкт-Петербург. В Москве трансформаторы EPCOS B66413GX187, каркасы и скобы можно купить в магазине РИВ-электроника. В Санкт-Петербурге  — в Северо-западной лаборатории. Проблема для самостоятельной сборки одна — обычно в подобных магазинах нельзя купить лишь один трансформатор — действуют ограничения либо на сумму минимального заказа, либо на количество позиций. Решить эту проблему можно достаточно просто — заказать все детали для кардиографа у одного поставщика.
Если, всё же, не получается приобрести указанные компоненты трансформатора, его можно изготовить практически на любом ферритовом сердечнике с относительной магнитной проницаемостью 2000 или выше. Можно и на колечке, можно в чашке. Поскольку топология двухтактная (пуш-пул в чистом виде), зазор в сердечнике вовсе не нужен (либо придется мотать больше провода чтобы компенсировать дефицит индуктивности первички). Для расчета используйте рабочую частоту 200 кГц, напряжение первичной обмотки 5В, вторичных — по 7В, мощность 500 мВт.»

Дмитрий, г. Владивосток:
«2. Диодные сборки. Собрав устройство, не стал устанавливать FT232 и ATMEGA48, решив разобраться в начале с питанием. Оказалось не зря. При включении TL494 стала ощутимо греться, трансформатор попискивал (что уже хорошо), а с напряжениями получилась полная абракадабра. Виновниками оказались диодные сборки BAT54S Оказалось вместо S, в магазине дали C. А это две большие разницы. После замены сборок все стало на места.»

Комментарий разработчиков:

«Все совершенно верно, диодные сборки BAT54S и BAT54C разные, нужно внимательно проверять наименования деталей при покупке. BAT54S состоит из двух последовательно соединенных диодов Шоттки, BAT54С — из встречно включенных с общим катодом. По поводу осознанной замены деталей в кардиографе уже отвечали здесь.»

Дмитрий, г. Владивосток:
«3. Программирование. Разобравшись с питанием, установил FT232 и ATMEGA48. Приобрел дешевый программатор USBASP почитав в нете, скачал AVRDUDE, но поигравшись пришел к выводу, что для начала она трудновата (одна ошибка в командной строке и прощай 400р за МЕГУ). Остановился на ее графической версии SinaProg. Запустил — вот незадача. Она видит другие контроллеры (до которых смог добраться) но не видит МЕГУ.»

Комментарий разработчиков:

«Рекомендуем использовать в качестве программатора ucGoZilla. Его достоинством является работа по протоколу STK500, что позволяет прошивать микроконтроллеры из качественных сред разработки с простым и понятным интерфейсом пользователя (Atmel Studio или CodeVisionAVR).»

Дмитрий, г. Владивосток:

«Провозившись я зашел в тупик. Купил вторую мегу. Поставил на макетную плату. Много чего делал. Результат 0. Оказалось при выставлении программатора USBASP, SinaProg автоматом выставляет порт USB (что естественно) и скорость программирования. Вот это оказалось причиной. В выпадающем окне необходимо выставить скорость BC1200. После этого дело пошло. К достоинствам SinaProg можно отнести считывание сигнатуры контроллера и русифицированное выставление фьюзов. Для тех, кому тяжело их понимание, при помощи русских наименований фьюзов появляется возможность выставления фьюзов по словесным комментариям автора, расположенным в ответах на распространенные вопросы. Можно выставить фьюзы и ориентируясь на значения битов из скриншотов, выложенной автором настройки программатора.»

Комментарий разработчиков:

«В ближайшее время опишем процесс прошивки более подробно.»

Дмитрий, г. Владивосток:
«4. FT232. После программирования диод у контроллера, как и положено, циклически замигал. Хорошо. А вот FT232 работать не захотела. Переустановил драйвера на более раннюю версию (эта версия есть там, где описано лечение поддельной FT232). USB заработало. Новая проблема — оно стало отключаться, сообщая, что устройство потребляет сильно много. У знакомого программиста узнал, что эта проблема не редка. По его совету поперетыкал в разные гнезда USB. Помогло.»

Комментарий разработчиков:

«Вы купили контрафактную микросхему FT232RL и имеете полное право высказать свое негодование поставщику. К слову, эти микросхемы лучше действительно на АЛИ не покупать, скорее всего будет подделка, которая работать не будет. Проблема с применением «лечения» состоит в том, что кардиограф будет работать только на Вашем компьютере и больше нигде — опять нужна будет процедура лечения. Да и на Вашем ПК микросхема будет работоспособна «до поры до времени», а точнее, до рокового обновления Винды, которая обновит Ваш драйвер FTDI. Поэтому, лучше найдите неподдельную FT232RL (как это сделать, к сожалению, мы доподлинно не знаем — теперь сразу же при покупке новой партии просто проверяем их в работе) и замените её на плате.
Относительно потребления, то оно должно быть не так уж и велико — типичное значение силы тока по цепи +5В от разъема USB не превышает 100 мА. Скорее всего, повлиял не очень удачный сердечник для трансформатора. Для дросселей используют феррит с низкой проницаемостью, да еще зазор…»

Дмитрий, г. Владивосток:

«Надеюсь, что написанное кому-то поможет.»

Комментарий разработчиков:

«Еще раз спасибо за такое подробное описание самостоятельной сборки USB кардиографа!»

Кардиограф своими руками, схема кардиографа, собрать кардиограф самостоятельно, усилитель биопотенциалов, кардиограф-конструктор

vdd-pro.ru

USB кардиограф – Моя автоматика

 

Кому это надо?

Вероятно, Вы очень оригинальный человек, если попали на эту страничку. Согласитесь, не так и много людей ищут бытовой электрокардиограф или кардиограф для дома!
Да и как может быть этот прибор бытовым, если цена на него не опускается ниже тысячи долларов!? Вот мы и решили, последовав примеру наших иностранных единомышленников создать современный, высокотехнологичный прибор действительно доступный простым смертным (как по стоимости, так и по простоте работы с ним), а не только лишь отнюдь небедным частным клиникам и специально подготовленному персоналу. Что, собственно, мы и сделали. Конечно же, современный кардиограф — это очень серьезный прибор, ведь его разработка требует массы знаний в области микроэлектроники, программирования, вычислительной математики, медицины, соблюдения ряда жестких требований по электробезопасности. Конечно же, мы не намерены останавливаться на достигнутом и продолжаем совершенствование нашего комплекса.

Если Вас интересуют специфические функции, связанные с анализом кардиограмм — дайте нам знать и мы постараемся их реализовать.

Сотрудничество

То, что мы сейчас представляем Вашему вниманию — уже не первая версия ЭКГ, и не вторая :-). И мы отладили её так хорошо, что не способны своими силами вынудить функционировать некорректно, и нам нужна Ваша помощь.  Пожалуйста, оставляйте свои отзывы и впечатления. Этим Вы поможете сделать систему лучше.

А если у Вас возникло желание сотрудничать с нами в развитии кардиографа и его распространении — мы будем рады Вашей инициативе и окажем максимальное содействие, чтобы наше общее дело было несомненно взаимовыгодно и полезно.

История разработки

Первый анонс
Отладка приставки

В сентябре 2011 года появилась обновленная версия приставки и ПО. Прошивка идет под номером 6, работает с ECG Control 1.2.

В декабре 2012 года вышло очередное обновление прошивки (v.8) и ПО (v.2.0).

В декабре 2016 года прошивка снова была доработана с учетом пожеланий пользователей (ученых-исследователей).

В марте 2017 года мы выпустили новую обновленную версию — прибор для регистрации ЭКГ стал чувствительнее, более компактным и симпатичным (по нашему скромному мнению).

Программа ECG Control

Чтобы оценить возможности программы по просмотру и анализу кардиограмм, скачайте нашу программу и установите её.
В архиве с программой есть примеры записей кардиограмм, распакуйте их в удобное для доступа место.  Теперь Вы можете открыть их в программе, и опробовать её в работе.

Для комфортной работы с программой ECG Control требуется компьютер с операционной системой Windows XP, 7, 8, 10, и тактовой частотой процессора не менее 900 МГц. Этим требованиям в наши дни удовлетворяют практически все современные, даже самые маленькие компьютеры типа «нетбук».

Техническая документация

Всё для самостоятельного изготовления электрокардиографа — схема, печатная плата, прошивка микроконтроллера, на что нужно обратить внимание при изготовлении приставки к компьютеру.

Условия использования

Без ограничений для некоммерческого или личного использования, а также, если Вы собираетесь продавать  собранное Вами устройство своим друзьям и знакомым.

ВНИМАНИЕ!

Программа ECG Control и USB приставка-кардиограф не сертифицированы и не будут проходить государственную сертификацию в качестве медицинского оборудования! Не используйте их в медицинских учреждениях и во всех случаях, где требуется применение сертифицированных медицинских приборов.

USB кардиограф «ECG Lite» — только для личного использования, и, по моему убеждению, должен оставаться доступным бесплатно для всех желающих изготовить её самостоятельно (что несовместимо с сутью сертификации).

Желаю Вам крепкого здоровья и успехов во всех добрых начинаниях!
домашний кардиограф, портативный кардиограф, купить кардиограф для животных, ветеринарный кардиограф, купить электрокардиограф для дома, http экг диагностика аритмий, Электрокардиограф личный, ЭКГ для себя,

кардиограф купить ЭКГ купить Электрокардиограф для дома купить Регистрировать ЭКГ дома Кардиофлешка купить Кардиограф дома ЭКГ дома USB ЭКГ USB кардиограф USB Электрокардиограф усб экг усб кардиограф усб Электрокардиограф, ЭКГ домашний, ЭКГ на дому, кардиограф для дома

vdd-pro.ru