Fazendo um Circuito Amplificador Stethescope

A postagem explica como fazer um circuito amplificador de estetoscópio eletrônico para permitir uma reprodução audível dos batimentos cardíacos que está sendo diagnosticado. O artigo também revela como o mesmo pode ser aplicado dentro de um celular por meio de um circuito sem fio. A ideia foi solicitada pelo Dr. Ankit.

Requisitos Principais

1. Solicito que me ajude com o seguinte circuito 'Um estetoscópio eletrônico'.
2. Significado - um estetoscópio comum é um dispositivo usado para ouvir os sons respiratórios e cardíacos. Um tubo oco de borracha é conectado em uma extremidade a um diafragma em forma de disco (colocado sobre o paciente) e a outra extremidade conectada em forma de Y ao ouvido do ouvinte.
3. Como os sons respiratórios e cardíacos criam vibrações leves, eles fazem o diafragma vibrar e então o som é amplificado no disco e audível através do tubo até a outra extremidade.
4. Em hospitais, muitas vezes há ruído de outro equipamento, portanto, os sons fracos transmitidos pelo estetoscópio às vezes são inaudíveis e diagnósticos importantes perdidos pelo ouvinte.

O objetivo:

• É solicitado um circuito que capta as vibrações sonoras do diafragma do estetoscópio e as converte em sinais eletrônicos que são amplificados e podem ser ouvidos por um alto-falante alto o suficiente para que a conexão aos ouvidos não seja necessária e nenhum som seja perdido (mesmo por menos praticantes experientes).
• A bateria utilizada pode ser pequena e leve de 4,5 V ou 6 V (como as usadas em tochas de led recarregáveis) OU por meio de bancos de energia móveis, pois o estetoscópio deve ser portátil e fácil de transportar ao mesmo tempo, evitando conexões de tomada de parede para fornecimento de energia.
• Como uma melhoria deste circuito - Se possível, o circuito pode derivar energia através de um telefone Android diretamente E novamente, se possível, os sinais de saída podem ser visualizados como um gráfico na tela do Android.
• Como não há contato direto com os ouvidos, isso também evitará a infecção cruzada dos ouvidos, como às vezes acontece quando um estetoscópio é usado por vários usuários.

O design

O som de um batimento cardíaco pode ser extremamente fraco e, portanto, não pode ser ouvido sem um dispositivo mínimo adequado, como um estetoscópio.

Um estetoscópio é um dispositivo básico que se baseia em captar e transferir as vibrações do ar através de um tubo para os ouvidos do usuário.

As vibrações são causadas pelos batimentos cardíacos no diafragma sensorial do estetoscópio quando ele é trazido para perto do tórax onde o coração está situado, e o movimento do diafragma define a coluna de ar dentro do tubo em um movimento vibratório push-pull correspondente

Isso certamente significa que mesmo que a vibração do ar ou do som gerada pelo coração possa ser pequena o suficiente, mas é alta o suficiente para ser ouvido sem o auxílio de dispositivo elétrico, o que implica que o som pode ser suficientemente forte para ser amplificado por meio de um áudio amplificador, porque se um ouvido nu pode ouvir essas vibrações minúsculas, o amplificador MIC também pode.

Produção de pulsação no alto-falante

A fim de reproduzir o som em um alto-falante, o sinal precisa ser amplificado significativamente e também deve ser processado adequadamente para remover quaisquer distúrbios associados.

O diagrama de circuito do amplificador de estetoscópio eletrônico proposto é projetado usando dois estágios, um consistindo do circuito de controle de tom baseado em opamp e o estágio de amplificador adequado integrado.

O estágio de controle de tom é construído em torno do opamp 741, e com a ajuda das redes RC associadas e os potenciômetros. O potenciômetro superior controla o limite de baixa frequência, enquanto o potenciômetro inferior é usado para controlar o limite de frequência superior. Ambos os potes podem ser ajustados apropriadamente para alcançar a melhor clareza de som possível.

Além do processamento de som, o estágio opamp também atua como um pré-amplificador para elevar a amplitude muito baixa dos pulsos de batimento cardíaco a um nível adequado para a entrada do amplificador de potência. Isso permite que o amplificador de potência capte os sinais acima do nível mínimo detectável necessário e os amplifique nos alto-falantes de maneira ideal.

MIC como o sensor principal

O estágio de detecção principal deste circuito eletrônico de estetoscópio é formado por um eletreto MIC que pode ser visto configurado através da entrada do estágio de controle de tom através de uma rede RC.

Para permitir que o MIC detecte os minutos dos sinais de batimento cardíaco, o microfone é colocado dentro de um tubo de borracha com um funil de borracha como a abertura da boca.

A abertura em forma de funil deve ser presa sobre o tórax do paciente, logo acima da área do coração, para permitir que o MIC detecte o som da frequência cardíaca concentrada e o converta em pulsos elétricos de pulsação proporcional por minuto.

O circuito opamp responde a esses sinais e os processa apropriadamente de acordo com a configuração dos potes de filtro passa-baixa e passa-alta.

O sinal finalizado é aplicado à entrada do amplificador de potência configurado em torno do circuito amplificador TDA2003, que é capaz de gerar 10 watts de amplificação em um alto-falante de 8 ohms.

O potenciômetro entre a saída 741 e a entrada TDA determina o volume do som e pode ser ajustado para o mesmo.

Você também pode querer aprender a construção de um Circuito de Estetoscópio Bluetooth

Uma alternativa mais simples (usando um transmissor FM sem fio)

Na solicitação, também vemos a menção de uma unidade compatível com o telefone Android, o que é difícil de conseguir usando o circuito acima, uma vez que a tensão mínima de operação deste circuito pode ser superior a 12 V, por isso não pode ser operado facilmente usando uma bateria existente de celular

Um método mais simples, porém mais avançado, para obter a funcionalidade de um amplificador de estetoscópio eletrônico com um telefone celular é usar o wireless.

Um pequeno circuito transmissor FM pode ser usado e posicionado próximo ao tórax do paciente, e os batimentos cardíacos podem ser ouvidos ou gravados em alto e bom som em qualquer celular equipado com um rádio FM, que normalmente é incluído em todos os celulares padrão, independentemente de seu nível de sofisticação.

O microfone precisará ser encapsulado apropriadamente dentro de um tipo de caixa de tubo / funil, conforme sugerido na discussão anterior, para que outras formas de distúrbios se tornem indetectáveis ​​para o MIC.

Uma vez que os batimentos cardíacos são registrados dentro do telefone Android, isso pode ser facilmente usado com um aplicativo adequado para convertê-los em um formato gráfico e para permitir uma avaliação mais científica da condição cardíaca do paciente.

A configuração do circuito amplificador do estetoscópio sem fio pode ser entendida a partir do diagrama a seguir

Lista de Peças

• R1 = 1M,
• R2 = 2K2,
• R3 = 470 Ohms,
• R4 = 39K,
• R5 = 470 Ohms,
• R6 = 4k7
• R7 = 270K
• C1 = 0,1 uF,
• C2 = 4,7 uF,
• C3, C6 = 0,001uF,
• C4 = 3,3pF,
• C5 = 10pF,
• C7 = 100uF / 16V
• D1 ---- D4 = 1N4007
• L1 = Veja o Texto
• T1, T2 = BC547B,
• T3 = BC557B
• TR1 = transformador, 0-9V, 100mA

Feedback do Sr. Jan

Eu construí este projeto e ele funciona bem como um amplificador normal, mas não é sensível o suficiente para captar batimentos cardíacos.

Alguma sugestão de como posso tornar isso mais sensível? Sua ajuda será muito apreciada.

Resolvendo a Consulta de Circuito

Minha resposta: O design explicado acima precisa ser otimizado corretamente para obter os resultados mais favoráveis, no entanto, para aumentar o resultado ao máximo, um pré-amplificador de MIC transistorizado pode ser introduzido em C5, conforme ilustrado no diagrama a seguir, isso deve espero que torne o circuito do estetoscópio eletrônico proposto extremamente sensível e permita que os batimentos cardíacos se tornem audíveis.

Jan:

Obrigado pela atualização.

Fiz as alterações e devo admitir que é muito mais sensível, embora ainda não consiga captar uma batida do coração com clareza. Acho que o problema pode ser com o microfone.

Pergunta: Todos os microfones de eletreto são mais ou menos iguais ou alguns são mais sensíveis?

Analisando os resultados do circuito

Obrigado Jan,

Os microfones eletret são todos semelhantes com suas especificações, de acordo com mim, eles se comportarão de forma idêntica a menos que o dispositivo esteja com defeito ou acidentalmente uma peça duplicada de baixa qualidade.

Acho que você precisará ajustar o circuito para obter uma resposta ideal adequada da saída. Para isso, primeiro você deve substituir o alto-falante por um fone de ouvido para que o som inicial baixo não otimizado se torne ligeiramente audível em nossos ouvidos.

Depois de obter o som, você pode começar a ajustar os potes de graves e agudos até que o som mais favorável esteja disponível nos fones de ouvido. Mais tarde, quando o áudio estiver perfeito, os fones de ouvido podem ser substituídos por alto-falantes.

Se você achar que o estágio de graves agudos existente é inadequado, você pode substituí-lo pelo seguinte equalizador de 10 estágios e obter acesso a um controle de otimização de 10 níveis.

https://homemade-circuits.com/2013/06/10-band-graphic-equalizer-circuit-for.html

Cumprimentos.

Aviso: O conceito não foi verificado quanto à sua precisão e credibilidade e o autor não endossa de forma alguma o uso deste circuito para diagnósticos cardíacos graves. Consulte um médico qualificado antes de usar o circuito explicado em um paciente.