Eigen zuurstofsaturatiemeter maken

Hallo,

Ik ben van plan om een zuurstofsaturatiemeter te maken met onderstaand schema:
https://www.dropbox.com/s/bw6sz4ecocvey5d/CCI29082014.jpg?dl=0
(is afkomstig van http://www.freescale.com/files/32bit/doc/app_note/AN4327.pdf?tid=AMdlD…

Als het goed is, zou ik de hartslag moeten kunnen zien wanneer ik de uitgang van dit schema aan mijn microfooningang hang?

De formules om de zuurstofsaturatie in % uit te rekenen (pagina 4 en 5 in de link onder het schema), de eerste formule http://patentimages.storage.googleapis.com/WO2003049601A2/imgf000013_0002.png.
Vraag 1) Klopt het dat de parameters hierin de ABSORPTIE is (en niet de INTENSITEIT)? Klopt het ook dat de output van mijn schema de ABSORPTIE is (de voorlaatste filter is een inverterende).

Vraag 2) Wat is de waarde van AC? Is dit afstand A of afstand B in onderstaande figuur?
https://www.dropbox.com/s/b62q122u4rhshxq/oximeter%20grafiek.jpg?dl=0

Vraag 3) Klopt het dat de DC component volledig verwijderd is aan de uitgang van het schema door de high pass filter van 0,8 Hz. Moet deze dan voor deze filter gemeten worden?

Vraag 4) Mijn microfooningang heeft maar 1 kanaal.
Wanneer ik mijn vinger bewegingsloos hou, zou het dan mogelijk zijn om eerst gedurende 2 hartslagen de rode led in te schakelen en dan gedurende 2 hartslagen over te schakelen op de infrarode led (in plaats van aan een hoge frequentie af te wisselen zoals echte meters dit doen)

Vraag 5) Ik dacht dat de geluidskaart enkel AC doorlaat. Het zal dus niet mogelijk zijn om de DC component hiermee te meten. Zou het misschien gaan om met een multimeter de DC component te meten en dan door de lichtintensiteit van de rode en infrarode led aan te passen, ervoor te zorgen dat de DC component voor het rode en infrarode licht even groot zijn? Dan valt de DC component weg in de breuk en blijft enkel de AC component over (die ik met de geluidskaart kan meten)?

Vraag 6) Op pagina 5 in het document staat ook de formule:

code:


              log Iac,660nm
SpO2 = 100 * ----------------
              log Iac,940nm

Hierin komt de DC component niet voor (wat voor mij heel handig zou zijn.
Mag ik deze formule zomaar toepassen (of moet bijvoorbeeld de DC component hiervoor voor beide frequenties even groot zijn? Ik kan mij inbeelden dat deze formule niet meer klopt wanneer de rode led 10 keer zoveel licht geeft dan de infrarode.)

Staat in deze formule nu wel de INTENSITEIT en niet de absorptie?

Groetjes,
Tom

Op bovenstaande vragen heb ik ondertussen het antwoord gevonden.
Ik heb ondertussen dit schema gebouwd:
http://letsmakerobots.com/files/Oximeter_circuit_v.1.JPGhttp://letsmakerobots.com/files/Oximeter_circuit_v.1.JPG

Aan de uitgang heb ik nog een niet-inverterende versterker toegevoegd:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/66/Operational_amplifier_noninverting.svg/220px-Operational_amplifier_noninverting.svg.png
met Rf=10 kOhm, Rg=2.2 kOhm, de ground heb ik aan de virtual ground gemaakt.

Op mijn oscilloscoop werkt dit perfect en krijg ik dit signaal:
https://www.dropbox.com/s/e36aby9zsnw5am9/2014-9-9%20AC.bmp?dl=0

Wanneer ik de uitgang aan de microfoon ingang van mijn geluidskaart hang, krijg ik niets te zien (bij mijn ECG-schema werkt dit nochtans wel). En wanneer ik tegelijk dit aan mijn oscilloscoop hang, valt de uitgang terug naar 0V wanneer ik het insteek in mijn microfoon-ingang.

Wanneer ik aan de uitgang volgend schema toevoeg (afkomstig van mijn ECG schema)

code:


signaal uit -------|
                   /
                   \ weerstand 100 Ohm
                   /
                   \
                    |
                    |
                    |
                    _+
                    _-  elko 22µF
                    |
                    |
                    |-----------------------
                    /                       |
                    \  weerstand            |
                    /   10 kOhm            microfoon
                    \                      ingang
                    |                       |
                    |                       |
virtual ground ------------------------------
             

Dan krijg ik dit signaal op mijn pc:
https://www.dropbox.com/s/1wks80brolj7sir/Klembord01.jpg?dl=0

Dit is dus sterk vervormd.
Wat kan ik doen om met de microfooningang hetzelfde signaal te kunnen opnemen als met mijn oscilloscoop?

Met vriendelijke groeten,
Tom

maartenbakker

Golden Member

Hmm... Wat ik hier schreef klopt niet. Ik zie de vervorming niet direct in jouw plaatje, hoe hoort het signaal er uit te zien?

Mogelijk is de spanningszwaai van het signaal te groot, en dan is het zaak om de weerstand van 100 ohm te vergroten en/of de weerstand van 10k te verkleinen. Je hebt daar behoorlijk wat speelruimte in, en je kunt het in principe ook uitrekenen als eenvoudige spanningsdeler door de elco te negeren.

[Bericht gewijzigd door maartenbakker op woensdag 10 september 2014 01:22:28 (29%)

www.elba-elektro.nl | "The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."
Lambiek

Special Member

Ik vindt het signaal er in principe goed uitzien, alleen zijn de uitzwaaien misschien iets te klein. Is je versterkingsfactor wel groot genoeg?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
rbeckers

Overleden

Of de 10k vervangen door een (instel)potmeter van 10k.

Waarom zit er bij led1 en led2 geen instelmogelijkheid om de stroom door led1 t.o.v. led2 te veranderen?

Frederick E. Terman

Honourable Member

Wat er gebeurd is, is niet anders dan dat het hoogdoorlaatfilter de grondfrequentie (van 1,3Hz) tamelijk sterk verzwakt heeft.
Daardoor komen de hogere harmonischen duidelijker in beeld.
Zie de plaatjes hieronder van de voorbeelden die je hierboven gaf.

Van het ingangssignaal is de grondsinus vrij sterk. In het frequentiespectrum wat ik ervan gemaakt heb is de 1e harmonische (dus de grondtoon) ook duidelijk het sterkst.
Na het hoogdoorlaatfilter is de grondtoon veel zwakker, zodat bijvoorbeeld de piekjes van de tweede harmonische in verhouding veel sterker worden (het tweede cirkeltje). Inderdaad is dit in het spectrum onder rechts duidelijk te zien.
Ook de hogere harmonischen lijken nu harder.
http://www.uploadarchief.net/files/download/20140910fet_ecg_hp.png

(Het sample was maar kort, en de frequentie bleef niet zo mooi constant, zodat het tweede spectrum rond de derde harmonische wat rommelig is geworden.)

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Frederick, ik denk dat wat je zegt inderdaad het probleem is.
En hoe kan ik dit oplossen?

De high pass filter die ik achter het schema bijgezet heb, heeft een fc van 0,72 Hz als ik dat goed uitgerekend heb.
Maar de high pass filter van het schema zelf (3.3µF en 56kOhm) heeft een fc van 0,86 Hz.
Hoe kan dat dan een probleem zijn als ik er nog een high-pass filter achter bijzet met een iets lagere afkap frequentie?

Waarom zou ik op mijn microfooningang eigenlijk geen signaal krijgen zonder die high pass filter?
Hoe zou het toch kunnen lukken om een signaal te krijgen zonder high pass filter?

Lambiek, ik heb geprobeerd met de versterking te vergroten, maar dit werkt niet.

Rbeckers, de potmeter van 10 kOhm heb ik ook geprobeert, maar werkt ook niet.

rbeckers

Overleden

De high pass lager zetten. Dus de elco vergroten.

Edit:
Parallel aan de 10k staat de mic-ingang.
Die moet je meetellen.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 10 september 2014 15:12:46 schreef elektronica:
Waarom zou ik op mijn microfooningang eigenlijk geen signaal krijgen zonder die high pass filter?
Hoe zou het toch kunnen lukken om een signaal te krijgen zonder high pass filter?

Je hebt het spul voor je liggen. Probeer het eens!
Helemaal zonder hoogdoorlaat zul je misschien teveel storing krijgen door beweging van de vinger en dergelijke.

Ik denk dat @rbeckers gelijk heeft: de mic-ingang kan is vermoedelijk maar een paar kΩ; misschien nog wel lager.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ik heb elko's bij paralel aangesloten tot ik aan 1000µF zat, maar dat geeft nog steeds geen verschil.

Ik bedoel niet volledig zonder high-pass filter, maar wel zonder die laatste, met de elko van 22µF, zo werkt het op mijn oscilloscoop ook.
In het schema zelf zit ook nog een high pass filter (3.3µF en 56kOhm).
Waarom zou dit zonder die laatste filter wel werken op mijn oscilloscoop, maar niet op de microfooningang?