2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-13 06:56
Salam!
Hobbim və həvəsim fizika layihələrini həyata keçirməkdir. Son işimdən biri ultrasəs sonoqrafiyasıdır. Həmişə olduğu kimi, ebay və ya aliexpress -də əldə edə biləcəyiniz hissələrlə mümkün qədər sadə hala gətirməyə çalışdım. Beləliklə, sadə əşyalarımla nə qədər irəli gedə biləcəyimə bir nəzər salaq …
Bir az daha mürəkkəb və daha bahalı bir layihədən ilham aldım:
hackaday.io/project/9281-murgen-open-sourc…
Layihəm üçün lazım olan hissələr:
əsas hissələr:
- boyanın qalınlığını 40 ABŞ dolları ilə ölçmək üçün bir ölçü: ebay boya qalınlığı ölçən GM100
- və ya 33 USD üçün yalnız 5 MHz çevirici: ebay 5 MHz çevirici
- arduino 12 USD üçün ödəniləcək: ebay arduino ödəniləcək
- 11 USD üçün 320x480 piksel ekran: 320x480 arduino displey
- simmetrik +9/GND/-9V təchizatı üçün iki 9V/1A enerji təchizatı
- sonoqrafiya üçün ultrasəs-gel: 10 USD ultrasəs jeli
ötürücü üçün:
- 5 USD üçün lazım olan 100V üçün bir addım-çevirici: 100V gücləndirici çevirici
- 2 ABŞ dolları üçün 100V gücləndirici çevirici üçün 12-15V tədarük edən ümumi bir addım-çevirici: XL6009 təkan çeviricisi
- LM7805 gərginlik tənzimləyicisi
- monoflop-IC 74121
- Mosfet sürücü ICL7667
- IRL620 mosfet: IRL620
- 1nF (1x), 50pF (1x), 0.1µF (1x elektrolitik), 47µF (1x elektrolitik), 20 uF (200V üçün 1 x elektrolitik), 100 nF (200V üçün 2x MKP: 100nF20µF) olan kondansatörler
- 3kOhm (0.25W), 10kOhm (0.25W) və 50Ohm (1W) olan rezistorlar
- 10 kOhm potansiyometr
- 2 ədəd. C5 yuvaları: 7 USD C5 yuvası
alıcı üçün:
- 3 ədəd. AD811 əməliyyat gücləndiricisi: ebay AD811
- 1 ədəd. LM7171 əməliyyat gücləndiricisi: ebay LM7171
- 5 x 1 nF kondansatör, 8 x 100nF kondansatör
- 4 x 10 kOhm potansiyometr
- 1 x 100 kOhm potansiyometr
- 0.2 Ohm, 68 Ohm, 330 Ohm (2 ədəd), 820 Ohm, 470 Ohm, 1.5 kOhm, 1 kOhm, 100 Ohm
- 1N4148 diodları (2 ədəd)
- 3.3V zener diod (1 ədəd)
Addım 1: Vericim və Alıcı dövrələrim
Sonoqrafiya, tibbin bədənin içərisinə baxmaq üçün çox əhəmiyyətli bir yoludur. Prinsip sadədir: bir ötürücü ultra-sonik impulslar göndərir. Bədənə yayılırlar, daxili orqanlar və ya sümüklər tərəfindən əks olunur və alıcıya qayıdırlar.
Mənim vəziyyətimdə boya təbəqələrinin qalınlığını ölçmək üçün GM100 ölçü cihazından istifadə edirəm. Bədənin içərisinə baxmaq üçün nəzərdə tutulmasa da, sümüklərimi görə bilirəm.
GM100 ötürücü 5 MHz tezliyi ilə işləyir. Buna görə 100-200 nanosaniyə uzunluğunda çox qısa impulslar yaratmalısınız. 7412-monoflop belə qısa impulslar yarada bilir. Bu qısa zərbələr, IRL620-nin qapısını idarə edən ICL7667-mosfet sürücüsünə gedir (diqqət: mosfet 200V-ə qədər gərginliyi idarə edə bilməlidir!).
Qapı açılarsa, 100V-100nF kondansatör boşalır və verici-piezoya -100V mənfi bir nəbz tətbiq olunur.
GM100 başlığından alınan ultrasonik əks-səda sürətli OPA AD820 ilə 3 mərhələli gücləndiriciyə gedir. Üçüncü addımdan sonra dəqiq bir düzəldici lazımdır. Bu məqsədlə LM7171 əməliyyat gücləndiricisindən istifadə edirəm.
Diqqət yetirin: Dupont telli bir döngə ilə dəqiqlik düzəldicinin girişini qısaldanda ən yaxşı nəticələr əldə etdim (dövrədə?). Bunun səbəbini tam anlamıram, amma ultrasəs skanerimi yenidən qurmağa çalışsanız yoxlamalı olacaqsınız.
Addım 2: Arduino proqramı
Yansıtılan impulslar bir mikro nəzarətçi tərəfindən saxlanmalı və göstərilməlidir. Mikro nəzarətçi sürətli olmalıdır. Buna görə də bir arduino seçirəm. İki fərqli sürətli oxu kodu oxudum (əlavələrə baxın). Biri daha sürətlidir (hər dönüşüm üçün təxminən 0,4 µs), ancaq analoq girişdə oxuyanda eyni dəyəri 2-3 dəfə aldım. Digəri bir qədər yavaşdır (hər dönüşüm üçün 1 µs), lakin təkrarlanan dəyərlərin dezavantajı yoxdur. Birincisini seçdim…
Alıcı lövhədə iki açar var. Bu sitches ilə ölçməni dayandıra və iki fərqli zaman bazası seçə bilərsiniz. Biri 0 ilə 120 µs arasında, digəri 0 ilə 240 µs arasındakı ölçü vaxtları üçün. Bunu 300 dəyər və ya 600 dəyər oxuyaraq anladım. 600 dəyər üçün iki dəfə vaxt lazımdır, amma sonra hər saniyədə bir analoq alıram.
Gələn əks-sədalar arduinonun analoq-giriş-portlarından biri ilə oxunur. Zener-diod, portu çox yüksək gərginliklər üçün qorumalıdır, çünki arduino səbəbiylə yalnız 3.3V-ə qədər olan gərginliyi oxuya bilər.
Daha sonra hər bir analoq-giriş-dəyəri 0 ilə 255 arasında olan bir dəyərə çevrilir. Bu dəyərlə ekranda başqa boz rəngli düzbucaq çəkiləcək. Ağ yüksək siqnal/əks-səda, tünd-boz və ya qara aşağı siqnal/əks-səda deməkdir.
24 piksel eni və 1 piksel hündürlüyü olan düzbucaqlıların çəkilməsi üçün koddakı sətirlər
üçün (i = 0; i <300; i ++) {
dəyərlər = xəritə (dəyərlər , 0, 4095, 0, 255);
myGLCD.setColor (dəyərlər , dəyərlər , dəyərlər );
myGLCD.fillRect (j * 24, 15 + i, j * 24 + 23, 15 + i);
}
Bir saniyədən sonra növbəti sütun çəkiləcək …
Addım 3: Nəticələr
Aluminim silindrlərindən su ilə dolu balonların üzərindən bədənimə qədər fərqli obyektləri araşdırdım. Bədənin əks-sədasını görmək üçün siqnalların gücləndirilməsi çox yüksək olmalıdır. Alüminium silindrlər üçün daha aşağı gücləndiriciyə ehtiyac var. Şəkillərə baxdığınız zaman dəridən və sümüyümdən yankıları aydın görə bilərsiniz.
Bu layihənin uğuru və ya uğursuzluğu haqqında nə deyə bilərəm. Bədənin içərisinə belə sadə üsullarla baxmaq və ümumiyyətlə bu məqsəd üçün nəzərdə tutulmayan hissələrdən istifadə etmək mümkündür. Amma bu amillər də nəticəni məhdudlaşdırır. Ticarət həlləri ilə müqayisədə belə aydın və yaxşı qurulmuş şəkillər əldə etmirsiniz.
Ancaq bu ən vacib şeydir, sınadım və əlimdən gələni etdim. Ümid edirəm bu təlimatları bəyəndiniz və heç olmasa sizin üçün maraqlı oldu.
Digər fizika layihələrimə baxmaq istəyirsinizsə:
www.youtube.com/user/stopperl16/videos?
daha çox fizika layihələri: