Մարմնի ուլտրաձայնային սոնոգրաֆիա Arduino- ով. 3 քայլ (նկարներով)

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Բարեւ Ձեզ!

Իմ հոբբին և կիրքը ֆիզիկայի նախագծերի իրականացումն է: Իմ վերջին աշխատանքներից մեկը ուլտրաձայնային սոնոգրաֆիայի մասին է: Ինչպես միշտ, ես փորձեցի հնարավորինս պարզեցնել այն մասերով, որոնք կարող եք ձեռք բերել ebay- ում կամ aliexpress- ում: Այսպիսով, եկեք նայենք, թե որքան հեռու կարող եմ գնալ իմ պարզ իրերով…

Ինձ ոգեշնչեց այս մի փոքր ավելի բարդ և թանկ նախագիծը.

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

Ահա այն հատվածները, որոնք ձեզ անհրաժեշտ կլինեն իմ նախագծի համար.

հիմնական մասերը.

• ներկի հաստությունը 40 ԱՄՆ դոլար չափելու չափիչ. ebay ներկի հաստության չափիչ GM100
• կամ ընդամենը 5 ՄՀց փոխարկիչ 33 ԱՄՆ դոլարով. ebay 5 ՄՀց փոխարկիչ
• arduino Պարտք 12 ԱՄՆ դոլարով. ebay arduino Պայմանագրով
• 320x480 պիքսելանոց ցուցադրում 11 ԱՄՆ դոլարով ՝ 320x480 arduino էկրան
• երկու 9V/1A սնուցման աղբյուր սիմետրիկ +9/GND/-9V մատակարարման համար
• ուլտրաձայնային գել սոնոգրաֆիայի համար `10 ԱՄՆ դոլար ուլտրաձայնային գել

հաղորդիչի համար.

• 5-USD- ի համար անհրաժեշտ 100 Վ լարման փոխարկիչ. 100 Վ լարման փոխարկիչ
• սովորական բարձրացման փոխարկիչ, որը մատակարարում է 12-15V 100V-boost-converter- ի համար 2 ԱՄՆ դոլարով. XL6009 խթանման փոխարկիչ
• LM7805 լարման կարգավորիչ
• monoflop-IC 74121
• mosfet-վարորդ ICL7667
• IRL620 mosfet: IRL620
• կոնդենսատորներ 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1µF (1x էլեկտրոլիտիկ), 47µF (1x էլեկտրոլիտիկ), 20 μF (1 x էլեկտրոլիտիկ 200 Վ -ի համար), 100 nF (2x MKP 200V- ի համար ՝ 100nF20µF)
• 3kOhm (0.25W), 10kOhm (0.25W) և 50Ohm (1W) դիմադրիչներ
• 10 կՕմ պոտենցիոմետր
• 2 հատ C5- վարդակներ `7 ԱՄՆ դոլար C5 վարդակից

ստացողի համար.

• 3 հատ AD811 գործառնական ուժեղացում. Ebay AD811
• 1 հատ LM7171 գործառնական ուժեղացուցիչ ՝ ebay LM7171
• 5 x 1 nF կոնդենսատոր, 8 x 100nF կոնդենսատոր
• 4 x 10 kOhm պոտենցիոմետր
• 1 x 100 կՕմ պոտենցիոմետր
• 0.25 Վտ դիմադրիչներ 68 Օմ, 330 Օմ (2 հատ), 820 Օմ, 470 Օմ, 1.5 կՕմ, 1 կՕմ, 100 Օմ
• 1N4148 դիոդներ (2 հատ)
• 3.3 Վ զեներային դիոդ (1 հատ)

Քայլ 1: Իմ հաղորդիչ և ընդունիչ սխեմաները

Սոնոգրաֆիան բժշկության մեջ շատ կարևոր միջոց է ՝ մարմնի ներսը դիտելու համար: Սկզբունքը պարզ է. Հաղորդիչը ուղարկում է ուլտրաձայնային իմպուլսներ: Նրանք տարածվում են մարմնի մեջ, արտացոլվում են ներքին օրգաններով կամ ոսկորներով և հետ են գալիս ընդունիչի մոտ:

Իմ դեպքում ես օգտագործում եմ GM100 չափիչը `ներկի շերտերի հաստությունը չափելու համար: Թեև իրականում նախատեսված չէ մարմնի ներսը նայելու համար, ես կարողանում եմ տեսնել իմ ոսկորները:

GM100- հաղորդիչն աշխատում է 5 ՄՀց հաճախականությամբ: Հետևաբար, դուք պետք է ստեղծեք շատ կարճ իմպուլսներ ՝ 100-200 նանո վայրկյան երկարությամբ: 7412-մոնոֆլոպը ունակ է նման կարճ իմպուլսներ ստեղծել: Այս կարճ իմպուլսները գնում են դեպի ICL7667-mosfet-driver, որը քշում է IRL620- ի դարպասը (ուշադրություն.

Եթե դարպասը միացված է, 100V-100nF- կոնդենսատորը լիցքաթափվում է, և հաղորդիչ-պիեզոյի վրա կիրառվում է -100V բացասական զարկերակ:

GM100 գլխից ստացված ուլտրաձայնային արձագանքները գնում են 3 աստիճանի ուժեղացուցիչ արագ OPA AD820 արագաչափով: Երրորդ քայլից հետո ձեզ հարկավոր է ճշգրիտ ուղղիչ: Այդ նպատակով ես օգտագործում եմ LM7171 գործառնական ուժեղացուցիչ:

Ուշադրություն դարձրեք. Ես ստացել եմ լավագույն արդյունքները, երբ կրճատում եմ ճշգրտիչ ուղղիչի մուտքը դուպոնտ-լարային հանգույցով (? Միացումում): Ես իսկապես չեմ հասկանում, թե ինչու, բայց դուք ստիպված կլինեք ստուգել այն, եթե փորձեք վերակառուցել իմ ուլտրաձայնային-սկաները:

Քայլ 2: Arduino- ծրագրակազմ

Արտացոլված իմպուլսները պետք է պահվեն և ցուցադրվեն միկրոկոնտրոլերի կողմից: Միկրոկոնտրոլերը պետք է արագ լինի: Հետևաբար, ես ընտրում եմ arduino due- ն: Ես փորձել եմ երկու տարբեր տիպի արագ անալոգային-կարդալու կոդեր (տես հավելվածները): Մեկն ավելի արագ է (մոտ 0.4 μs մեկ փոխակերպման համար), բայց անալոգային մուտքում կարդալիս ես նույն արժեքը ստացել եմ 2-3 անգամ: Մյուսը մի փոքր ավելի դանդաղ է (1 μs մեկ փոխակերպման համար), բայց չունի կրկնվող արժեքների թերությունը: Ես ընտրել եմ առաջինը…

Ընդունիչ-տախտակի վրա կա երկու անջատիչ: Այդ նստվածքներով դուք կարող եք դադարեցնել չափումը և ընտրել երկու տարբեր ժամանակային հիմքեր: Մեկը չափման ժամանակների համար `0-ից մինչև 120 մկ, իսկ մյուսը` 0-ից մինչև 240 մկս: Ես դա հասկացա ՝ կարդալով 300 արժեք կամ 600 արժեք: 600 արժեքների համար դա երկու անգամ ժամանակ է պահանջում, բայց հետո ես վերցնում եմ ամեն երկրորդ անալոգային արժեքը:

Մուտքային արձագանքները կարդացվում են arduino- ի անալոգային-մուտքային պորտերից մեկով: Enեներ-դիոդը պետք է պաշտպանի նավահանգիստը չափազանց բարձր լարման դեպքում, քանի որ arduino- ն կարող է կարդալ միայն մինչև 3.3 Վ լարման:

Յուրաքանչյուր անալոգային-մուտքային արժեք այնուհետև փոխակերպվում է 0-ի և 255-ի միջև ընկած արժեքի: Այս արժեքով էկրանին գծվելու է հետագա մոխրագույն գույնի ուղղանկյուն: Սպիտակը նշանակում է բարձր ազդանշան/արձագանք, մուգ մոխրագույնը կամ սևը նշանակում է ցածր ազդանշան/արձագանք:

Ահա ծածկագրի տողերը `24 պիքսել լայնությամբ և 1 պիքսել բարձրությամբ ուղղանկյունները գծելու համար

համար (i = 0; i <300; i ++) {

արժեքներ = քարտեզ (արժեքներ , 0, 4095, 0, 255);

myGLCD.setColor (արժեքներ , արժեքներ , արժեքներ );

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

}

Մեկ վայրկյան հետո հաջորդ սյունակը գծվելու է…

Քայլ 3: Արդյունքներ

Ես ուսումնասիրել եմ տարբեր առարկաներ `ալյումին-բալոններից` ջրով լցված փուչիկներով մինչև իմ մարմինը: Մարմնի արձագանքները տեսնելու համար ազդանշանների ուժեղացումը պետք է լինի շատ բարձր: Ալյումինե բալոնների համար ավելի ցածր ուժեղացում է անհրաժեշտ: Երբ նայում եք նկարներին, հստակորեն տեսնում եք արձագանքները մաշկից և ոսկորիցս:

Այսպիսով, ինչ կարող եմ ասել այս նախագծի հաջողության կամ ձախողման մասին: Հնարավոր է մարմնի ներսում նայել նման պարզ մեթոդներով և օգտագործել մասեր, որոնք սովորաբար նախատեսված չեն այդ նպատակով: Բայց այս գործոնները նույնպես սահմանափակում են արդյունքները: Առևտրային լուծումների համեմատ դուք չեք ստանում այդպիսի հստակ և լավ կառուցվածք ունեցող նկարներ:

Բայց սա ամենակարևորն է, ես դա փորձել եմ և արել եմ հնարավորը: Հուսով եմ, որ ձեզ դուր եկան այս հրահանգները և այն ձեզ համար առնվազն հետաքրքիր էր:

Եթե ցանկանում եք դիտել իմ ֆիզիկայի մյուս նախագծերը.

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

ֆիզիկայի ավելի շատ նախագծեր ՝