Arduino yordamida tananing ultratovushli sonografiyasi: 3 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Salom!

Mening sevimli mashg'ulotim va ishtiyoqim - fizika bo'yicha loyihalarni amalga oshirish. Mening oxirgi ishim ultratovushli sonografiya haqida. Har doimgidek, uni ebay yoki aliexpress -dan olishingiz mumkin bo'lgan qismlar yordamida iloji boricha soddalashtirishga harakat qildim. Keling, oddiy narsalarim bilan qanchalik uzoqqa borishim mumkinligini ko'rib chiqaylik …

Menga biroz murakkab va qimmatroq loyiha ilhom berdi:

hackaday.io/project/9281-murgen-open-sourc…

Mana mening loyiham uchun sizga kerak bo'lgan qismlar:

asosiy qismlari:

• bo'yoq qalinligini o'lchash uchun o'lchagich 40 AQSh dollari: ebay bo'yoq qalinligi o'lchagichi GM100
• yoki faqat 5 MGts chastotali 33 AQSh dollari uchun: ebay 5 MGts chastotali
• arduino 12 dollarga to'lanadi: ebay arduino to'lanadi
• 11 AQSh dollari uchun 320x480 pikselli displey: 320x480 arduino displey
• nosimmetrik +9/GND/-9V uchun ikkita 9V/1A quvvat manbai
• sonografiya uchun ultratovushli gel: 10 dollarlik ultratovushli gel

uzatuvchi uchun:

• 5 AQSh dollari uchun zarur bo'lgan 100V uchun bosqichma-bosqich konvertor: 100V kuchaytirgich
• 100 V kuchlanishli konvertor uchun 12-15 V kuchlanishli 2 AQSh dollari: XL6009 boost-konverter
• LM7805 kuchlanish regulyatori
• monoflop-IC 74121
• Mosfet-haydovchi ICL7667
• IRL620 mosfet: IRL620
• 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1µF (1x elektrolitik), 47µF (1x elektrolitik), 20 mF (200V uchun 1 x elektrolitik), 100 nF (200V uchun 2x MKP: 100nF20µF)
• 3kOm (0,25 Vt), 10 kOm (0,25 Vt) va 50 Ohm (1 Vt) rezistorlar
• 10 kOhm potentsiometr
• 2 dona. C5 rozetkalari: 7 dollar C5 soket

qabul qiluvchi uchun:

• 3 dona. AD811 operatsion kuchaytirgichi: ebay AD811
• 1 dona. LM7171 operatsion kuchaytirgichi: eMay LM7171
• 5 x 1 nF kondansatör, 8 x 100nF kondansatör
• 4 x 10 kOm potentsiometr
• 1 x 100 kOm potentsiometr
• 0,25 Vt qarshilik 68 Ohm, 330 Ohm (2 dona), 820 Ohm, 470 Ohm, 1,5 kOm, 1 kOm, 100 Ohm
• 1N4148 diodlari (2 dona)
• 3.3V zener diodi (1 dona)

1-qadam: Mening uzatuvchi va qabul qilgichim

Sonografiya - tibbiyotda tananing ichki ko'rinishini aniqlashning juda muhim usuli. Printsip oddiy: uzatuvchi ultra tovushli pulslarni yuboradi. Ular tanada tarqaladi, ichki organlar yoki suyaklar tomonidan aks ettiriladi va qabul qilgichga qaytadi.

Mening holatimda bo'yoq qatlamlarining qalinligini o'lchash uchun GM100 o'lchagichidan foydalanaman. Men tanaga qarash uchun mo'ljallanmagan bo'lsam ham, men suyaklarimni ko'ra olaman.

GM100 transmitteri 5 MGts chastotada ishlaydi. Shuning uchun uzunligi 100-200 nanosaniyali juda qisqa pulslarni yaratish kerak. 7412-monoflop shunday qisqa pulslarni yaratishga qodir. Bu qisqa pulslar ICL7667-mosfet-drayveriga o'tadi, u IRL620 eshigini boshqaradi (diqqat: mosfet 200V gacha bo'lgan kuchlanishni boshqarishi kerak!).

Agar eshik yoqilgan bo'lsa, kondansatör 100V-100nF tushadi va transmitter-piezoga -100V manfiy impuls qo'llaniladi.

GM100 boshidan olingan ultratovush-aks sadolari tez OPA AD820 bilan 3 bosqichli kuchaytirgichga o'tadi. Uchinchi bosqichdan so'ng sizga aniqlik to'g'rilagich kerak bo'ladi. Buning uchun men LM7171 operatsion kuchaytirgichidan foydalanaman.

E'tibor bering: men dupont-simli halqa bilan aniqlikdagi to'g'rilagichni kiritishni qisqartirganimda (eng yaxshi natijalarga erishdim)? Buning sababini tushunmayapman, lekin agar siz ultratovushli skanerni qayta qurmoqchi bo'lsangiz, buni tekshirishingiz kerak bo'ladi.

2-qadam: Arduino dasturi

Yansıtılan impulslar mikrokontrolör tomonidan saqlanishi va ko'rsatilishi kerak. Mikrokontroller tez bo'lishi kerak. Shuning uchun men arduino -ni tanlayman. Men ikki xil turdagi analog-o'qish kodlarini sinab ko'rdim (qo'shimchalarga qarang). Biri tezroq (har bir konvertatsiya uchun taxminan 0,4 mikron), lekin analog kirishda o'qish paytida men 2-3 barobar qiymatga ega bo'ldim. Ikkinchisi biroz sekinroq (har bir konvertatsiya uchun 1 ms), lekin takroriy qiymatlarning kamchiliklari yo'q. Men birinchisini tanladim …

Qabul qilish panelida ikkita kalit mavjud. Bu joylar yordamida siz o'lchovni to'xtatib, ikki xil vaqt bazasini tanlashingiz mumkin. Biri 0 dan 120 ms gacha, ikkinchisi 0 dan 240 ms gacha bo'lgan o'lchov vaqtlari uchun. Men buni 300 yoki 600 qiymatlarini o'qib angladim. 600 qiymat uchun bu ikki barobar ko'proq vaqtni oladi, lekin keyin men har bir ikkinchi analog qiymatini olaman.

Kiruvchi aks-sadolar arduino analog-kirish portlaridan biri bilan o'qiladi. Zener-diod portni juda yuqori kuchlanishdan himoya qilishi kerak, chunki arduino faqat 3,3 V gacha bo'lgan kuchlanishni o'qishi mumkin.

Keyin har bir analog-kiritish-qiymati 0 dan 255 gacha bo'lgan qiymatga aylanadi. Bu qiymat bilan displeyda yana kulrang-to'rtburchak chiziladi. Oq rang yuqori signal/aks-sadoni, quyuq kulrang yoki qora past signal/aks-sadoni bildiradi.

Bu erda kodning kengligi 24 piksel va balandligi 1 piksel bo'lgan to'rtburchaklar chizish uchun chiziqlar keltirilgan

uchun (i = 0; i <300; i ++) {

qiymatlar = xarita (qiymatlar , 0, 4095, 0, 255);

myGLCD.setColor (qiymatlar , qiymatlar , qiymatlar );

myGLCD.fillRect (j * 24, 15 + i, j * 24 + 23, 15 + i);

}

Bir soniyadan so'ng keyingi ustun chiziladi …

3 -qadam: Natijalar

Men aluminim-silindrlardan tortib, suvga to'lgan sharlar ustidagi tanamgacha bo'lgan turli narsalarni ko'rib chiqdim. Tana aks-sadosini ko'rish uchun signallarning kuchayishi juda yuqori bo'lishi kerak. Alyuminiy tsilindrlar uchun pastroq kuchaytirgich kerak. Suratlarga qaraganingizda, teridan va suyagimdan aks sadolarni aniq ko'rish mumkin.

Xo'sh, bu loyihaning muvaffaqiyati yoki muvaffaqiyatsizligi haqida nima deyishim mumkin. Tananing ichki qismiga shunday oddiy usullar bilan qarash mumkinki, u uchun odatda mo'ljallanmagan qismlardan foydalanish mumkin. Ammo bu omillar ham natijalarni cheklaydi. Siz tijorat echimlari bilan taqqoslaganda aniq va yaxshi tuzilgan rasmlarni olmaysiz.

Lekin bu eng muhimi, men sinab ko'rdim va qo'limdan kelganini qildim. Umid qilamanki, sizga bu ko'rsatma yoqdi va bu siz uchun hech bo'lmaganda qiziqarli bo'ldi.

Agar siz mening boshqa fizika loyihalarimni ko'rib chiqishni xohlasangiz:

www.youtube.com/user/stopperl16/videos?

boshqa fizika loyihalari: