Ардуино көмегімен дене-ультрадыбыстық сонография: 3 қадам (суреттермен)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2025-01-23 14:51

Сәлеметсіз бе!

Менің хоббиім мен қызығушылығым - физикалық жобаларды жүзеге асыру. Менің соңғы жұмысымның бірі - ультрадыбыстық ультрадыбыстық. Әдеттегідей, оны ebay немесе aliexpress арқылы алуға болатын бөлшектермен мүмкіндігінше қарапайым етуге тырыстым. Сонымен, қарапайым заттармен қаншалықты алысқа бара алатынымды қарастырайық …

Мені бұл біршама күрделі және қымбат жоба шабыттандырды:

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

Міне, менің жобама қажет бөліктер:

негізгі бөліктері:

• бояудың қалыңдығын 40 долларға өлшеуге арналған өлшеуіш: ebay бояу қалыңдығының өлшегіші GM100
• немесе 33 долларға 5 МГц түрлендіргіші: ebay 5 МГц түрлендіргіші
• arduino 12 долларға төленеді: edu arduino төлемі
• 11 доллар үшін 320x480 пиксельді дисплей: 320x480 arduino дисплейі
• симметриялы +9/GND/-9V үшін 9V/1A екі қуат көзі
• ультрадыбыстық гель: ультрадыбыстық гель: 10 долларлық ультрадыбыстық гель

таратқыш үшін:

• 5 АҚШ доллары үшін 100В кернеуге арналған түрлендіргіш: 100В күшейткіш түрлендіргіші
• 2 долларға 100В күшейткіш-түрлендіргіш үшін 12-15В жеткізетін жалпы қадамдық түрлендіргіш: XL6009 күшейту-түрлендіргіші
• LM7805 кернеу реттегіші
• монофлоп-IC 74121
• mosfet-драйвер ICL7667
• IRL620 mosfet: IRL620
• конденсаторлар 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1µF (1x электролиттік), 47µF (1x электролиттік), 20 мкФ (200В үшін 1 x электролиттік), 100 нФ (200В үшін 2х MKP: 100nF20µF)
• 3kOhm (0,25W), 10kOhm (0,25W) және 50Ohm (1W) резисторлар
• 10 кОм потенциометр
• 2 дана. C5 ұясы: 7 АҚШ доллары C5 ұясы

қабылдағыш үшін:

• 3 дана. AD811 операциялық күшейткіші: ebay AD811
• 1 дана. LM7171 операциялық күшейткіші: ebay LM7171
• 5 x 1 nF конденсатор, 8 x 100nF конденсатор
• 4х10 кОм потенциометр
• 1 x 100 кОм потенциометр
• 0,25 Вт резисторлар 68 Ом, 330 Ом (2 дана), 820 Ом, 470 Ом, 1,5 кОм, 1 кОм, 100 Ом
• 1N4148 диодтары (2 дана)
• 3.3В зенер диод (1 дана)

1-қадам: Менің таратқыш және қабылдағыш тізбектері

Сонография - медицинада денені қараудың өте маңызды әдісі. Принцип қарапайым: таратқыш ультра дыбыстық импульстарды жібереді. Олар денеге таралады, ішкі мүшелерден немесе сүйектерден шағылысады да, қабылдағышқа оралады.

Менің жағдайда бояу қабаттарының қалыңдығын өлшеу үшін GM100 өлшеуішін қолданамын. Шынында да, денемді қарауға арналмағанмен, мен сүйектерімді көре аламын.

GM100 таратқышы 5 МГц жиілікте жұмыс істейді. Сондықтан ұзындығы 100-200 наносекунд болатын өте қысқа импульстарды жасау керек. 7412-монофлоп осындай қысқа импульстарды жасауға қабілетті. Бұл қысқа импульстар ICL7667-mosfet-драйверіне өтеді, ол IRL620 қақпасын басқарады (назар аударыңыз: мосфет 200В дейінгі кернеуді басқара алуы керек!).

Егер қақпа қосылған болса, таратқыш-пьезоға 100В-100нФ-конденсатор разрядтары және -100В теріс импульс қолданылады.

GM100 басынан алынған ультрадыбыстық эхо жылдам OPA AD820 3 сатылы күшейткішке түседі. Үшінші қадамнан кейін сізге дәл түзеткіш қажет. Осы мақсатта мен LM7171 жұмыс күшейткішін қолданамын.

Назар аударыңыз: Мен дупонт-сымды контурмен (? Мен неге екенін түсінбеймін, бірақ егер сіз менің ультрадыбыстық сканерімді қалпына келтіруге тырыссаңыз, оны тексеруіңіз керек.

2-қадам: Arduino бағдарламалық жасақтамасы

Шағылған импульстар микроконтроллерде сақталуы және көрсетілуі керек. Микроконтроллер жылдам болуы керек. Сондықтан мен ардуиноны таңдаймын. Мен аналогты оқу кодтарының екі түрін қолданып көрдім (қосымшаларды қараңыз). Біреуі жылдамырақ (бір конверсияға шамамен 0,4 мкс), бірақ мен аналогты кірісте оқыған кезде сол мәнді 2-3 есе алдым. Екіншісі біршама баяу (бір конверсияға 1 мкс), бірақ қайталанатын мәндердің кемшілігі жоқ. Мен біріншісін таңдадым …

Қабылдау тақтасында екі қосқыш бар. Бұл қондырғылармен сіз өлшеуді тоқтатып, екі түрлі уақыт негізін таңдай аласыз. Бірі 0-ден 120 мкс-қа дейінгі, екіншісі 0-ден 240 микске дейінгі аралықты өлшеуге арналған. Мен мұны 300 мәнді немесе 600 мәнді оқу арқылы түсіндім. 600 мән үшін бұл екі есе көп уақытты алады, бірақ мен әрбір екінші аналогтық мәнді аламын.

Кіріс жаңғырықтары arduino аналогты-кіру порттарының бірімен оқылады. Зенер-диод портты тым жоғары кернеуден қорғауы керек, себебі arduino тек 3,3 В дейінгі кернеуді оқи алады.

Әр аналог-кіріс-мәні 0-ден 255-ке дейінгі мәнге айналады. Бұл мәнмен дисплейде сұр түсті төртбұрыш пайда болады. Ақ-жоғары сигнал/жаңғырықты, қою сұр немесе қара-төмен сигналды/жаңғырықты білдіреді.

Ені 24 пиксель және биіктігі 1 пиксель болатын төртбұрыштарды салуға арналған кодтағы сызықтар

үшін (i = 0; i <300; i ++) {

мәндер = карта (мәндер , 0, 4095, 0, 255);

myGLCD.setColor (мәндер , мәндер , мәндер );

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

}

Бір секундтан кейін келесі баған сызылады …

3 -қадам: Нәтижелер

Мен алюминий-цилиндрлерден су толтырылған шарлар арқылы денеме дейінгі әр түрлі заттарды қарадым. Эхо-денені көру үшін сигналдардың күшеюі өте жоғары болуы керек. Алюминий цилиндрлері үшін төменгі күшейткіш қажет. Суреттерге қараған кезде терінің және сүйегімнің жаңғырығы анық көрінеді.

Бұл жобаның сәттілігі мен сәтсіздігі туралы не айта аламын. Дененің ішіне осындай қарапайым әдістермен және әдетте осы мақсатқа арналмаған бөлшектермен қарауға болады. Бірақ бұл факторлар нәтижені шектейді. Сіз коммерциялық шешімдермен салыстырғанда мұндай айқын және жақсы құрылымдалған суреттерді ала алмайсыз.

Бірақ бұл ең бастысы, мен оны сынап көрдім және бар күшімді салдым. Сізге бұл нұсқаулық ұнады деп үміттенемін және бұл сізге кем дегенде қызықты болды.

Егер сіз менің басқа физика жобаларымды қарағыңыз келсе:

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

басқа физика жобалары: