Arduino के साथ बॉडी-अल्ट्रासाउंड सोनोग्राफी: 3 चरण (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

नमस्कार!

मेरा शौक और जुनून भौतिकी परियोजनाओं को साकार करना है। मेरा आखिरी काम अल्ट्रासोनिक सोनोग्राफी के बारे में है। हमेशा की तरह मैंने इसे eBay या aliexpress पर प्राप्त किए जा सकने वाले भागों के साथ यथासंभव सरल बनाने की कोशिश की। तो आइए एक नज़र डालते हैं कि मैं अपनी साधारण वस्तुओं के साथ कितनी दूर जा सकता हूँ…

मैं इससे थोड़ा अधिक जटिल और अधिक महंगी परियोजना से प्रेरित था:

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

यहाँ वे भाग हैं जिनकी आपको मेरी परियोजना के लिए आवश्यकता होगी:

मुख्य भाग:

• 40 USD के लिए पेंट की मोटाई मापने के लिए एक गेज: eBay पेंट मोटाई गेज GM100
• या 33 यूएसडी के लिए सिर्फ 5 मेगाहर्ट्ज ट्रांसड्यूसर: eBay 5 मेगाहर्ट्ज ट्रांसड्यूसर
• एक arduino 12 USD के लिए देय: eBay arduino देय
• 11 यूएसडी के लिए 320x480 पिक्सेल डिस्प्ले: 320x480 आर्डिनो डिस्प्ले
• सममित +9/जीएनडी/-9वी आपूर्ति के लिए दो 9वी/1ए बिजली आपूर्ति
• सोनोग्राफी के लिए अल्ट्रासाउंड-जेल: 10 यूएसडी अल्ट्रासाउंड जेल

ट्रांसमीटर के लिए:

• 5 USD के लिए आवश्यक 100V के लिए एक स्टेप-अप-कन्वर्टर: 100V बूस्ट कन्वर्टर
• एक सामान्य स्टेप-अप-कन्वर्टर 2 USD के लिए 100V-बूस्ट-कन्वर्टर के लिए 12-15V की आपूर्ति करता है: XL6009 बूस्ट-कन्वर्टर
• एक LM7805 वोल्टेज नियामक
• मोनोफ्लॉप-आईसी ७४१२१
• मस्जिद-चालक ICL7667
• IRL620 मस्जिद: IRL620
• 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1μF (1x इलेक्ट्रोलाइटिक), 47μF (1x इलेक्ट्रोलाइटिक), 20 µF (200V के लिए 1 x इलेक्ट्रोलाइटिक), 100 nF (200V के लिए 2x MKP: 100nF20μF) के साथ कैपेसिटर
• 3kOhm (0.25W), 10kOhm (0.25W) और 50Ohm (1W) के साथ प्रतिरोधक
• 10 kOhm पोटेंशियोमीटर
• 2 पीसी। C5-सॉकेट: 7 USD C5 सॉकेट

रिसीवर के लिए:

• 3 पीसीएस। AD811 परिचालन प्रवर्धक: eBay AD811
• 1 टुकड़ा। LM7171 परिचालन प्रवर्धक: eBay LM7171
• 5 x 1 एनएफ संधारित्र, 8 x 100 एनएफ संधारित्र
• 4 x 10 kOhm पोटेंशियोमीटर
• 1 x 100 kOhm पोटेंशियोमीटर
• 68 ओम, 330 ओम (2 पीसी।), 820 ओम, 470 ओम, 1.5 kOhm, 1 kOhm, 100 ओम के साथ 0.25W प्रतिरोधक
• 1N4148 डायोड (2 पीसी।)
• 3.3V जेनर डायोड (1 पीसी।)

चरण 1: मेरा ट्रांसमीटर- और रिसीवर-सर्किट

शरीर के अंदर देखने के लिए चिकित्सा में सोनोग्राफी एक बहुत ही महत्वपूर्ण तरीका है। सिद्धांत सरल है: एक ट्रांसमीटर अल्ट्रा-सोनिक-दाल भेजता है। वे शरीर में फैले हुए हैं, आंतरिक अंगों या हड्डियों द्वारा परिलक्षित होते हैं और वापस रिसीवर के पास आते हैं।

मेरे मामले में मैं पेंट परतों की मोटाई को मापने के लिए गेज GM100 का उपयोग करता हूं। हालांकि वास्तव में शरीर के अंदर देखने का इरादा नहीं है, मैं अपनी हड्डियों को देख पा रहा हूं।

GM100-ट्रांसमीटर 5 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ काम करता है। इसलिए आपको 100-200 नैनोसेकंड की लंबाई के साथ बहुत छोटी दालें बनानी होंगी। 7412-मोनोफ्लॉप इतनी छोटी दालें बनाने में सक्षम है। ये छोटी दालें ICL7667-mosfet-driver के पास जाती हैं, जो IRL620 के गेट को चलाती है (ध्यान दें: मस्जिद को 200V तक के वोल्टेज को संभालने में सक्षम होना चाहिए!)

यदि गेट को चालू किया जाता है, तो 100V-100nF-संधारित्र का निर्वहन होता है और ट्रांसमीटर-पीजो पर -100V की एक नकारात्मक पल्स लागू होती है।

GM100-सिर से प्राप्त अल्ट्रासोनिक गूँज तेज़ OPA AD820 के साथ 3-चरण एम्पलीफायर में जा रही है। तीसरे चरण के बाद आपको एक सटीक-सुधारक की आवश्यकता होगी। इस उद्देश्य के लिए मैं LM7171 ऑपरेशनल एम्पलीफायर का उपयोग करता हूं।

ध्यान दें: मुझे सबसे अच्छे परिणाम मिले, जब मैंने ड्यूपॉन्ट-वायर-लूप (सर्किट में) के साथ प्रिसिजन-रेक्टिफायर के इनपुट को छोटा किया। मैं वास्तव में समझ नहीं पा रहा हूं कि क्यों, लेकिन यदि आप मेरे अल्ट्रासोनिक-स्कैनर को फिर से बनाने का प्रयास करते हैं तो आपको इसकी जांच करनी होगी।

चरण 2: Arduino- सॉफ़्टवेयर

परावर्तित दालों को एक माइक्रोकंट्रोलर द्वारा संग्रहित और प्रदर्शित करना होता है। माइक्रोकंट्रोलर तेज होना चाहिए। इसलिए मैं एक arduino देय चुनता हूं। मैंने दो अलग-अलग प्रकार के तेज़ एनालॉग-रीड-कोड (संलग्नक देखें) की कोशिश की है। एक तेज है (लगभग 0.4 µs प्रति रूपांतरण) लेकिन मुझे एनालॉग इनपुट में पढ़ते समय समान मूल्य का 2-3 गुना मिला। दूसरा थोड़ा धीमा है (प्रति रूपांतरण 1 μs), लेकिन दोहराए गए मानों का नुकसान नहीं है। मैंने पहले वाले को चुना है…

रिसीवर-बोर्ड पर दो स्विच होते हैं। उन टांके के साथ आप माप को रोक सकते हैं और दो अलग-अलग समय-आधार चुन सकते हैं। एक 0 और 120 μs के बीच माप-समय के लिए और दूसरा 0 और 240 μs के बीच। मैंने इसे ३०० मान या ६०० मान पढ़कर महसूस किया। ६०० मूल्यों के लिए यह दोगुना समय लेता है, लेकिन फिर मैं हर दूसरे एनालॉग-इन-वैल्यू को लेता हूं।

आने वाली गूँज को arduino के एनालॉग-इनपुट-पोर्ट में से एक के साथ पढ़ा जा रहा है। जेनर-डायोड को बहुत अधिक वोल्टेज के लिए बंदरगाह की रक्षा करनी चाहिए क्योंकि arduino केवल 3.3V तक के वोल्टेज को पढ़ सकता है।

प्रत्येक एनालॉग-इनपुट-वैल्यू को फिर 0 और 255 के बीच के मान में बदल दिया जाता है। इस मान के साथ डिस्प्ले पर एक और ग्रे-रंग-आयत खींचा जाएगा। व्हाइट का मतलब हाई सिग्नल/इको, डार्क-ग्रे या ब्लैक का मतलब है लो सिग्नल/इको।

यहाँ 24 पिक्सेल चौड़ाई और 1 पिक्सेल ऊँचाई वाले आयतों को खींचने के लिए कोड में पंक्तियाँ हैं

के लिए (i = 0; मैं <300; i++) {

मान = नक्शा (मान , 0, 4095, 0, 255);

myGLCD.setColor (मान , मान , मान );

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

}

एक सेकंड के बाद अगला कॉलम तैयार हो जाएगा…

चरण 3: परिणाम

मैंने अपने शरीर में पानी से भरे गुब्बारों के ऊपर एल्युमिनिम-सिलेंडर से लेकर विभिन्न वस्तुओं की जांच की है। बॉडी-इकोस देखने के लिए संकेतों का प्रवर्धन बहुत अधिक होना चाहिए। एल्यूमीनियम-सिलेंडरों के लिए कम प्रवर्धन की आवश्यकता होती है। जब आप तस्वीरों को देखते हैं तो आप त्वचा और मेरी हड्डी से गूँज स्पष्ट रूप से देख सकते हैं।

तो मैं इस परियोजना की सफलता या विफलता के बारे में क्या कह सकता हूं। ऐसी सरल विधियों और भागों का उपयोग करके शरीर के अंदर देखना संभव है, जो आमतौर पर उस उद्देश्य के लिए नहीं होते हैं। लेकिन ये कारक परिणाम को भी सीमित कर रहे हैं। आपको व्यावसायिक समाधानों की तुलना में ऐसी स्पष्ट और अच्छी तरह से संरचित तस्वीरें नहीं मिलती हैं।

लेकिन और यह सबसे महत्वपूर्ण बात है, मैंने इसे आजमाया है और अपना सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन किया है। मुझे आशा है कि आपको यह निर्देश पसंद आया होगा और यह आपके लिए कम से कम दिलचस्प था।

यदि आप मेरी अन्य भौतिकी-परियोजनाओं पर एक नज़र डालना चाहते हैं:

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

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