Body-ultrasound Sonography With Arduino: 3 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Kamusta!

Ang aking libangan at hilig ay upang mapagtanto ang mga proyekto sa pisika. Ang isa sa aking huling gawain ay tungkol sa sonograpiyang ultrasonic. Tulad ng dati sinubukan kong gawin itong kasing simple hangga't maaari sa mga bahagi na maaari mong makuha sa ebay o aliexpress. Tingnan natin kung hanggang saan ako makakapunta sa aking mga simpleng item …

Naging inspirasyon ako ng medyo mas kumplikado at mas mahal na proyekto:

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

Narito ang mga bahagi na kakailanganin mo para sa aking proyekto:

ang mga pangunahing bahagi:

• isang gauge upang sukatin ang kapal ng pintura para sa 40 USD: ebay pintura kapal ng sukat GM100
• o ang 5 MHz transducer lamang para sa 33 USD: ebay 5 MHz transducer
• isang arduino Dahil sa 12 USD: ebay arduino dahil
• isang 320x480 pixel display para sa 11 USD: 320x480 arduino display
• dalawang 9V / 1A power supplies para sa simetriko + 9 / GND / -9V supply
• ultrasound-gel para sa sonography: 10 USD ultrasound gel

para sa transmiter:

• isang step-up-converter para sa kinakailangang 100V para sa 5 USD: 100V boost converter
• isang pangkaraniwang step-up-converter na nagbibigay ng 12-15V para sa 100V-boost-converter para sa 2 USD: XL6009 boost-converter
• isang LM7805 boltahe regulator
• monoflop-IC 74121
• mosfet-driver ICL7667
• IRL620 mosfet: IRL620
• capacitor na may 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1µF (1x electrolytic), 47µF (1x electrolytic), 20 µF (1 x electrolytic para sa 200V), 100 nF (2x MKP para sa 200V: 100nF20µF
• resistors na may 3kOhm (0.25W), 10kOhm (0.25W) at 50Ohm (1W)
• 10 kOhm potentiometer
• 2 pcs. C5-sockets: 7 USD C5 socket

para sa tatanggap:

• 3 mga PC Operating amplifie ng AD811: ebay AD811
• 1 piraso. LM7171 pagpapatakbo amplifie: ebay LM7171
• 5 x 1 nF capacitor, 8 x 100nF capacitor
• 4 x 10 kOhm potentiometer
• 1 x 100 kOhm potentiometer
• 0.25W resistors na may 68 Ohm, 330 Ohm (2 pcs.), 820 Ohm, 470 Ohm, 1.5 kOhm, 1 kOhm, 100 Ohm
• 1N4148 diodes (2 mga PC.)
• 3.3V zener diode (1 pcs.)

Hakbang 1: Aking Transmitter- at Receiver-circuit

Ang sonography ay isang napaka-importanteng paraan sa gamot upang tumingin sa loob ng katawan. Ang prinsipyo ay simple: Ang isang transmiter ay nagpapadala ng mga ultra-sonic-pulses. Ang mga ito ay kumalat sa katawan, ay nasasalamin ng mga panloob na organo o buto at bumalik sa tumatanggap.

Sa aking kaso ginagamit ko ang gauge GM100 para sa pagsukat ng kapal ng mga layer ng pintura. Kahit na hindi talaga inilaan para sa pagtingin sa loob ng katawan ay nakikita ko ang aking mga buto.

Gumagana ang GM100-transmitter na may dalas na 5 MHz. Samakatuwid kailangan mong lumikha ng napakaikling pulso na may haba na 100-200 nanoseconds. Ang 7412-monoflop ay nakalikha ng mga maikling pulso. Ang mga maikling pulso na ito ay pumupunta sa ICL7667-mosfet-driver, na nagtutulak sa gate ng isang IRL620 (pansin: ang mosfet ay dapat na hawakan ang mga voltages hanggang sa 200V!).

Kung ang gate ay nakabukas, ang 100V-100nF-capacitor debit at isang negatibong pulso na -100V ay inilalapat sa transmitter-piezo.

Ang mga ultrasonikong echo, na natanggap mula sa GM100-head ay pupunta sa isang 3-yugto amplifier na may mabilis na OPA AD820. Matapos ang pangatlong hakbang kakailanganin mo ng isang eksaktong-pagwawasto. Para sa hangaring ito ay gumagamit ako ng isang amplifier ng pagpapatakbo ng LM7171.

Magbayad ng pansin: Nakuha ko ang pinakamahusay na mga resulta, kapag pinapaikli ko ang pag-input ng eksaktong pagwawasto na may dupont-wire-loop (? Sa circuit). Hindi ko talaga maintindihan kung bakit ngunit kailangan mong suriin ito kung susubukan mong muling itayo ang aking ultrasonic-scanner.

Hakbang 2: Ang Arduino-software

Ang mga ipinapakitang pulso ay dapat na maiimbak at ipakita ng isang microcontroller. Dapat ay mabilis ang microcontroller. Samakatuwid pipili ako ng isang arduino na dapat bayaran. Sinubukan ko ang dalawang magkakaibang uri ng mabilis na analog-read-code (tingnan ang mga kalakip). Ang isa ay mas mabilis (tungkol sa 0.4 pers bawat conversion) ngunit nakakuha ako ng 2-3 beses sa parehong halaga kapag nagbabasa sa analog input. Ang isa pa ay medyo mas mabagal (1 pers bawat conversion), ngunit hindi ang kawalan ng paulit-ulit na mga halaga. Pinili ko ang una…

Mayroong dalawang mga switch sa receiver-board. Sa mga sitches na iyon maaari mong ihinto ang pagsukat at pumili ng dalawang magkakaibang mga time-base. Isa para sa mga panukat na oras sa pagitan ng 0 at 120 µs at ang iba pa sa pagitan ng 0 at 240 µs. Natanto ko ito sa pamamagitan ng pagbabasa ng 300 na halaga o 600 na halaga. Para sa 600 na halaga na tumatagal ng dalawang beses sa oras, ngunit pagkatapos ay kukuha lamang ako ng bawat segundo na analog-in-halaga.

Ang mga papasok na echo ay binabasa kasama ang isa sa mga analog-input-port ng arduino. Dapat protektahan ng zener-diode ang port para sa masyadong mataas na voltages dahil ang arduino dahil maaari lamang mabasa ang mga voltages hanggang sa 3.3V.

Ang bawat analog-input-na halaga ay pagkatapos ay binago sa isang halaga sa pagitan ng 0 at 255. Sa halagang ito ang isang karagdagang kulay-kulay-kulay-bakal na iginuhit sa display. Ang ibig sabihin ng puti ay mataas na signal / echo, dark-grey o black ay nangangahulugang mababang signal / echo.

Narito ang mga linya sa code para sa pagguhit ng mga parihaba na may 24 na pixel ang lapad at 1 pixel taas

para sa (i = 0; i <300; i ++) {

mga halagang = mapa (mga halagang , 0, 4095, 0, 255);

myGLCD.setColor (mga halagang , mga halagang , mga halagang );

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

}

Pagkatapos ng isang segundo ang susunod na haligi ay iguhit …

Hakbang 3: Mga Resulta

Sinuri ko ang iba't ibang mga bagay mula sa mga aluminim-silindro sa mga puno ng tubig na lobo sa aking katawan. Upang makita ang mga body-echos ang paglaki ng mga signal ay dapat na napakataas. Para sa mga aluminyo-silindro kinakailangan ang isang mas mababang amplification. Kapag tiningnan mo ang mga larawan maaari mong malinaw na makita ang mga echoes mula sa balat at aking buto.

Kaya ano ang masasabi ko tungkol sa tagumpay o pagkabigo ng proyektong ito. Posibleng tumingin sa loob ng katawan na may mga simpleng pamamaraan at paggamit ng mga bahagi, na hindi karaniwang inilaan para sa hangaring iyon. Ngunit ang mga kadahilanang ito ay nililimitahan din ang mga resulta. Hindi ka nakakakuha ng ganoong malinaw at maayos na mga larawan kumpara sa mga solusyon sa komersyo.

Ngunit at ito ang pinakamahalagang bagay, sinubukan ko ito at ginawa ang aking makakaya. Inaasahan kong nagustuhan mo ang mga itinuturo na ito at kahit papaano ay nakakainteres ito para sa iyo.

Kung nais mong tingnan ang aking iba pang mga proyekto sa pisika:

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

mas maraming mga proyekto sa pisika: