Rheoplethysmograph על טרנזיסטורים. תכנית, תיאור

Rheoplethysmograph על טרנזיסטורים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אלקטרוניקה בחיי היומיום

כאשר מעריכים את מצב מערכת הלב וכלי הדם האנושית, הרפואה המודרנית והביולוגיה משתמשות רבות בטכניקת הראופלתיסמוגרפיה עכבה (רישום שינויים במוליכות החשמלית של גוף האדם). Rheoplethysmography משמש לחקר מחזור הדם המרכזי והפריפריאלי כאחד. היתרון של שיטה זו הוא שהמחקר עצמו כמעט ולא מבצע שינויים במצב האובייקט הנחקר.

ההתנגדות החשמלית בין כל חלקי גוף האדם היא התנגדות נפח מורכבת, שמעגל שווה ערך פשוט שלה עבור זרם חילופין מוצג באיור. 1.

קיבול Se-t מתרחש בין משטחי האלקטרודות והרקמות הסמוכות לחלק הפנימי של העור. לעור, במיוחד לאפיתל, יש התנגדות גבוהה מאוד והוא דיאלקטרי של קבלי Se-t. מקובל להניח שהרקמות השוכבות מתחת לעור הן הומוגניות במבנה. הם מוצגים בצורה של אלמנטים St ו-Rt. הקיבולים של הקבלים Se-t תלויים בתכונות הדיאלקטריות של העור, במצבו (לדוגמה, בלחות) ובאזור האלקטרודות המופעלות.

Reoplethysmograph על טרנזיסטורים
איור 1

גודל הקיבול נקבע על ידי גודל אפקט הקיטוב, שיורד עם התדירות הגוברת. בתדרים מעל 80-100 קילו-הרץ, תופעת הקיטוב כמעט ואינה נצפית, והקיבול של הקבלים St קטן. לכן, אנו יכולים להניח שלמוליכות הרקמה באזור התדרים הללו יש רק מרכיב פעיל.

הערכים האבסולוטיים של ההתנגדות של רקמה חיה אינם יציבים ותלויים במספר סיבות שלעתים קרובות קשה לקחת בחשבון. כתוצאה מכך, הם מעניינים. לא ערכים מוחלטים של התנגדות, אלא השינויים היחסיים שלה מרמה ראשונית כלשהי.

נכון להיום, ניתן להתייחס למוכח כי המוליכות החשמלית של הרקמה החיה נקבעת בעיקר על פי מידת אספקת הדם שלה. זה מוסבר על ידי העובדה שלדם (בעיקר הפלזמה שלו) יש מוליכות חשמלית גבוהה מאוד. לכן, לפי המוליכות החשמלית של רקמה חיה בתדרים גבוהים, אפשר לשפוט את אספקת הדם לאיברים בודדים או לחלקים בגוף. טכניקת המחקר נקראת rheoplethysmography, ולפעמים פשוט rheography.

המכשיר המתואר להלן, הנקרא rheoplethysmograph, מיועד לחקר שינויים מינוריים מהירים במוליכות החשמלית של רקמה חיה, המשקף תנודות דופק באספקת הדם, כמו גם שינויים איטיים (מ-0 הרץ) באספקת הדם, למשל, במהלך הנשימה . Rheoplethysmograph הוא חיבור מבוסס טרנזיסטור נייד עבור כל קרדיוגרף (להקלטת תנודות דופק בזרימת הדם). מהפלט של חיבור זה, ניתן לספק מתח גם למקליט (לדוגמה, H373).

תדר הפעלה 150 קילו-הרץ. מתח מוצא של לפחות 2 mV עם שינוי התנגדות של 50 אוהם. ב-0,1%. טווחי התדרים של מתח המוצא הנלקח ממוצא 1-4 הם 0,2-150 הרץ, וממוצא 2-3 0-150 הרץ.

תרשים מעגלים

עקרון הפעולה של ה-rheoplethysmograph מומחש על ידי דיאגרמת בלוקים (איור 2). אזור הרקמה החיה הנחקרת מחובר לאחת מזרועות הגשר, המופעל באמצעות זרם חילופין בתדר של 150 קילו-הרץ. הגשר מאוזן בצורה כזו שמתח ה-RF באלכסון שלו הוא מינימלי.

Reoplethysmograph על טרנזיסטורים
איור 2

שינויים במוליכות האובייקט הנחקר מובילים לאפנון מתח ה-HF במוצא הגשר על פי חוק השינויים במוליכות החשמלית של האובייקט הנחקר. מתח ה-RF המאופנן מוגבר ומזוהה. כתוצאה מזיהוי, משתחרר מתח מווסת בתדר נמוך, אשר מסופק למכשיר ההקלטה.

התרשים הסכמטי של ה-rheoplethysmograph מוצג באיור. 3. מחולל ה-RF מיוצר על טרנזיסטור T1 לפי מעגל עם משוב קיבולי. המעגל המתנודד כלול במעגל האספנים של הטרנזיסטור, תדר התהודה שלו נקבע על ידי השראות של סליל L1 והקיבול הכולל של הקבלים C2 - C3. עומק המשוב החיובי תלוי ביחס בין הקיבולים של הקבלים C2-C3 וההתנגדות של הנגד R2. בסיס הטרנזיסטור מוארק באמצעות זרם חילופין (דרך הקבל C1).

איור 3 (לחץ להגדלה)

לגנרטור המורכב על פי סכימה זו יש יציבות בתדר גבוה, העיצוב של סלילי הלולאה שלו פשוט וההגדרה לא קשה, מכיוון שאינך צריך לבחור את הסדר שבו מחברים את מסופי הסליל.

מסליל L1, מתח בתדר גבוה מסופק לגשר המדידה. האובייקט הנחקר (המוגדר באופן קונבנציונלי "מטופל" בתרשים) מחובר לזרוע השמאלית התחתונה של הגשר בסדרה עם אלמנטים C13R5-R7 באמצעות כבל מסוכך. באמצעות פוטנציומטר R4 ("איזון"), ניתן לאזן את גשר לפי הרכיב הפעיל, ועם שימוש בקבלים C4-C11 - לפי הרכיב התגובתי.

בתנאים אמיתיים, תמיד נצפות גם תנודות מהירות (דופק) במוליכות החשמלית וגם איטיות, הנגרמות, למשל, על ידי נשימה. המשרעת של תנודות איטיות היא, ככלל, הרבה יותר מהמשרעת של תנודות הדופק. אם הגשר מופעל באיזון מדויק, אז שינויים איטיים בתנודה יכולים להוביל לחוסר איזון, שבתורו יוביל לשינוי בשלב של מתח המוצא. לכן, בעת האיזון, מתג P2 מוגדר למצב שבו הנגד R8 קצר, ומחוון האיזון (מיקרומטר) מחובר ליציאה של הגלאי.

את תוצאות המחקר ניתן לקבל במונחים מספריים. לצורך כך מחברים פוטנציומטר בסדרה עם "המטופל" (ולפעמים במקביל אליו), על ידי שינוי ההתנגדות שלה מכוילת רגישות כל נתיב המכשיר. שיטת הכיול הבאה משמשת לרוב: כאשר ההתנגדות במעגל "המטופל" משתנה ב-0,05 אוהם, משרעת ההקלטה צריכה להיות 1 ס"מ. כדי לבטל את השפעת התנגדות המגע, נעשה שימוש במעגל הכיול המוצג באיור 3. הנגד R5 מחובר בסדרה עם "המטופל", ובמקביל לו מתג Bk1i מחבר את הנגד R6, שהתנגדותו גדולה פי 200 מ-R5. יתר על כן, ההתנגדות הכוללת שלהם היא 0,05 אוהם פחות מ-R5. בעת כיול, לפני הקלטת תנודות איטיות, הנגד R5 מחובר במקביל ל-R7. אז ההתנגדות הכוללת של המעגל יורדת ב-1 אוהם.

המתח מהגשר מסופק לעוקב פולט המורכב על טרנזיסטור T2, ולאחר מכן למגבר דו-שלבי העשוי לפי מעגל קקוד. עומס המגבר הוא מעגל L3C17, מכוון לתדר של 150 קילו-הרץ.

הגלאי עשוי על דיודות מוליכים למחצה D1 - D2. כתוצאה משימוש בגלאי גל מלא, לחיבור יש פלט סימטרי. קבועי הזמן של מעגלי פריקת הגלאים נבחרים כך שלאחר הגילוי מבודדים רכיבי אות עם תדרים של עד 150 הרץ. בצד התדר הנמוך, קבוע הזמן נקבע על ידי הקיבולים של קבלי המעבר C21 ו-C22 והתנגדות הכניסה של השלבים הבאים. עם עכבת כניסה של 1 MΩ, מגבלת התדר הנמוכה ביותר היא בערך 0,2 הרץ ברמה של - 3 dB.

מיקרו-אמפר מחובר ליציאה של הגלאי, תוך שימוש בסטייה המינימלית שלה החצים מאזנים את הגשר לפני תחילת המדידה.

בנייה ופרטים

ה-Rheoplethysmograph עשוי במארז מתכת מלבני במידות חיצוניות של 50X120X180 מ"מ. כל חלקיו, למעט ספקי כוח, מותקנים על לוחות מעגלים המחוברים לכיסוי העליון, שהוא גם הפאנל הקדמי. הפאנל הקדמי מכיל: מיקרו-אמפר, מתגים Vk1 - Vk3, מתגים P1, P2 ומחבר לחיבור כבל "מטופל". המחבר לחיבור המכשיר למכשירי הקלטה ממוקם בפאנל האחורי. כל חלקי ה-Rheoplethysmograph מורכבים על שני לוחות מעגלים. על אחד, מונח במסך פח, מותקן גנרטור, על השני - מגבר, גלאי וגשר מדידה.

המכשיר משתמש בטרנזיסטורים עם V בטווח של 30-50. סלילי קווי המתאר עשויים על ליבות מסוג SB-2a, מלופפים בחוט PEV 0,1 ומכילים: סליל L1 - 200 סיבובים, סליל L2 - 80 סיבובים, סליל L3 - 200 סיבובים וסליל L4 - 100 סיבובים.

משרן Dr1 מלופף על טבעת פריט F-600, שקוטרה החיצוני הוא 12 מ"מ, ומכיל 200 סיבובים של חוט PEV 0,1.

הנגד R4 חייב להיות נגד מפותל בחוט, והנגד R5 מורכב משלושה המחוברים במקביל להתנגדויות של 27,27 ו-91 אוהם. כל מיקרו-אמפר עם רגישות של 50-200 µA יכול לשמש כאינדיקטור.

דוגמאות של הקלטות שהושגו עם ה-rheoplethysmograph המתואר מוצגות באיור. 4.

Reoplethysmograph על טרנזיסטורים
איור 4

מחברים: V. Bolshov, V. Smirnov; פרסום: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

ראה מאמרים אחרים סעיף אלקטרוניקה בחיי היומיום.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

שיטה חדשה ליצירת סוללות חזקות 08.05.2024

עם התפתחות הטכנולוגיה והשימוש המתרחב באלקטרוניקה, נושא יצירת מקורות אנרגיה יעילים ובטוחים הופך להיות דחוף יותר ויותר. חוקרים מאוניברסיטת קווינסלנד חשפו גישה חדשה ליצירת סוללות מבוססות אבץ בעלות הספק גבוה שיכולות לשנות את הנוף של תעשיית האנרגיה. אחת הבעיות העיקריות של סוללות נטענות מסורתיות על בסיס מים הייתה המתח הנמוך שלהן, שהגביל את השימוש בהן במכשירים מודרניים. אבל הודות לשיטה חדשה שפותחה על ידי מדענים, החיסרון הזה התגבר בהצלחה. כחלק מהמחקר שלהם פנו מדענים לתרכובת אורגנית מיוחדת - קטכול. התברר שזהו רכיב חשוב שיכול לשפר את יציבות הסוללה ולהגביר את יעילותה. גישה זו הובילה לעלייה משמעותית במתח של סוללות אבץ-יון, מה שהופך אותן לתחרותיות יותר. לדברי מדענים, לסוללות כאלה יש מספר יתרונות. יש להם ב ... >>

תכולת אלכוהול של בירה חמה 07.05.2024

לבירה, כאחד המשקאות האלכוהוליים הנפוצים ביותר, יש טעם ייחודי משלה, שיכול להשתנות בהתאם לטמפרטורת הצריכה. מחקר חדש של צוות מדענים בינלאומי מצא כי לטמפרטורת הבירה יש השפעה משמעותית על תפיסת הטעם האלכוהולי. המחקר, בראשות מדען החומרים ליי ג'יאנג, מצא כי בטמפרטורות שונות, מולקולות אתנול ומים יוצרות סוגים שונים של אשכולות, מה שמשפיע על תפיסת הטעם האלכוהולי. בטמפרטורות נמוכות נוצרים יותר אשכולות דמויי פירמידה, מה שמפחית את החריפות של טעם ה"אתנול" וגורם למשקה להיות פחות אלכוהולי. להיפך, ככל שהטמפרטורה עולה, האשכולות הופכים דמויי שרשרת יותר, וכתוצאה מכך טעם אלכוהולי בולט יותר. זה מסביר מדוע הטעם של כמה משקאות אלכוהוליים, כגון באייג'יו, יכול להשתנות בהתאם לטמפרטורה. הנתונים שהתקבלו פותחים סיכויים חדשים ליצרני משקאות, ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שיפור היעילות האנרגטית של חוות רוח קיימות 16.08.2022

מודלים ובדיקות הראו שכמעט כל חוות רוח יכולה להגביר את היעילות האנרגטית שלה אם כל טורבינה בודדת מופעלת כחלק אינטגרלי מהמערך כולו, ולא כאובייקט נפרד. הטכנולוגיה הוצעה על ידי מדענים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס והיא מוכנה לשדר אותה עבור כל פרויקט חוות רוח נוכחית ועתידית.

כיום, טורבינות רוח מייצרות כ-5% מהאנרגיה החשמלית בעולם. רובם המכריע הם חלק מחוות רוח גדולות עם עשרות ואף מאות טורבינות שמערבולת האוויר שלהן יכולה להשפיע זו על זו. ברור שאם לוקחים בחשבון את ההשפעה ההדדית של טורבינות, ניתן לייעל את העבודה המצטברת של כל תחום גנרטורי הרוח, שנחקרה על ידי מומחי MIT יחד עם עמיתים ממכונים אחרים.

במבט קדימה, נציין כי אופטימיזציה מבחינת ההשפעה המשולבת של טורבינות רוח על ייצור טורבינות רוח מאפשרת להגדיל את הייצור של כל טורבינה ב-1,2 בכל עוצמת רוח וב-3% בעוצמת הרוח האופטימלית (מ-6). עד 8 מ"ש). עם כל טורבינות הרוח המותקנות בעולם, הדבר מתורגם לתוצאה מוחשית של 31 TWh של ייצור חשמל נוסף ולמעשה בחינם בשנה, או 950 מיליון דולר בהכנסה נוספת למפעילים, המקבילה להתקנת 3600 טורבינות רוח חדשות.

ניהול כל טורבינה לטובת המערך כולו יפתור בעיה נוספת - צמצום משמעותי של השטח המוקצה לחוות רוח. במקרה האידיאלי, גנרטורים רוח צריכים להיות ממוקמים רחוק ככל האפשר זה מזה כדי למנוע את ההשפעה ההדדית של זרימות אוויר סוערות על הלהבים. האסטרטגיה של שליטה בזווית הסיבוב של כל טורבינה, אפילו לערכים לא נוחים עבורה, תוך התחשבות בכל טורבינות הרוח והצי כולו, מאפשרת למקם את גנרטורי הרוח בצפיפות רבה מאוד, מה שחוסך מקום ומצמצם את הנלוות עלויות.

החוקרים בדקו את האסטרטגיה שלהם בחוות רוח פרטית בהודו. חישובים מתמטיים מוצדקים לחלוטין. המדענים בטוחים שהמודל המוצע שלהם יכול לייעל את יעילות האנרגיה של כל חוות רוח נוכחית או עתידית. לכל חווה תהיה יעילות משלה באופטימיזציה, שתלויה בגורמים רבים, אך בממוצע, כל אחת מהן תוכל לעבוד 1,2-3 טוב יותר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ ספקטרומטר אינפרא אדום מיניאטורי

▪ מצלמת מעקב אלחוטית מאובטחת של Blink XT

▪ מדבקה בעלת ספיגה גבוהה

▪ הליכה טובה למוח

▪ הסיגריה האלקטרונית תבדוק את גיל המעשן

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר תחבורה אישית: יבשה, מים, אוויר. מבחר מאמרים

▪ מאמר אני מישהו שאף אחד לא אוהב. ביטוי עממי

▪ מאמר מהי המהירות הקוסמית השנייה? תשובה מפורטת

▪ מאמר פסיפלורה. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מחוון מתח רשת. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר התנעת מנועים תלת פאזיים במצב חד פאזי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר