Herstellen einer Stetheskopverstärkerschaltung

In diesem Beitrag wird erläutert, wie eine elektronische Stethoskopverstärkerschaltung hergestellt wird, um eine laut hörbare Wiedergabe der diagnostizierten Herzschläge zu ermöglichen. Der Artikel zeigt auch, wie dasselbe innerhalb eines Mobiltelefons über eine drahtlose Verbindung angewendet werden kann. Die Idee wurde von Dr. Ankit angefordert.

Hauptanforderungen

1. Ich möchte Sie bitten, mir bei der folgenden Schaltung 'Ein elektronisches Stethoskop' zu helfen.
2. Bedeutung - Ein gewöhnliches Stethoskop ist ein Gerät, mit dem Atem- und Herzgeräusche abgehört werden. Ein hohler Gummischlauch ist an einem Ende mit einer scheibenförmigen Membran (über dem Patienten angeordnet) und am anderen Ende als Y-Form mit dem Ohr des Hörers verbunden.
3. Da Atem- und Herzgeräusche leichte Vibrationen erzeugen, vibrieren diese das Zwerchfell und dann wird das Geräusch in der Scheibe verstärkt und durch den Schlauch zum anderen Ende hörbar.
4. In Krankenhäusern gibt es häufig Geräusche anderer Geräte, daher sind die vom Stethoskop übertragenen schwachen Geräusche manchmal unhörbar und wichtige Diagnosen werden vom Hörer übersehen.

Das Ziel:

• Es wird eine Schaltung angefordert, die Schallschwingungen von der Membran des Stethoskops aufnimmt und in elektronische Signale umwandelt, die dann verstärkt werden und über einen Lautsprecher so laut zu hören sind, dass keine Verbindung zu den Ohren erforderlich ist und kein Schall übersehen wird (auch nicht weniger) erfahrene Praktizierende).
• Die verwendete Batterie kann eine kleine, leichte 4,5-V- oder 6-V-Batterie sein (wie sie in wiederaufladbaren LED-Taschenlampen verwendet wird) ODER über mobile Powerbanks, da das Stethoskop tragbar und gleichzeitig leicht zu tragen sein muss, wobei Steckdosenanschlüsse für die Stromversorgung vermieden werden müssen.
• Als Verbesserung dieser Schaltung - Wenn möglich, kann die Schaltung die Stromversorgung über ein Android-Telefon direkt und erneut beziehen. Wenn möglich, können die Ausgangssignale als Grafik auf dem Android-Bildschirm angezeigt werden.
• Da kein direkter Kontakt mit den Ohren besteht, wird auch eine Kreuzinfektion der Ohren verhindert, wie dies manchmal der Fall ist, wenn ein Stethoskop von mehreren Benutzern verwendet wird.

Das Design

Der Klang eines Herzschlags kann extrem schwach sein und daher ohne ein geeignetes Mindestgerät wie ein Stethoskop nicht gehört werden.

Ein Stethoskop ist ein Grundgerät, bei dem die Luftschwingungen durch einen Schlauch in die Ohren des Benutzers aufgenommen und übertragen werden.

Die Vibrationen werden durch die Herzschläge auf dem Erfassungsmembran des Stethoskops verursacht, wenn es in die Nähe der Brust gebracht wird, in der sich das Herz befindet, und die Bewegung des Diaphragmas versetzt die Luftsäule im Rohr in eine entsprechende Push-Pull-Vibrationsbewegung

Dies bedeutet sicherlich, dass die Luftschwingung oder die vom Herzen erzeugte Schallschwingung zwar klein genug sein könnte, aber laut genug ist, um ohne die Hilfe eines elektrischen Geräts gehört zu werden, was bedeutet, dass der Schall möglicherweise stark genug ist, um mit einem Audio verstärkt zu werden Verstärker, denn wenn ein nacktes Ohr diese winzigen Vibrationen hören kann, kann auch der Verstärker MIC.

Herzschlag im Lautsprecher produzieren

Um den Ton über einen Lautsprecher wiederzugeben, muss das Signal deutlich verstärkt und auch im Verlauf entsprechend verarbeitet werden, um damit verbundene Störungen zu beseitigen.

Das Schaltbild des vorgeschlagenen elektronischen Stethoskopverstärkers besteht aus zwei Stufen, von denen eine aus der Tonsteuerschaltung auf Opamp-Basis und der integrierten geeigneten Verstärkerstufe besteht.

Die Tonsteuerstufe ist um den Operationsverstärker 741 herum und mit Hilfe der zugehörigen RC-Netzwerke und der Potis aufgebaut. Der obere Poti steuert die untere Frequenzgrenze, während der untere Poti die obere Frequenzgrenze steuert. Beide Töpfe können entsprechend eingestellt werden, um die bestmögliche Klangklarheit zu erzielen.

Neben der Klangverarbeitung wirkt die Opamp-Stufe auch wie ein Vorverstärker, um die sehr niedrige Amplitude der Herzschlagimpulse auf einen für den Leistungsverstärkereingang geeigneten Pegel anzuheben. Dadurch kann der Leistungsverstärker die Signale oberhalb des erforderlichen erfassbaren Mindestpegels aufnehmen und auf den Lautsprechern optimal verstärken.

MIC als Hauptsensor

Die Haupterfassungsstufe dieser elektronischen Stethoskopschaltung wird durch eine Elektret-MIC gebildet, die über ein RC-Netzwerk über den Eingang der Tonsteuerstufe konfiguriert ist.

Damit das MIC die winzigen Herzschlag-Signale erfassen kann, ist das Mikrofon in einem Gummirohr mit einer gummitrichterartigen Mundöffnung eingeschlossen.

Die trichterartige Öffnung soll über der Brust des Patienten direkt über dem Herzbereich stecken, damit das MIC den konzentrierten Herzfrequenzschall erkennen und in winzige, proportional pulsierende elektrische Impulse umwandeln kann.

Die Operationsverstärkerschaltung reagiert auf diese Signale und verarbeitet sie entsprechend der Einstellung der Tiefpass- und Hochpassfiltertöpfe entsprechend.

Das endgültige Signal wird an den Eingang des Leistungsverstärkers angelegt, der um die TDA2003-Verstärkerschaltung herum konfiguriert ist und über einen 8-Ohm-Lautsprecher eine starke Verstärkung von 10 Watt erzeugen kann.

Der Poti zwischen dem 741-Ausgang und dem TDA-Eingang bestimmt die Lautstärke und kann entsprechend eingestellt werden.

Vielleicht möchten Sie auch die Konstruktion eines lernen Bluetooth-Stethoskopschaltung

Eine einfachere Alternative (mit einem drahtlosen FM-Sender)

In der Anfrage sehen wir auch die Erwähnung einer Android-Telefon-kompatiblen Einheit, die mit der obigen Schaltung schwer zu erreichen ist, da die minimale Betriebsspannung dieser Schaltung über 12 V liegen kann, so dass sie nicht einfach mit einem vorhandenen Handy-Akku betrieben werden kann

Eine einfachere und dennoch fortschrittlichere Methode zum Erreichen einer elektronischen Stethoskopverstärkerfunktion mit einem Mobiltelefon ist die drahtlose Verbindung.

Eine kleine FM-Senderschaltung kann verwendet und in der Nähe der Brust des Patienten positioniert werden, und die Herzimpulse können laut und deutlich über jedes Mobiltelefon gehört oder aufgezeichnet werden, das mit einem FM-Radio ausgestattet ist, das üblicherweise in allen Standard-Mobiltelefonen enthalten ist, unabhängig von seiner Komplexität.

Das Mikrofon muss ordnungsgemäß in einem Rohr- / Trichtergehäuse eingekapselt sein, wie in der vorherigen Diskussion vorgeschlagen, damit andere Formen von Störungen für das MIC nicht mehr nachweisbar sind.

Sobald die Herzschläge im Android-Telefon aufgezeichnet sind, kann dies mit einer geeigneten App problemlos verwendet werden, um diese in ein grafisches Format umzuwandeln und eine wissenschaftlichere Beurteilung des Herzzustands des Patienten zu ermöglichen.

Der Aufbau der drahtlosen Stethoskopverstärkerschaltung ist aus dem folgenden Diagramm ersichtlich

Liste der Einzelteile

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

Feedback von Herrn Jan.

Ich habe dieses Projekt erstellt und es funktioniert gut als normaler Verstärker, aber es ist nicht empfindlich genug, um Herzschläge aufzunehmen.

Irgendwelche Vorschläge, wie ich dies sensibler machen kann? Ihre Hilfe wird sehr geschätzt.

Lösen der Schaltkreisabfrage

Meine Antwort: Das oben erläuterte Design muss korrekt optimiert werden, um die günstigsten Ergebnisse zu erzielen. Um jedoch das Ergebnis maximal zu verbessern, könnte bei C5 ein transistorisierter MIC-Vorverstärker eingeführt werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt hoffentlich wird die vorgeschlagene elektronische Stethoskopschaltung extrem empfindlich und der Herzschlag wird laut hörbar.

Jan:

Danke für das Update.

Ich habe die Änderungen vorgenommen und muss zugeben, dass es viel empfindlicher ist, obwohl ich immer noch keinen Herzschlag klar erfassen kann. Ich denke, das Problem könnte am Mikrofon liegen.

Frage: Sind alle Elektretmikrofone mehr oder weniger gleich oder erhalten Sie empfindlichere?

Analyse der Schaltungsergebnisse

Danke Jan,

Electret Mics sind meiner Meinung nach alle mit ihren Spezifikationen ähnlich. Sie verhalten sich identisch, es sei denn, das Gerät ist fehlerhaft oder versehentlich ein doppeltes Stück von geringer Qualität.

Ich denke, Sie müssen die Schaltung fein einstellen, um eine optimale Reaktion des Ausgangs zu erzielen. Dazu müssen Sie zuerst den Lautsprecher durch einen Kopfhörer ersetzen, damit der anfänglich niedrige, nicht optimierte Klang in unseren Ohren leicht hörbar wird.

Sobald Sie den Klang erreicht haben, können Sie mit der Einstellung der Bass-Höhen beginnen, bis der günstigste Klang in den Kopfhörern verfügbar ist. Später, wenn der Ton perfekt ist, können die Kopfhörer wieder durch Lautsprecher ersetzt werden.

Wenn Sie feststellen, dass die vorhandene Bass-Höhenstufe nicht ausreichend ist, können Sie sie durch den folgenden 10-Stufen-Equalizer ersetzen und erhalten Zugriff auf eine 10-Stufen-Optimierungssteuerung.

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

Freundliche Grüße.

Warnung: Das Konzept wurde nicht auf seine Richtigkeit und Glaubwürdigkeit überprüft, und der Autor befürwortet in keiner Weise die Verwendung dieses Schaltkreises für eine ernsthafte Herzdiagnose. Konsultieren Sie ein qualifiziertes medizinisches Personal, bevor Sie den erläuterten Schaltkreis praktisch bei einem Patienten anwenden.