Realizzazione di un circuito amplificatore Stethescope

Il post spiega come realizzare un circuito amplificatore elettronico per stetoscopio per consentire una riproduzione ad alto volume udibile dei battiti cardiaci che viene diagnosticato. L'articolo rivela anche come lo stesso possa essere applicato all'interno di un cellulare tramite un circuito wireless. L'idea è stata richiesta dal dottor Ankit.

Requisiti principali

1. Vorrei chiederti di aiutarmi con il seguente circuito 'Uno stetoscopio elettronico'.
2. Significato: un normale stetoscopio è un dispositivo utilizzato per ascoltare la respirazione e i suoni cardiaci. Un tubo di gomma cavo è collegato ad un'estremità a un diaframma a forma di disco (posto sopra il paziente) e l'altra estremità è collegata a forma di Y all'orecchio dell'ascoltatore.
3. Poiché la respirazione e il suono del cuore creano leggere vibrazioni, queste fanno vibrare il diaframma e quindi il suono viene amplificato nel disco e udibile attraverso il tubo fino all'altra estremità.
4. Negli ospedali, spesso c'è rumore di altre apparecchiature, quindi i suoni deboli trasmessi dallo stetoscopio sono a volte impercettibili e le diagnosi importanti mancano all'ascoltatore.

L'obiettivo:

• È richiesto un circuito che raccolga le vibrazioni sonore dal diaframma dello stetoscopio e le converta in segnali elettronici che vengono poi amplificati e possono essere ascoltati attraverso un altoparlante abbastanza forte da non richiedere il collegamento alle orecchie e nessun suono viene perso (anche da meno professionisti esperti).
• La batteria utilizzata può essere piccola e leggera da 4,5 V o 6 V (come quelle utilizzate nella torcia a led ricaricabile) OPPURE tramite power bank mobili poiché lo stetoscopio deve essere portatile e facile da trasportare allo stesso tempo evitando collegamenti a presa a muro per l'alimentazione.
• Come miglioramento di questo circuito - Se possibile, il circuito può derivare l'alimentazione direttamente da un telefono Android E di nuovo, se possibile, i segnali di uscita possono essere visualizzati come un grafico nello schermo Android.
• Poiché non vi è alcun contatto diretto con le orecchie, ciò eviterà anche l'infezione crociata delle orecchie, come talvolta accade quando uno stetoscopio viene utilizzato da più utenti.

Il design

Il suono di un battito cardiaco può essere estremamente debole e quindi non può essere ascoltato senza un dispositivo minimo adatto come uno stetoscopio.

Uno stetoscopio è un dispositivo di base che si basa sulla raccolta e sul trasferimento delle vibrazioni dell'aria attraverso un tubo nelle orecchie dell'utente.

Le vibrazioni sono causate dai battiti del cuore sul diaframma di rilevamento dello stetoscopio quando viene portato in prossimità del torace dove si trova il cuore, e il movimento del diaframma imposta la colonna d'aria all'interno del tubo in un corrispondente movimento vibrante push-pull

Ciò significa sicuramente che anche se la vibrazione dell'aria o la vibrazione sonora generata dal cuore potrebbe essere abbastanza piccola ma è abbastanza forte da essere ascoltata senza l'ausilio di un dispositivo elettrico, il che implica che il suono potrebbe essere sufficientemente forte da essere amplificato usando un audio amplificatore, perché se un orecchio nudo può sentire queste piccole vibrazioni, anche l'amplificatore MIC.

Produrre il battito cardiaco in altoparlante

Per riprodurre il suono su un altoparlante, il segnale deve essere amplificato in modo significativo e anche nel corso deve essere opportunamente elaborato per rimuovere eventuali disturbi associati.

Lo schema circuitale dell'amplificatore stetoscopio elettronico proposto è progettato utilizzando due stadi, uno costituito dal circuito di controllo del tono basato sull'amplificatore operazionale e lo stadio dell'amplificatore integrato appropriato.

Lo stadio di controllo del tono è costruito attorno all'opamp 741 e con l'aiuto delle reti RC associate e dei potenziometri. Il potenziometro superiore controlla il limite di bassa frequenza, mentre il potenziometro inferiore viene utilizzato per controllare il limite di frequenza superiore. Entrambi questi vasi possono essere impostati in modo appropriato per ottenere la migliore chiarezza del suono possibile.

Oltre all'elaborazione del suono, lo stadio operazionale funge anche da preamplificatore per elevare l'ampiezza molto bassa degli impulsi del battito cardiaco a un livello adatto per l'ingresso dell'amplificatore di potenza. Ciò consente all'amplificatore di potenza di raccogliere i segnali al di sopra del livello minimo rilevabile richiesto e di amplificarlo in modo ottimale sugli altoparlanti.

MIC come sensore principale

Lo stadio di rilevamento principale di questo circuito elettronico dello stetoscopio è formato da un MIC a elettrete che può essere visto configurato all'ingresso dello stadio di controllo del tono tramite una rete RC.

Per consentire al MIC di rilevare i segnali del battito cardiaco minuto, il microfono è racchiuso in un tubo di gomma con un imbuto di gomma come l'apertura della bocca.

Si suppone che l'apertura simile a un imbuto sia attaccata al torace del paziente appena sopra l'area del cuore per consentire al MIC di rilevare il suono concentrato della frequenza cardiaca e convertirlo in impulsi elettrici pulsanti proporzionalmente minuti.

Il circuito operazionale risponde a questi segnali e lo elabora in modo appropriato secondo l'impostazione dei potenziometri del filtro passa basso e passa alto.

Il segnale finalizzato viene applicato all'ingresso dell'amplificatore di potenza configurato attorno al circuito dell'amplificatore TDA2003 che è in grado di generare una forte amplificazione di 10 watt su un altoparlante da 8 ohm.

Il potenziometro tra l'uscita del 741 e l'ingresso TDA determina il volume del suono e può essere regolato per lo stesso.

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Un'alternativa più semplice (utilizzando un trasmettitore FM wireless)

Nella richiesta vediamo anche la menzione di un'unità compatibile con telefono Android, che è difficile da ottenere utilizzando il circuito sopra poiché la tensione minima di funzionamento di questo circuito può essere superiore a 12V, quindi non può essere azionato facilmente utilizzando una batteria esistente del cellulare

Un metodo più semplice ma più avanzato per ottenere la funzionalità di un amplificatore elettronico dello stetoscopio con un cellulare è passare al wireless.

Un piccolo circuito trasmettitore FM può essere utilizzato e posizionato vicino al torace del paziente e le pulsazioni cardiache possono essere ascoltate o registrate in modo forte e chiaro su qualsiasi cellulare dotato di radio FM, che è comunemente inclusa in tutti i cellulari standard indipendentemente dal suo livello di sofisticazione.

Il microfono dovrà essere adeguatamente incapsulato all'interno di un tipo di involucro a tubo / imbuto come suggerito nella discussione precedente, in modo che altre forme di disturbo diventino non rilevabili per il MIC.

Una volta che i battiti cardiaci sono stati registrati all'interno del telefono Android, questo può essere facilmente utilizzato con un'app adatta per convertire gli stessi in un formato grafico e per consentire una valutazione più scientifica delle condizioni cardiache del paziente.

La configurazione del circuito dell'amplificatore dello stetoscopio wireless può essere compresa dallo schema seguente

Elenco delle parti

• R1 = 1 M,
• R2 = 2K2,
• R3 = 470 Ohm,
• R4 = 39K,
• R5 = 470 Ohm,
• R6 = 4k7
• R7 = 270K
• C1 = 0,1 uF,
• C2 = 4,7 uF,
• C3, C6 = 0,001 uF,
• C4 = 3,3pF,
• C5 = 10pF,
• C7 = 100uF / 16V
• D1 ---- D4 = 1N4007
• L1 = Vedi testo
• T1, T2 = BC547B,
• T3 = BC557B
• TR1 = trasformatore, 0-9V, 100mA

Feedback dal Sig. Jan

Ho costruito questo progetto e funziona bene come un normale amplificatore, ma non è abbastanza sensibile per raccogliere i battiti del cuore.

Qualche suggerimento su come posso renderlo più sensibile? La tua assistenza sarà molto apprezzata.

Risolvere la query del circuito

La mia risposta: Il design spiegato sopra deve essere ottimizzato correttamente per ottenere i risultati più favorevoli, tuttavia per migliorare il risultato al massimo, un preamplificatore MIC transistorizzato potrebbe essere introdotto in C5, come illustrato nel diagramma seguente, questo dovrebbe si spera che il circuito elettronico dello stetoscopio proposto sia estremamente sensibile e consenta al battito cardiaco di diventare rumoroso.

Gennaio:

Grazie per l'aggiornamento.

Ho apportato le modifiche e devo ammettere che è molto più sensibile, anche se non riesco ancora a rilevare chiaramente un battito cardiaco. Penso che il problema potrebbe essere con il microfono.

Domanda: tutti i microfoni a elettrete sono più o meno uguali o ne hai alcuni più sensibili?

Analisi dei risultati del circuito

Grazie Jan,

I microfoni elettrici sono tutti simili con le loro specifiche secondo me, si comporteranno in modo identico a meno che il dispositivo non sia difettoso o accidentalmente un pezzo duplicato di bassa qualità.

Penso che sarà necessario mettere a punto il circuito per ottenere una corretta risposta ottimale dall'uscita.Per questo prima è necessario sostituire l'altoparlante con una cuffia in modo che il suono basso iniziale non ottimizzato diventi leggermente udibile nelle nostre orecchie.

Una volta acquisito il suono, è possibile iniziare a regolare i potenziometri dei bassi alti fino a quando il suono più favorevole non diventa disponibile nelle cuffie, in seguito, una volta che l'audio è perfetto, le cuffie possono essere sostituite con gli altoparlanti.

Se trovi inadeguato lo stadio dei bassi acuti esistente, puoi sostituirlo con il seguente equalizzatore a 10 stadi e avere accesso a un controllo di ottimizzazione a 10 livelli.

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

I migliori saluti.

Avvertenza: il concetto non è stato verificato per la sua accuratezza e credibilità e l'autore non approva in alcun modo l'uso di questo circuito per gravi diagnosi cardiache. Consultare un personale medico qualificato prima di utilizzare praticamente il circuito spiegato su un paziente.