Радиопилюля схемы: Схемы и программы для радиолюбителей — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Аппаратура, применяемая при исследованиях с помощью радиопилюль. ( По Арденне.| Заппськолебанпй давления ( сокращений. а — желудка. б — тонкой кишки. в — слепой кишки. Под кривыми давления запись дыхания. Внизу — время в сек. ( По Фаррару, Зворыкину и др..| Схема работы радиопилюли с внешним источником питания. Справа — диаграмма, показывающая зависимость частотной модуляции от регистрируемого давления. ( По Фаррару, Зворыкину и др.. [1]

Радиопилюли для регистрации давления в пищеварит. Они рассчитаны на определение давления в пределах 100 — 200 см вод. ст. Чувствительность их такова, что наименьшая величина определяемого давления равна 0 25 % от полной шкалы. [2]

Радиопилюля ( радиокапсула) — миниатюрный радиопередатчик ( длиной 25 мм и менее, диаметром 8 мм и менее), вмонтированный в специальную капсулу, которую пациент ( исследуемый) заглатывает.

[3]

Зворыкин с сотрудниками в 1960 сконструировал радиопилюлю с внешним источником питания и без транзистора. [5]

Они воспринимаются антенной, надетой на обследуемого, и радиоприемником с записывающим устройством. Радиопилюля свободно проходит по желудочно-кишечному тракту. [6]

Использование радиосредств в медицине связано с возможностями получения с их помощью информации о различных процесасх, протекающих в человеческом организме. Известны, например, радиопилюли, которые проглатывает пациент при исследованиях внутренних органов. [7]

Интересно решение проблемы измерения давления, температуры и иных параметров в желудочно-кишечном тракте. Для этого широко используется так

называемая радиопилюля — миниатюрный радиопередатчик ( длина 25 мм и менее, диаметр 8 мм и менее), модуляция которого осуществляется крошечными датчиками давления, температуры и кислотности. [8]

Собирание слюны у человека с помощью капсулы Лешли — Красногорского.| Зонд для определения кислотности разных зон желудка ( по Линару. [9]

Сущность ее заключается в том, что человеку дают проглотить Миниатюрный радиопередатчик — радиопилюлю. Она состоит из генератора электромагнитные колебаний, источника питания ( сухой элемент или аккумулятор) и датчика. [10]

Всевозможные электронные датчики позволяют производить не только внешние измерения температуры тела, биопотенциалов мышц и нервов, но и объективно регистрировать протекание внутренних процессов жизнедеятельности. Интересно решение проблемы измерения давления, температуры и иных параметров в желудочно-кишечном тракте. Для этого широко используются так называемые радиопилюли — миниатюрные радиопередатчики ( длина 25 мм. [11]

Аппаратура, применяемая при иссле -.| Запись колебаний давления ( сокращений. а — желудка. б — тонкой кишки. в — слепой кишки. Под кривыми давления запись дыхания. Внизу — время в сек. ( По Фаррару, Зво — рыкину и др..| Схема работы радиопилюли с внешним источником питания. Справа — диаграмма, показывающая зависимость частотной модуляции от регистрируемого давления. ( По Фаррару, Зворыкину и др.. [12]

При нек-рых телеизмерениях радиопередатчик помещают внутрь организма. Эндора-днозонды, изобретенные одновременно в 1957 В. К. Зворыкиным в США, Маккеем и Якобсоном в Швеции и М. Ф. Арденне в ГДР, представляют собой миниатюрные радиопередатчики ( длиной 12 — 25 мм, диаметром 8 мм — рис.

12), к-рые легко проглатываются человеком и дают затем по радио информацию о давлении, температуре и активной реакции ( рН) в желудке и кишечнике. Сигналы радиопилюли воспринимаются антенной, помещаемой над областью живота испытуемого. Эти сигналы демодулируются частотным дискриминатором. Выходное напряжение пропорционально после этого частоте сигналов и, следовательно, исследуемому процессу, действующему на датчик. Радиоприемное устройство имеет па выходе записывающее устройство, позволяющее регистрировать кривые изменения исследуемого физиологич. [13]

Большую роль играют достижения радиоэлектроники в биологии и медицине. Они позволяют изучать работу мозга и сердца по их биотокам. Все измерения могут быть выполнены очень быстро, что особенно важно в процессе хирургических операций. Существуют радиоэлектронные приборы для проведения анализов внутри самого организма. Так, например, для исследования желудочной деятельности применяется

радиопилюля.

Она представляет собой миниатюрную радиостанцию размером с маленькую конфету, которая проглатывается и во время прохождения по желудочно-кишечному тракту непрерывно радирует о составе желудочного сока, его кислотности, и других необходимых для врача сведениях. Не обходится без применения радиоэлектронных приборов и работа таких медицинских устройств, как искусственное сердце, почка и легкие, необходимых при сложных операциях. [14]

Страницы: 1

Схема терморегулятора

Многим радиолюбителям известен так называемый «триггерный эффект» на пороге срабатывания термо-, фотореле, автоматического зарядного устройства и т. Устройство может сработать нормально десятки раз, но иногда бывает такой неприятный момент, когда исполнительное реле включится, сразу же выключится, опять включится и т. Такое явление может проявляться довольно длительное время — «подгорают» контакты реле, да и ресурс времени работы реле не безграничен. Если в схеме применены тиристоры, то при частом включении-выключении они могут греться и выходить из строя, а также давать помехи в питающую сеть.

На рис. Предположим, что данный терморегулятор используют для регулировки температуры воздуха в инкубаторе.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

Терморегулятор своими руками

Радиопилюля

Схема терморегулятора своими руками

Терморегуляторы

Простые терморегуляторы

Схема подключения механического терморегулятора

Как собрать терморегулятор в домашних условиях

Простейшая схема терморегулятора.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Учимся читать электрические схемы на примере простого терморегулятора.

Терморегулятор своими руками

Содержание: Немного теории Обзор схем. Простейшие измерительные датчики, в том числе и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча из двух сопротивлений, опорного и элемента, меняющего свое сопротивление в зависимости от прилаживаемой к нему температуры.

Более наглядно это представлено на картинке ниже. Это терморезистор. Он представляет собой проводниковый прибор, который изменяет своё сопротивление при изменении температуры. Элементом терморегулятора, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, является интегральный усилитель в режиме компаратора. Данный режим переключает скачком выход микросхемы из состояния выключено в рабочее положение.

Нагрузкой микросхемы является вентилятор для ПК. При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит смещение напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на контакте 2 и 3 и происходит переключение компаратора. Вентилятор охлаждает необходимый предмет, его температура падает, сопротивление резистора меняется и компаратор отключает вентилятор.

Таким образом поддерживается температура на заданном уровне, и производится управление работой вентилятора. Напряжение разности с измерительного плеча поступает на спаренный транзистор с большим коэффициентом усиления, а в качестве компаратора выступает электромагнитное реле.

При достижении на катушке напряжения, достаточного для втягивания сердечника, происходит ее срабатывание и подключение через ее контакты исполнительных устройств. При достижении заданной температуры, сигнал на транзисторах уменьшается, синхронно падает напряжение на катушке реле, и в какой-то момент происходит расцепление контактов и отключение полезной нагрузки. Таким образом, температура всегда будет колебаться на несколько градусов возле нужного значения. Данная схема была очень популярна для повторения в годах, но и сейчас она не потеряла актуальность и с возложенной на нее функцией справляется.

При наличии доступа к старым деталям, можно собрать терморегулятор своими руками практически бесплатно. В данном случае он подключен с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительным элементом R5 служит резистор типа ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, это значит, что при нагревании его сопротивление уменьшается. Выносной датчик подключается через экранированный провод. Для уменьшения наводок и ложного срабатывания устройства, длина провода не должна превышать 1 метр.

Нагрузка управляется через тиристор VS1 и максимально допустимая мощность подключаемого нагревателя зависит от его номинала. В данном случае Ватт, электронный ключ — тиристор необходимо установить на небольшой радиатор, для отвода тепла. В таблице ниже представлены номиналы радиоэлементов, для сборки терморегулятора в домашних условиях.

Устройство не имеет гальванической развязки от сети Вольт, при настройке будьте внимательны, на элементах регулятора присутствует сетевое напряжение, которое опасно для жизни. После сборки обязательно изолируйте все контакты и поместите устройство в токонепроводящий корпус.

На видео ниже рассматривается, как собрать терморегулятор на транзисторах:. Теперь расскажем как сделать регулятор температуры для теплого пола. Рабочая схема срисована с серийного образца. Центром схемы является микросхема стабилизатора, подключенная необычным способом, LM начинает пропускать ток при напряжении выше 2,5 Вольт. Именно такой величины у данной микросхемы внутренний источник опорного напряжения.

При меньшем значении тока она ни чего не пропускает. Эту ее особенность стали использовать во всевозможных схемах терморегуляторов. Как видим, классическая схема с измерительным плечом осталась: R5, R4 — дополнительные резисторы делителя напряжения , а R9 — терморезистор. При изменении температуры происходит сдвиг напряжения на входе 1 микросхемы, и в случае, если оно достигло порога срабатывания, то напряжение идет дальше по схеме.

В данной конструкции нагрузкой для микросхемы TL являются светодиод индикации работы HL2 и оптрон U1, для оптической развязки силовой схемы от управляющих цепей. Как и в предыдущем варианте, устройство не имеет трансформатора, а получает питание на гасящей конденсаторной схеме C1, R1 и R2, поэтому оно так же находится под опасным для жизни напряжением, и при работе со схемой нужно быть предельно осторожным.

Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых всплесков, в схему установлен стабилитрон VD2 и конденсатор C3. Для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве установлен светодиод HL1. Силовым управляющим элементом является симистор ВТ с небольшой обвязкой для управления через оптрон U1.

При кажущейся на первый взгляд сложности конструкция проста в настройке и легка в повторении. Наглядная схема терморегулятора на микросхеме TL, с внешним питанием 12 вольт для использования в системах домашней автоматики представлена ниже:. Данный терморегулятор способен управлять компьютерным вентилятором, силовым реле, световыми индикаторами, звуковыми сигнализаторами. Для управления температурой паяльника существует интересная схема с использованием все той же интегральной микросхемы TL Для измерения температуры нагревательного элемента используют биметаллическую термопару, которую можно позаимствовать с выносного измерителя в мультиметре или купить в специализированном магазине радиодеталей.

Для увеличения напряжения с термопары до уровня срабатывания TL, установлен дополнительный усилитель на LM Управление осуществляется через оптрон MOC и симистор T1. При включении терморегулятора в сеть необходимо соблюдать полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе фазное напряжение появится на корпусе паяльника, через провода термопары. В этом и является главный недостаток этой схемы, ведь не каждому хочется постоянно проверять правильность подключения вилки в розетку, а если пренебречь этим, то можно получить удар током или повредить электронные компоненты во время пайки.

Регулировка диапазона производится резистором R3. Данная схема обеспечит долгую работу паяльника, исключит его перегрев и увеличит качество пайки за счет стабильности температурного режима.

Разобранных примеров регуляторов температуры вполне достаточно для удовлетворения нужд домашнего мастера. Данные самоделки запросто можно приспособить для регулирования температуры воды в баке водонагревателя, следить за теплом в инкубаторе или теплице, модернизировать утюг или паяльник. Помимо этого можно восстановить старенький холодильник, переделав регулятор для работы с отрицательными значениями температуры, путем замены местами сопротивлений в измерительном плече.

Если же у вас все еще остались вопросы, смело задавайте их в комментариях. Ваш e-mail не будет опубликован. Вы здесь: Главная База знаний Электронные самоделки.

Автор: Александр Мясоедов. Как собрать терморегулятор в домашних условиях. Опубликовано: Такие устройства имеют очень широкую сферу применения: они могут поддерживать заданную температуру в инкубаторах и аквариумах, теплых полах и даже являться частью умного дома. Для вас мы предоставили инструкцию о том, как сделать терморегулятор своими руками и с минимумом затрат.

Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован. Другие статьи по теме 3 идеи сборки реле времени своими руками.

Радиопилюля

Поводом для сборки этой схемы послужила поломка терморегулятора в электрическом духовом шкафу на кухне. Поискав в интернете, особого изобилия вариантов на микроконтроллерах не нашел, конечно есть кое-что, но все в основном рассчитаны на работу с термодатчиком типа DS18B20, а он очень ограничен в температурном диапазоне верхних значений и для духовки не подходит. Анализ схемных решений привел к паре вариантов. Вот что получилось после его сборки:. Испытания показали, что сам по себе термостат работает достаточно надежно, но не понравилось в данном варианте отсутствие гибкой памяти. Пошивка микроконтроллера для обеих вариантов — в архиве. Немного поразмыслив пришел к выводу, что возможно сюда присоединить тот же контроллер, что и на паяльной станции, но с небольшой доработкой.

Самые популярные и востребованные схемы подключения механических терморегуляторов к отоплению или охлаждению, в том числе через.

Схема терморегулятора своими руками

Принципиальная схема простого терморегулятора для овощехранилища, который можно собрать из деталей своими руками. Для зимнего хранения овощей многие хозяева пользуются специальными деревянными контейнерами с двойными стенками, установленными в подвалах жилых домов. Для того чтобы овощи не Схема простого самодельного терморегулятора, который предназначен для управления ТЭНом, с целью поддержания температуры в установленных пределах Одним из важных достоинств данной схемы является полная гальваническая развязка цепей регулировки и термодатчика от электросети. Принципиальная схема самодельного термостата на микросхемах LM, LM, 78L08, который умеет управлять вентилятором для охлаждения объекта. В некоторых случаях термостат должен управлять не нагревателем, а охладителем, например, вентилятором охлаждения, чтобы не допускать перегрева чего-либо Не сложный самодельный модуль управления вентилятором охлаждения, схема собрана на микросхеме КЛЕ5. Обычно для управления вентилятором охлаждения применяют схему термостата либо на специализированной микросхеме, но чаще всего на компараторе или операционном усилителе Принципиальная схема самодельного термостата, который построен на основе микросхемы цифро-аналогового мультиплексора ККП1 аналог CDA.

Терморегуляторы

Все процессы в яйце идут в очень узком диапазоне температур и влажности. Любое отклонение может привести к слабому потомству или даже гибели цыплят, утят или гусят. С температурой в инкубаторах всегда были сложности. Это было целым искусством, поддерживать требуемую температуру, пока не появился терморегулятор для инкубатора. В общем, это не очень сложное устройство, но с хорошими требованиями к точности, временной стабильности и надежности регулирования.

Температура среды контролируется датчиком температуры.

Простые терморегуляторы

Порог температуры включения и отключения термостата задается значениями TH и TL в памяти датчика, которые требуется запрограммировать в DS В случае превышения температуры выше значения записанного в ячейку TH на выходе датчика появится уровень логической единицы. Для защиты от возможных помех, схема управления нагрузкой реализована так, что первый транзистор запирается в ту полуволну сетевого напряжения, когда оно равно нулю, подавая тем самым напряжение смещения на затвор второго полевого транзистора, который включает оптосимистор, а тот уже открывает смистор VS1 управляющий нагрузкой. В качестве нагрузки может быть любое устройство , например электродвигатель или обогреватель. Надежность запирания первого транзистора нужно настроить путем подбора нужного номинала резистора R5.

Схема подключения механического терморегулятора

Современные домашние механические терморегуляторы, как правило, могут применяться не только в отоплении квартиры или дома, но и в системах охлаждения. Принцип работы тут простой — пока не достигнута выставленная регулятором температура срабатывания — включены обогреватели — котлы и иные компоненты системы обогрева, или же наоборот, когда достигается выставленная температура, включается кондиционер и работает до того момента, пока температура воздуха не понизиться ниже выставленного, порогового значения. Чаще всего к термостату подключают только отопление. Для реализации таких различных схем подключения, в механическом термостате имеется две различные клеммы, первая из которых используется для подключения отопительных компонентов, а вторая для охладительных. Вообще, производители предлагают различные модели терморегуляторов, которые могут отличаться между собой наличием или отсутствием некоторых дополнительных опций, но основной набор функций обычно единый. Тут стоит напомнить, что для работы механическому терморегулятору не требуется подключение к сети или использование элементов питания. Внутри него производится лишь коммутация проводки, идущей до климатических систем, а работа всех алгоритмов управления заложенных в них, основана на изменении механических свойств материалов при изменении температуры.

Простейшая схема терморегулятора. Простой терморегулятор можно сделать на основе регулируемого стабилитрона TL В схеме.

Как собрать терморегулятор в домашних условиях

Приведенная ниже схема является развитием темы симисторного регулятора мощности. В данном случае добавляются термочувствительный и нагревательный элементы благодаря которым и поддерживается требуемая температура. Включая-отключая нагрузку, которой служит электронагреватель, терморегулятор регулирует температуру микросреды инкубатора, аквариума или другого замкнутого пространства.

Простейшая схема терморегулятора.

Теория и практика.

Please enable JavaScript on your browser to best view this site. Регулятор температуры паяльника. Принципиальная схема регулятора показана на рис. На транзисторах Т1 и Т2 собран триггер Шмитта, работа которого управляется делителем напряжения, состоящим из резистора R2 и термистора R8. Терморегулятор по схеме триггера Шмитта. На транзисторах Т1 и Т2 собран триггер Шмитта.

Как увеличить мощность сварочного трансформатора. Радиопилюля

Бывает ситуация, когда у трансформатора нет обмотки на нужное напряжение или ток, зато есть много всяких разных обмоток. Что делать?

Для увеличения напряжения, обмотки можно соединять последовательно. При этом общее напряжение будет равно сумме напряжений всех обмоток. Максимальный ток будет равен наименьшему из номинальных токов всех этих обмоток.

Обмотки надо сфазировать, иначе напряжения в них могут не складываться, а вычитаться (можно ра-

ботать и в такой ситуации, но КПД трансформатора снизится). Делается это так: первая и вторая обмотки соединяются последовательно, а к их концам подключается вольтметр переменного тока (рис. 16).

Вольтметр должен показать сумму напряжений обмоток 1 и 2 (это синфазное, или согласное включение обмоток). Если показания вольтметра меньше (в случае противофазного, или встречного включения он покажет разность напряжений обмоток), выводы обмотки 2 надо поменять местами. В случае, когда последовательно соединяется большее количество обмоток, то все повторяется, при этом роль обмотки 1 выполняют уже соединенные обмотки, а роль обмотки 2 – вновь подключаемая обмотка.

На рис. 16 точкой возле обмотки обозначается ее условное начало. Оно имеет такой смысл: если на выводе с точкой первичной обмотки присутствует положительный полупериод напряжения (грубо говоря «плюс»), то и на выводах с точкой всех вторичных обмоток в этот момент также «плюс». Поэтому, зная условные начала обмоток, можно сразу соединить все обмотки синфазно. К сожалению, на самом трансформаторе начала обмоток обычно не обозначают.

Если в трансформаторе много одинаковых вторичных обмоток на маленький ток, то по идее их можно соединить параллельно, тогда общий их ток будет равен сумме токов отдельных обмоток.

На самом деле это очень «тонкий» вопрос. В жизни практически никогда не бывает, чтобы две обмотки были абсолютно одинаковыми. Хоть малюсенькая разница в их напряжениях, но есть. И внутри параллельных обмоток могут возникнуть уравнительные токи иногда маленькой, а иногда и большой величины. Может получиться, что трансформатор здорово греется, а наружу тока почти не выдает. Но бывает и так, что производители мотают трансформатор в несколько проводов одновременно. Тогда обмотки получаются практически совсем одинаковыми и такие обмотки параллельно соединять можно (хотя, ГОСТ 14233-84 «Трансформаторы питания для бытовой аппаратуры» дает допуск на асимметрию обмоток, включаемых параллельно, до 3% от напряжения обмотки – это довольно большое рассогласование!). При этом очень важно правильно сфазировать обмотки, иначе будет короткое замыкание. Только надо быть абсолютно уверенным в том, что обмотки одинаковы. Поэтому давайте для надежности пользоваться таким правилом:

Если производитель явно указывает, что обмотки трансформатора можно соединять параллельно, то можно. Если такого явного указания нет – то нельзя.

Как правильно сфазировать обмотки? Начала всех обмоток соединить вместе – это будет начало общей обмотки. Конец общей обмотки составят соединенные вместе концы всех обмоток.

Если неизвестны начала и концы обмоток, то сначала соедините между собой один провод от одной обмотки и один от другой. Подайте питание на трансформатор и измерьте напряжение между оставшимися концами этих обмоток (рис. 17).

Если между ними напряжение равное удвоенному напряжению каждой из обмоток, то концы одной из обмоток надо поменять местами. Снова подайте питание и снова измерьте напряжение. Если оно равно нулю, то все ОК, соединяете концы, между которыми измеряли напряжение и пользуетесь. Если же напряжение не равно нулю, то обмотки разные, и их паралле- лить нельзя!

А если напряжение на двух обмотках получилось не

ноль, но очень близкое к нулю? Давайте рассмотрим пример. Сопротивление вторичной обмотки тороидального трансформатора 75ВА 2×28В равно примерно 0,5 Ом. Допустим мы хотим получить такую обмотку из двух, каждая из которых рассчитана на вдвое меньший ток. Тогда сопротивление каждой обмотки вдвое выше и будет равно 1 Ом. С точки зрения уравнительных токов обмотки включены последовательно (значит, общее сопротивление удваивается) и к ним прикладывается разность напряжений между обмотками. Допустим, эта разность напряжений равна 0,5 вольт. Тогда уравнительный ток будет

2. Если вольтметр показывает разность напряжений обмоток в точности равную нулю, это означает, что и формы напряжений обмоток, и их величины одинаковы (что уже само по себе редкое явление). Но кто поручится, что при изменении напряжения в сети, или изменении тока, потребляемого нагрузкой, формы токов так одинаковыми и останутся? Это не всегда случается даже у однотипных трансформаторов (из-за разброса свойств стали они могут немного по-разному насыщаться), а для трансформаторов разных типов это вообще нереально.

Поэтому давайте не будем рисковать, и не будем создавать себе возможные проблемы, соединяя параллельно обмотки разных трансформаторов!

Бросок тока при включении трансформатора. При включении трансформатора в сеть даже на холостом ходу возникает всплеск тока (пусковой ток, являющийся следствием переходного процесса в трансформаторе), который может превышать номинальный в десятки раз. Длительность пускового тока обычно не превышает 0,02…0,03 секунды, поэтому он не приводит к перегреву обмоток. Однако в этот момент на проводники обмоток действуют значительные электромагнитные силы, которые могут сдвинуть плохо закрепленные витки. С течением времени витки разбалтываются, и акустический шум трансформатора растет.

Другим неприятным последствием пускового тока является перегорание предохранителя в цепи первичной обмотки.

Величина пускового тока определяется как моментом времени включения (по отношению к начальной фазе сетевого напряжения), так и параметрами трансформатора. В частности, повышение числа витков первичной обмотки снижает пусковой ток, что еще раз говорит в пользу применения трансформаторов с пониженной рабочей индукцией. И наоборот, у трансформатора, работающего близко к насыщению, бросок тока при включении может быть очень большим.

Трансформаторы с пониженной рабочей индукцией. Существует мнение (вполне оправданное), что хорошие результаты дает применение в усилителях трансформаторов с пониженной индукцией, работающих практически на линейном участке кривой намагничивания (конец участка А – начало участка В на рис. 9). Действительно, снижение индукции уменьшает потоки рассеяния, а значит и магнитные поля трансформатора, а также снижает пусковой ток. Это достигается увеличением числа витков в обмотках в 1,2…1,3 раза выше номинального. Уменьшение полей рассеяния снижает индуктивность обмоток, но из-за повышения длины провода, возрастает их активное сопротивление, поэтому просадки напряжения под нагрузкой практически не меняются, а вот нагрев обмоток растет. Для нормализации нагрева увеличивают мощность трансформатора, повышая диаметр проводов обмоток.

Таким образом, чтобы получить трансформатор с пониженной рабочей индукцией, необходимо изготовить трансформатор с мощностью в 1,3…1,5 раз больше требуемой, все обмотки которого рассчитаны на напряжение в 1,2…1,3 раза больше необходимого.

Необходимо отметить, что при этом улучшается только работа самого трансформатора, на усилитель это никак не сказывается (если только магнитные поля трансформатора не действуют на усилитель, но к этому необходимо стремиться в любом случае). Поэтому затраты на такой специальный трансформатор практически никогда не окупаются (кроме техники очень высокого качества, там применение подобного трансформатора не только оправдано, но и зачастую просто необходимо), а в конструкциях начинающих радиолюбителей – наверняка. Поэтому «низкоиндукционный» трансформатор имеет смысл применять, если он уже есть, а если его нет, то и не надо.

Подмагничивание сердечника постоянным током. Трансформатор – устройство, предназначенное для работы на переменном токе (причем только своей, или близкой к ней частоты – если частота тока сильно отличается от номинальной, он может работать хуже или не работать вообще). Постоянный ток он не преобразует, потому что ЭДС в обмотках наводится только изменяющимся магнитным полем, которое получается, если ток переменный. И на постоянный ток не влияет индуктивность обмоток. Поэтому если на трансформатор подать 220 вольт постоянного тока, трансформатор сгорит – активное сопротивление первичной обмотки маленькое, и ток будет огромным.

А что случится, если через обмотку все же протекает постоянный ток? На переменном токе даже очень большие токи обмоток практически не изменяют рабочий магнитный поток, так как влияния первичной и вторичной обмоток взаимно компенсируются. На постоянном токе взаимодействия обмоток и взаимной компенсации токов не происходит. Постоянный ток создаст ничем не компенсируемое магнитное поле, которое будет подмагничивать сердечник, изменяя индукцию в нем. Если это поле достаточно велико, то сердечник начнет насыщаться со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Так что появления постоянного тока (заметной величины) в трансформаторе следует избегать. Исключение составляют выходные трансформаторы ламповой техники – в них предусмотрен зазор в сердечнике для исключения насыщения. Но и в таком случае трансформатору работать не очень комфортно.

Лежало несколько трансформаторов без дела, и один из них (советский ТСА-30-1

, 30 Вт) решил использовать для универсального блока питания.

Поскольку его родные обмотки меня не устраивали (в основном по допустимому току), то решил убрать все его вторичные обмотки и намотать свои. Процесс сопровождался множеством «открытий» и ставящих в тупик вопросов, в процессе решения которых собралось много полезных деталей, которыми захотелось поделится с такими же новичками в этом деле, как и я.

В статье есть видео с подробностями некоторых этапов.

В чем мне здесь несправедливо повезло:

Было свободное время и никто не мешал.
Было много разных старых запасов, в т.ч. медного провода нужной длины.
Много информации в Интернет (особенно по части теории).
Заратустра меня простил…

Видео перемотки трансформатора

Время разных этапов этого видео:

26 мин 28 сек

— экран из фольги между первичкой и вторичкой

27 мин 52 сек

— как правильно последовательно соединить обмотки

36 мин 43 сек

— как узнать направление витков при помощи батарейки и мультиметра

44 мин 14 сек

— расчет и намотка новой вторичной обмотки

1 ч 24 мин 20 сек

— просадка сетевого напряжения и другие потери

1 ч 30 мин 01 сек

— ток холостого хода

1 ч 32 мин 14 сек

— пайка алюминия

1 ч 33 мин 42 сек

— итог

Исследование модифицируемого трансформатора

Трансформатор ТСА-30-1

оказался намотан алюминиевым проводом (буква «А» как раз означает алюминий).

Информации о нем в Интернет, к счастью, было достаточно, хотя реальность не совпала с найденным на него паспортом. По паспорту одна из обмоток должна была быть вроде бы как медной (провод ПЭВ-1, не имеет буквы «А» в названии как другие — ПЭВА), и я планировал ее не трогать, но в процессе работы оказалось, что эта обмотка тоже алюминиевая. Поэтому я ее тоже удалил. Т.е. осталась нетронутой только первичная обмотка.

Экран из алюминиевой фольги

В процессе разборки, я из любопытства отмотал немного пропарафиненной бумаги над первичной обмоткой хотел на нее посмотреть, и натолкнулся на один виток фольги, который присутствовал между первичной обмоткой и вторичной. Этот виток фольги шел внахлест вместе с бумагой, т.е. он не замыкался, и только один из концов был отрезком медного провода соединен точечной сваркой с корпусом. Такое разделение используют в качестве экрана от помех, хотя по поводу его эффективности идут споры. Трансформатор советский и экран был заложен на заводе изготовителе — я его трогать не стал.

Направление витков

Витки на трансформаторе были намотаны на разных катушках (левой и правой) абсолютно одинаково (не зеркально, а именно одинаково). В дальнейшем стало понятно, что такая намотка сделана исключительно для удобства при последующем последовательном соединении обмоток с разных катушек. Видимо, по той же причине направление разных вторичных обмоток чередуется. В этом случае перемычки между обмотками при последовательном соединении просто удобнее ставить с одной стороны.

Металлические клеммы

Клеммы этого трансформатора очень трудно паять и лудить, поскольку они судя по-всему сделаны не из меди. Медь, чем лучше ее прогреешь, тем лучше она паяется, а у стальных (?) клемм прогрев приводит к скатыванию припоя в шарик и его перетеканию с клеммы на жало паяльника. Нужно ловить один из начальных моментов прогрева, чтобы припой остался на клемме в приемлемом виде.

В исследуемом трансформаторе было тяжело вдвойне, т.к. к металлическим клеммам был припаян алюминий. Пришлось использовать для пайки ортофосфорную кислоту

с последующей промывкой водой и сушкой на радиаторе.

Первичная обмотка

В этом трансформаторе две катушки, и каждая обмотка разделена на две равные части, которые намотаны на каждую из двух катушек, с последовательным соединением. Считается, что так выше КПД — равномернее нагрузка.

Первичная обмотка состоит из двух по 110v на каждой катушке, соединенных последовательно перемычкой. Кроме того к каждой из обмоток последовательно присоединена небольшая добавочная обмотка, которую я отсоединил и использовал в своих целях (превратив таким образом во вторичную). Напряжение этой добавочной пары — около 36v (при 230v в сети).

Для схемы «Простой регулятор тока сварочного трансформатора»

Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является вероятность регулировки рабочего тока. В промышленных аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. К недостаткам такой регулировки надо отнести сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении. Наиболее оптимальный вариант — ещё при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно для подстройки тока, но не для его регулировки в широких пределах. Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочноготрансформатора
связана с определенными проблемами. Так, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. симисторный регулятор мощности Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше. После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный вариант решения проблемы — просторно популярный тиристорный регулятор, схема которого изображена на рис. 1. При предельной простоте и доступности элементной базы он прост в менеджменте, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в работе — работает не иначе, как «часики». Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки
сварочноготрансформатора
на каждом полупериоде тока (рис.2). Среднее роль тока при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельн…
Смотреть описание схемы …

Расчет вторичной обмотки трансформатора

Главная ошибка которую я допустил — расчитывал вторичную обмотку, исходя из напряжения в сети 220v. Между тем, напряжение в сети в пиковые нагрузки может проседать до 185v , — это почти на 20% ниже положенного! Поэтому, рассчитывая вторичную обмотку, надо исходить из этого показателя — не 220, а например 180. Иначе можно сильно просчитаться.

При расчете напряжения в трансформаторе блока питания следует учитывать:

Минимальное напряжение в сети ~180 V
Падение напряжения на диодном мосту — более 2 V
Падение напряжения на стабилизаторе — например 3 V
Просадку напряжения на вторичных обмотках при увеличении тока нагрузки (умножаем в среднем на 1,02 — 1,06, в зависимости от предельного тока)

На рисунке ниже — напряжение на одном элементе диодного моста KBU801

при токе 8 A доходит до 1,08 V. Т.е. на всем мосту падение напряжения будет более 2 V (клинуть мышью для увеличения).

Для уточнения количества витков на вольт во вторичной обмотке можно сделать временную контрольную обмотку

(например 10 витков) и замерять выдаваемое ею напряжение (обязательно проверить напряжение в сети !). После чего разделить эти 10 (витков) на полученное напряжение. Таким образом получим количество витков на вольт.

ВАЖНО!

Необходимо делить витки контрольной обмотки на ее напряжение, а не наоборот!

Пример

Необходимо напряжение питания 20 V при максимальном постоянном токе 2 A.

Приблизительный подсчет выглядит примерно так:

20 + 3 = 23 V (падение напряжения на стабилизаторе)

23 + 2,2 = 25,2 V (падение напряжения на диодном мосту)

25,2 / 1,41 = ~17,3 V (переводим постоянное напряжение после диодного моста с конденсатором в необходимое переменное вторички)

17,3 * 1,06 = ~18,4 V (учитываем просадку напряжения в обмотке при максимальном токе нагрузки)

Если у нас идет например 4,4 витка на вольт при идеальных ~220 V, то при напряжении ~180 V в сети, нам понадобится

18,4 * 4,4 = 81 виток (для идеального напряжения ~220 V)

81 * (220/180) = 99 витков (для пикового падения напряжения до ~180 V)

Т. е. при ~220 V в сети, вторичная обмотка, содержащая 99 витков, будет выдавать около ~22,5 V (а при просадке в сети до ~180 V, необходимые ~18,4 V)

Для схемы «Генератор для электронной гравировки»

Использование для электронной гравировки тока высокой частоты при высоком напряжении дает вероятность проводить гравировку очень тонкими штрихами как на дереве, так и на других обугливающихся материалах.Процесс гравировки основан на прохождении токов высокой частоты (80 кГц и выше) через малые паразитные емкости, при котором между острием резца и гравируемой поверхностью возникает электрическая дуга.Процесс гравировки дает большие возможности и требует меньших усилий, чем выжигание.Источником тока высокой частоты служит генератор, электрическая схема которого приведена на рисунке.Задающий генератор собран на транзисторах VT1 и VT2. Транзистор VT1 обеспечивает усиление сигнала обратной связи, снимаемого с резистора R2.Частоту колебаний определяет входная и выходная проводимости транзисторов VT1 и VT2 и индуктивность катушки L1. Изменение частоты генерации происходит из-за изменения проводимости транзисторов при изменении питающего напряжения.Питание задающего генератора -от регулируемого стабилизатора напряжения на транзисторах VT5 и VT6. антеннотфидеоные устройства фрадкин Изменяя выходное напряжение стабилизатора резистором R12, регулируем частоту генерируемых колебаний в пределах 80…150 кГц. Сигнал от задающего генератора через эмит-терный повторитель на транзисторе VT3 подается на выходной каскад на транзисторе VT4, в коллекторной цепи которого включена первичная обмотка трансформатора
T2. Напряжение с вторичной обмотки подается на резец. Резец представляет собой стержень с остро отточенным концом, вставленный в держатель, изготовленный из фторопласта или другого материала. Нижний конец вторичной обмотки
трансформатора
Т2 подключен к металлическому электроду 2 через конденсатор С5. который предохраняет от режима короткого замыкания при касании резцом 1 электрода 2 при возбуждении дуги. Благодаря включению диода VD1, на резце будут отрицательные импульсы высокочастотного напряжения, которые через паразитные емкости в материале образуют ду…
Смотреть описание схемы …

Намотка

Я наматывал одновременно четыре параллельных провода . В результате получил четыре обмотки на каждой катушке в каждом ряду. Такое количество обмоток дает возможность, соединяя их последовательно (или параллельно), комбинировать необходимое напряжение (и ток).

Для лабораторного блока питания, используемого как инструмент при работе, это наиболее удобный вариант.

ВАЖНО!

Для трансформатора имеющего сердечник в виде буквы «О», с двумя катушками справа и слева (такого, как рассматривается в этой статье), лучше всего каждую обмотку разделить на две (одинаковые), намотанные на разные катушки и соединенные последовательно. В этом случае будет выше КПД.

КСТАТИ

при укладке на каркас, желательно слегка выгибать провод наружу перед каждым загибом на углах, чтобы витки потом не отходили в стороны от каркаса, образуя зазор при котором ухудшается плотность намотки. Я дополнительно еще придавливал провод сосновым бруском после каждого загиба на каркасе.

Расчет длины провода.

Перед намоткой необходимо замерять ширину каркаса и ширину окна между каркасами катушек (или каркасом и сердечником). После этого необходимо рассчитать длину провода, и учесть его диаметр (с лаковой изоляцией!). Если намотка происходит без разборки сердечника, способом продевания провода в окно, то кусок/куски провода необходимой длины нужно будет «откусить» заранее, поэтому важно не ошибиться. Если провод достаточно тонкий (например менее ᴓ 0,5 мм) и длинный, то имеет смысл сделать тонкий челнок, на который намотать провод нужной длины — так его будет легче протаскивать в окно.

У меня здесь например внутренняя длина каркаса была 54 мм, и рассчитывая уложить 52 витка провода диаметром 1мм, я не угадал — последние пол витка мне пришлось делать частично внахлест (видимо я не учел толщину лаковой изоляции). См. рисунок (для увеличения — нажать мышью):

При расчете возможностей окна нужно учитывать суммарную толщину изоляционных прокладок из бумаги или лакоткани между обмотками.

Для точного расчета необходимой длины нужно сделать контрольный виток и замерять его длину. При этом, в каждом следующем ряду виток будет немного длиннее (скажется толщина нижнего ряда и толщина междурядной изоляционной прокладки). Надо понимать, что например при 50 витках ошибка длины в один миллиметр на виток даст погрешность 5 см на 50 витках. Также надо учесть запас на выводы (я добавлял к общей длине кусков по 10 см с каждой стороны, т.е. всего 20 см. — этого было достаточно и на выводы, и на возможную ошибку).

Для схемы «Импульсный сетевой блок питания»

ЭлектропитаниеИмпульсный сетевой блок питания.Блок питания, предназначен для питания переносной телерадиоаппаратуры. Его номинальная выходная мощность — 20 Вт, причем КПД при номинальной мощности — не менее 85%. Рабочая частота преобразования — 68 кГц. Характеристики блока оптимизированы для нагрузки, лежащей в пределах 0,5…1 от номинальной мощности. Он ус-тойчиво работает при изменении сете-вого напряжения в пределах от 170 до 240 В, выдерживает кратковременные замыкания выхода (ток замыкания, измеренный авометром В7-35, равен 6 А). Принципиальная схема блока изображена на рис.1.
Задающий генератор инвертора собран на операционном усилителе DA1, охваченном цепью положительной ОС. Нагрузкой ОУ служит первичная обмотка импульсного трансформатора Т1. Дифференцирующая цепь R7C6 создает форсированный фронт переключения транзисторов VT2 и VT4. Схемы стрелочных индикаторов мощности Узел, обеспечивающий ускорение процесса рассасывания неосновных носителей заряда в этих транзисторах, состоит из элементов VT1, VT3, VD8, VD9, R8. R9, С7-С10 и дополнительных обмоток III, IV
трансформатора
Т2. Рассмотрим работу узла на примере верхнего по схеме плеча полумостового инвертора. Пусть транзистор VT2 открыт и насыщен. При этом транзистор VT1 закрыт и к нему приложено напряжение приблизительно 6 В с обмотки III трансформатора Т2. Конденсатор С9 заряжен. По окончании полупериода коммутации скачкообразно меняется полярность напряжения на выходе задающего генератора и, следовательно, на всех обмотках
трансформатора
Т1; LI¦ — напряжение на первичной обмотке
трансформатора
Т1. Т…
Смотреть описание схемы …

Направление витков

Я с трудом нашел информацию про направление витков обмотки, — для этого пришлось освежить школьный курс физики (правило буравчика и т.п.). Хотя этот вопрос неизбежно возникает у новичка.

Главное правило — направление витков обмотки не имеет значения

… до тех пор пока возникает необходимость соединять обмотки друг с другом (последовательно или параллельно), либо в случае применения трансформатора в каких-нибудь устройствах, где важна фаза сигнала .

Не важно в каком направлении наматывать витки — важно как потом соединяются обмотки

Последовательное соединение обмоток

При последовательном соединении обмоток трансформатора, нужно мысленно представить, что одна обмотка является продолжением другой , а точка их соединения — это разрыв единой обмотки

, в которой
направление вращения
витков вокруг сердечника сохраняется неизменным (и конечно не может разворачиваться в обратную сторону!).

При этом любой вывод обмотки может быть началом или концом, а само направление вращения может быть любым. Главное, чтобы это направление оставалось одинаковым у соединяемых обмоток.

При этом, движение соединяемых обмоток сверху вниз катушки или снизу вверх не имеет значения (см. рисунок — увеличивается кликом мыши).

В трансформаторах, у которых сердечник имеет форму буквы «О», и катушки намотаны на двух каркасах справа и слева, действует те же правила. Но для простоты понимания можно мысленно «разорвать» сердечник (сверху или снизу), и представить, что он выпрямляется в один стержень, — так легче будет понять, как одна обмотка переходит в другую с сохранением направления вращения витков (по или против часовой стрелки). См. рисунок ниже (рисунок увеличивается кликом мыши).

Параллельное соединение обмоток

При параллельном соединении важна длина провода в обмотках.

Даже при одинаковом количестве витков , разные обмотки могут иметь разную длину провода (та обмотка, которая ближе к середине — будет короче, а та что дальше — длиннее). В результате этого могут возникать перетоки

Если предполагается параллельное соединение обмоток, то лучше мотать их одновременно в два (три, четыре…) провода. Тогда они будут одинаковой длины, что максимально исключит перетоки при их дальнейшем параллельном соединении.

Намотку в несколько проводов также используют при отсутствии провода нужного сечения (набирают большое сечение несколькими проводами меньшего).

Проверка направления витков при помощи батарейки и мультиметра

Если есть трансформатор, в котором нужно соединить две обмотки последовательно, но направление витков не видно и не известно, можно подать импульс постоянного тока от батарейки на одну из обмоток, наблюдая за скачком напряжения на другой обмотке.

Когда скачок напряжения в момент подключения батарейки на мультиметре (на второй обмотке) будет в «+», то точками соединения обмоток будут любые «+» и «-» разных обмоток (например «+» мультиметра и «-» батарейки, или наоборот). Два других конца при этом будут выводами этих обмоток после соединения (см. рисунок — кликнуть мышью для увеличения).

Направление витков на разных катушках

Повторюсь — не важно направление намотки, важно подключение обмоток.

Хотя есть одно «но». Если говорить об удобстве, то на таком типе трансформатора (с сердечником в виде буквы «О» и двумя катушками), удобнее правую и левую катушку мотать одинаково (не зеркально, а одинаково). В этом случае удобнее будет ставить перемычки при последовательном соединении двух обмоток на разных катушках — перемычки будут с одной стороны, и не через весь каркас сверху вниз.

См. рисунок (для увеличения — кликнуть мышью на рисунке):

Цифровые пилюли — путешествие по телу

Медицинские устройства, имплантированные или проглоченные, должны быть в состоянии противостоять окружающей среде человеческого тела, не оказывая влияния на функции организма. Что такое радиотаблетки, как они работают и от каких сред они должны защищать?

Что такое радиотаблетки?

Цифровые таблетки, иногда называемые радиотаблетками, – это медицинские устройства, которые можно проглатывать и которые обеспечивают сенсорные показания при прохождении через тело человека. Разработан в 1957, Radio Pills включает в себя все аппаратное обеспечение, необходимое для правильной работы, включая датчики, передатчик и батарею. Со времени появления первых таблеток Radio Pills технологии теперь позволяют использовать невероятно продвинутые функции, включая процессоры, камеры, свет и датчики газа, которые позволяют им выполнять широкий спектр процедур медицинского мониторинга.

Как работают цифровые таблетки?

Как указывалось ранее, цифровые таблетки включают в себя все оборудование, необходимое для беспроводной передачи информации изнутри тела на внешний приемник. В старых цифровых таблетках использовалась аналоговая схема, при которой выходной сигнал датчика напрямую воздействовал на модуль генератора радиопередатчика. Однако современные системы могут использовать преимущества небольших кремниевых кристаллов, которые позволяют использовать микроконтроллеры, периферийные устройства и датчики. В первой радиотаблетке использовались датчики давления, и это продемонстрировал врач, который показал, как изменялись данные, полученные от таблетки, когда он надавливал на желудок пациента.

В капсулы для визуализации встроена небольшая цифровая камера, которая позволяет осуществлять мониторинг внутренних органов и транслировать живые изображения изнутри тела, требующие высокой скорости передачи данных (до 2,7 Мбит/с). Таблетки для определения газа требуют использования полупроницаемых мембран, которые позволяют газу диффундировать через них, и они содержат датчик внутри таблетки. Оттуда показания датчика отправляются на микроконтроллер, который может предварительно обрабатывать данные перед их беспроводной передачей. Что делает цифровые таблетки возможными, так это уменьшение размеров электроники и возможность создавать биологически инертные оболочки, которые не нарушают внутренние функции организма.

Какие аспекты дизайна необходимо учитывать при разработке цифровых таблеток?

При разработке цифровой таблетки необходимо учитывать два основных фактора; внутренняя электроника и корпус. В отличие от имплантированных медицинских устройств, проглатываемые цифровые таблетки подвергаются воздействию всех суровых условий, создаваемых всей пищеварительной системой. Если таблетка повреждена во время транспортировки, важно, чтобы организм воспринимал поврежденную таблетку как безвредную и пропускал ее без побочных эффектов.

Первая суровая среда, с которой сталкивается пилюля, — это желудок, где pH может достигать 1 (например, автомобильные аккумуляторы имеют pH 0,7, но помните, что шкала pH логарифмическая). В результате оболочка таблетки должна выдерживать кислые растворы. Однако кислотность желудка может быть бонусом для дизайнеров; кислоту можно использовать для активации таблетки и, таким образом, потреблять энергию только после проглатывания. Однако кислотность желудка — не единственное препятствие, с которым сталкивается таблетка; желудок также имеет измельчающее действие, при котором он пытается механически расщепить пищу с помощью сжатия. Поэтому очень важно, чтобы капсула не только сопротивлялась кислоте, но и выдерживала умеренные сдавливающие усилия. После прохождения через желудок таблетка должна пройти через длинный кишечный тракт, где она будет подвергаться действию щелочных растворов, вырабатываемых печенью (то есть желчи), постоянному сжатию со стороны стенок кишечника и потенциально летучим газам, таким как метан.

Однако на этом веселье не заканчивается; внутренние компоненты таблетки должны быть тщательно подобраны, как и любое имплантированное медицинское оборудование. Хотя желудочно-кишечный тракт гораздо более щадящий, чем иммунная система, компоненты таблетки не должны быть токсичными. Если таблетка открывается, содержимое должно быть безопасно пропущено без вреда для организма. Вот почему используются батареи на основе серебра, поскольку они нетоксичны. Хотя литий-ионные батареи обеспечивают превосходную плотность энергии, они токсичны при потреблении.

Заключение

Все, что попадает в тело, должно соответствовать строгим критериям безопасности, чтобы свести риск к минимуму, а проникновение в человеческое тело — нелегкая задача. В то время как температура окружающей среды может быть постоянной, различные органические соединения, жидкости и механические нагрузки могут создать проблемы для любой электронной системы. Вдобавок ко всему, конечное устройство должно быть легко проглатываемым и переносимым, сохраняя при этом источник питания и продолжая передавать информацию на протяжении всего пути.

Подробнее

Как ИИ внедряется в медицину
Медицинский Интернет вещей и безопасность
Датчики расхода воздуха для респираторных и других медицинских применений
Siren привлекает 11,8 млн долларов для финансирования носимых медицинских технологий для лечения диабета

Что такое электронные таблетки и их применение?

Мы знакомы с широким спектром датчиков в области электроники. Они широко используются и в различных экспериментах исследовательской деятельности. Эта микроэлектронная таблетка представляет собой такой датчик с несколькими каналами и называется многоканальным датчиком. Как следует из названия, этот датчик представляет собой таблетку. То есть это значит войти внутрь тела и изучить внутренние условия.

Раньше, когда был изобретен транзистор, впервые начали использовать капсулы для радиометрии. В этих капсулах использовались простые схемы для исследования желудочно-кишечного тракта. Некоторыми из причин, препятствовавших их использованию, были их размер и ограничения не передавать более чем по одному каналу. У них была плохая надежность и чувствительность.

Срок службы датчиков также был слишком коротким. Это проложило путь к внедрению одноканальных телеметрических капсул, и позже они были разработаны для преодоления недостатков больших размеров датчиков лабораторного типа.

Полупроводниковые технологии также помогли в формировании, и, таким образом, в конце концов была разработана микроэлектронная таблетка. Эти таблетки теперь используются для дистанционных биомедицинских измерений в исследованиях и диагностике. Датчики используют микротехнологию для достижения этой цели. Основная цель использования таблетки — провести внутреннее исследование и распознать или обнаружить отклонения и заболевания желудочно-кишечного тракта. В этом желудочно-кишечном тракте мы не можем использовать старый эндоскоп, так как доступ к нему ограничен.

БЛОК-СХЕМА

Конструкция микроэлектронной таблетки выполнена в виде капсулы. Его оболочка биосовместима. Внутри этого находятся многоканальные (четыре канала) датчики и микросхема управления. Он также включает в себя радиопередатчик и две ячейки из оксида серебра. Четыре датчика установлены на двух кремниевых чипах. Кроме него есть управляющая микросхема, один канал доступа и радиопередатчик.

Обычно используются четыре датчика: датчик температуры, датчик pH ISFET, двухэлектродный датчик проводимости и трехэлектродный электрохимический датчик кислорода.

Микроэлектронная таблетка состоит из 4-х датчиков (2), которые смонтированы на двух кремниевых чипах (Чип 1 и 2), контрольного чипа (5), радиопередатчика (СТД-тип1-7, тип2-кристалл тип-10 ), оксид-серебряные батареи (8), 1-канал доступа, 3-капсула, 4-резиновое кольцо, 6-чип-носитель печатной платы.

Микроэлектронная таблетка состоит из обработанной биосовместимой (нецитотоксичной), химически стойкой полиэфиртеркетоновой (PEEK) капсулы и держателя микросхемы печатной платы, выступающей в качестве общей платформы для крепления датчиков, ASIC, передатчика и батарей. Каждый из изготовленных датчиков был прикреплен проволочным соединением к изготовленному на заказ держателю микросхемы, изготовленному из 10-контактного полиамидного ленточного разъема с шагом 0,5.

Разъем, в свою очередь, был подключен к промышленному штекерному разъему стандартного плоского кабеля (FCP), прикрепленному к несущему чипу печатной платы микроэлектронной таблетки, чтобы облегчить быструю замену датчиков при необходимости. Носитель микросхемы печатной платы изготовлен из 2 STD. Пластины из стекловолокна толщиной 1,6 мм, прикрепленные друг к другу эпоксидной смолой, максимально увеличили расстояние между двумя сенсорными чипами.

Микросхемы датчиков подключаются к обеим сторонам печатной платы через отдельные разъемы FCP, при этом микросхема датчика 1 обращена вверх, а микросхема датчика 2 — вниз. Таким образом, лямбда-зонд на микросхеме 2 пришлось соединить с верхней гранью тремя 200-нм медными выводами, припаянными к плате. Передатчик был интегрирован в печатную плату, которая также включала в себя шины питания, точки подключения к датчикам, а также передатчик, ASIC и опорные слоты для капсулы, в которой находится носитель.

На двух чипах установлено 4 датчика: чип 1 и чип 2. Встроенный

1. Чип сенсора 1 пластину и прикрепили к покровному стеклу толщиной 100 мкм, отвержденному на горячей пластине. Пластина выступает в качестве временного носителя, помогая обращаться с устройством на уровне 1 литографии, когда прослеживаются электрические соединения, определяются контактные площадки электродов. Контактные площадки обеспечивают электрический контакт с внешней электронной схемой.
Чип 1 разделен на две части: левый блок с кремниевым диодом датчика температуры, а правый блок содержит датчик pH ISFET.
Кремниевый диод DT-670-SD Особенности
Измеряет внутреннюю температуру тела.
Также компенсирует вызванные температурой изменения сигналов других датчиков.
Также определяет местные изменения, связанные с воспалением тканей и язвами.

ISFET:
Ионоселективный полевой транзистор ISFET; этот тип электрода содержит транзистор, покрытый химически чувствительным материалом, для измерения pH в растворе и на влажных поверхностях. Поскольку потенциал на химически активной поверхности изменяется в зависимости от pH, ток, индуцируемый через транзистор, изменяется. Температурный диод одновременно контролирует температуру на чувствительной поверхности. Измеритель pH с температурной компенсацией pH коррелирует изменение тока и температуры.
2. Сенсорный чип 2
Рисунок Уровня 1 (электрические дорожки, контактные площадки и электроды) был определен в 0,9 мкм UV3 резисте с помощью электронно-лучевой литографии. Слой золота толщиной 200 нм (включая адгезионный слой из титана толщиной 15 нм и палладия толщиной 15 нм) наносили термическим испарением. Процесс изготовления повторялся.
Принцип обнаружения датчика кислорода
В большинстве переносных или измерительных приборов, используемых для оценки концентрации кислорода на рабочем месте, используются кислородные датчики типа «топливных элементов». Датчики кислорода «топливные элементы» состоят из диффузионного барьера, чувствительного электрода (катода), изготовленного из благородного металла, такого как золото или платина, и рабочего электрода, изготовленного из недрагоценного металла, такого как свинец или цинк, погруженного в основной электролит (например, в виде раствора гидроксида калия).
Управляющий чип
ASIC (специализированная интегральная схема) — это управляющий чип, который соединяет вместе внешние компоненты микросистемы.
Рисунок 8: Взаимодействие ASIC с внешними компонентами системы
Специализированная интегральная схема (ASIC)
Интегральная схема, разработанная для выполнения определенной функции путем определения взаимосвязи набора базовых схемных построений блоки, взятые из библиотеки, предоставленной производителем схемы.
ASIC представляет собой новую конструкцию для работы со смешанными сигналами, которая содержит модуль обработки аналоговых сигналов, управляющий датчиками, 10-разрядные преобразователи АЦП и ЦАП, а также модуль цифровой обработки данных. Генератор релаксации RC (OSC) обеспечивает тактовый сигнал.
Аналоговый модуль основан на AMS (Automated Manifest System), которая предлагает множество схем энергосбережения (спящий режим) и компактный дизайн ИС. Схема температуры смещала диод при постоянном токе, так что изменение температуры приводило к соответствующему изменению напряжения на диоде.
Датчик pH ISFET был смещен как простой повторитель истока и стока при постоянном токе с изменением напряжения D-S в зависимости от порогового напряжения и pH. Схема проводимости, работающая на постоянном токе, измеряет сопротивление на паре электродов как обратную функцию проводимости раствора. Встроенный потенциостат управлял амперометрическим кислородным датчиком с 10-битным ЦАП, контролирующим потенциал рабочего электрода относительно эталона.
Аналоговые сигналы были последовательно пропущены через MUX перед оцифровкой с помощью АЦП. Полоса пропускания для каждого канала была ограничена интервалом дискретизации 0,2 мс.
Радиопередатчик
Собирается до интеграции в капсулу с использованием отдельных компонентов поверхностного монтажа на односторонней печатной плате. Площадь основания стандартного передатчика составляет 8*5*3 мм, включая встроенную катушечную (магнитную) антенну. Он предназначен для работы на частоте передачи. 40,01 МГц при 20°C, генерируя сигнал с полосой пропускания 10 кГц. Также использовался второй стабилизированный кристаллом передатчик. Это устройство аналогично свободно работающему передатчику STD, имеющему частоту передачи, ограниченную 20,08 МГц при 20°C из-за используемого кристалла. Таблетки, включающие в себя передатчик STD, относятся к типу 1, тогда как таблетки, содержащие стабилизированный кристаллом блок, относятся к типу 2. Измеренный диапазон передачи составляет 1 м и используется схема модуляции FSK (частотная манипуляция) со скоростью передачи данных 1 кбит/с.
ПРЕИМУЩЕСТВА
Он успешно используется для выявления заболеваний и отклонений в организме человека. Поэтому его еще называют ВОЛШЕБНАЯ ТАБЛЕТКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ.
Адаптируется для использования в коррозионной и спокойной среде.
Micro Electronic Pill использует ПРОГРАММИРУЕМЫЙ РЕЖИМ ОЖИДАНИЯ, поэтому потребление энергии очень меньше.
Имеет очень маленький размер, поэтому очень удобен в практическом использовании.
Высокая чувствительность, хорошая надежность и срок службы.
Очень долгий срок службы элементов (40 часов), меньшие требования к мощности, току и напряжению (12,1 мВт, 3,9 мА, 3,1 В).
Меньшая длина передачи и, следовательно, отсутствие шумовых помех
ПРИМЕНЕНИЕ
Экологические и промышленные применения, такие как оценка качества воды, обнаружение загрязнения, контроль процесса ферментации и проверка трубопроводов.
Интеграция датчиков излучения
Применение технологий непрямой визуализации, таких как ультразвуковая и импедансная томография.
Улучшение обнаружения аномалий тканей
Лучевая терапия, связанная с раком и хроническим воспалением.

Резюме
химически стойкий полиэфир-теркетон электропроводность цифровая таблетка растворенный кислород съедобная электроника электрический сигнал электронные таблетки электроника встроенная желудочно-кишечная дорожка параметры измерения система медицинского мониторинга микроэлектронная капсула PEEK температурный анализ датчики 9 глотаемый0003
Святой Грааль медицинских технологий
— Реклама —
Инновационные цифровые устройства, разумно использующие персонализированные данные, произведут революцию в технологиях здравоохранения. Хотя существует множество трудностей и препятствий для их внедрения, эти оправдания больше не могут помешать нам использовать технологии, которые могли бы оказать положительное влияние на нашу жизнь.
В условиях постоянно растущей восприимчивости масс к заболеваниям в эпоху модернизации доступная и легко доступная система инфраструктуры здравоохранения является потребностью часа. Однако в условиях почти развала государственной системы здравоохранения (длительное время ожидания, нехватка оборудования и врачей) и дорогих частных больниц люди с нетерпением ждут медицинских решений на основе электроники.
— Реклама —
Электроника уже играет огромную роль в различных сферах, таких как связь, развлечения, безопасность, спорт и образование. Это захватывающее время для медицинских технологий, и разумное использование современных цифровых инноваций может привести к революции и в отрасли здравоохранения. Технический прогресс с точки зрения объединения информации и функций различных электронных устройств для индивидуального лечения в зависимости от индивидуальных условий предоставляет огромные возможности для улучшенной, доступной и недорогой системы здравоохранения.
Концепция, связанная с такими разработками, — появление электронной таблетки. Организм человека – чувствительная система, и иногда врачи не могут вовремя обнаружить болезнь, и лечить ее становится уже поздно. Использование электронной таблетки помогает легко выявлять заболевания, а это может помочь принять оперативные меры против них.
Электронная таблетка
Хотя идея электронной таблетки витала в воздухе уже давно, исследователи теперь воплощают эту технологию в жизнь. Задача состояла в том, чтобы сконструировать и развернуть устройство с использованием передовых, но доступных компонентов и технологий производства.
В технологии электронных таблеток используются различные компоненты/детали, такие как резервуар для лекарств, насос для доставки, электронный микроконтроллер (MCU), беспроводная связь и датчики. Эти элементы должны быть объединены таким образом, чтобы сохранить небольшой размер, надежность изготовления и профиль безопасности, пригодный для медицинского использования. Устройство, содержащее эти части, выполнено в виде небольшой капсулы в форме таблетки, которую проглатывают и пропускают через желудочно-кишечный тракт.
После многих лет исследований и разработок на рынке появились беспроводные устройства, заключенные в капсулы, которые можно проглотить. Использование электронных таблеток освободит пользователей от инвазивных методов, таких как катетеры, эндоскопические инструменты или радиоизотопы, для сбора информации о желудочно-кишечном тракте. Доставка лекарств с помощью электронных таблеток также будет контролироваться бортовой электроникой, что обеспечит точные и адаптируемые схемы доставки, которые пока невозможны с помощью других средств.
Электронная таблетка оснащена многоканальными датчиками, которые станут важным инструментом медицинских технологий для всестороннего и подробного исследования заболеваний. Кроме того, его использование варьируется от доставки лекарств до достижения определенных областей человеческого тела для борьбы с различными типами рака, стимуляции поврежденных тканей, отслеживания проблем с желудком и измерения биомаркеров.
Для выполнения этих функций таблетка питается от съедобной батарейки и оснащена соответствующими датчиками. Важно убедиться, что материалы, используемые для изготовления съедобной батарейки, не токсичны для человека, так как это может вызвать значительные осложнения при попадании в пищеварительный тракт.
Электронная таблетка содержит датчики или крошечные камеры, которые собирают информацию, когда она проходит через желудочно-кишечный тракт, а затем выводится из организма через день или два. Капсула измеряет локальный рН и температуру внутри тела.
Это электронное изобретение передает такую информацию, как кислотность, уровни давления и температуры или изображения пищевода и кишечника на компьютер врача для анализа. Электронные таблетки также используются для измерения мышечного сокращения, легкости прохождения и других факторов тела, чтобы получить информацию, которая была недоступна в прошлом.
В 1972 году доктор Джон Купер и доктор Эрик Йоханнессен из Университета Глазго (Великобритания) разработали электронную таблетку. Это медицинская система мониторинга, измеряющая такие параметры, как температура, pH, электропроводность и растворенный кислород. Он также может захватывать изображения и отправлять их в систему.
Электронная таблетка имеет диаметр 16 мм, длину 55 мм и вес 5 г, ее можно проглотить. Он покрыт химически стойким полиэфиртеркетоновым (PEEK) покрытием. Как только таблетка продвигается по желудочно-кишечному тракту, она начинает выявлять заболевания и аномалии. Таблетка может легко достигать таких областей, как тонкий и толстый кишечник, и передавать информацию во внешнюю систему в режиме реального времени. Собранные данные затем отображаются на мониторе.
Немецкая компания Medimetrics, участвующая в разработке лекарств для перорального введения, воплотила эту идею в реальность, представив версию электронной таблетки IntelliCap. Его электронная таблетка для доставки лекарств представляет собой совершенно новое средство интеллектуальной доставки и мониторинга.
Эта разработка открывает двери для широкого спектра приложений, которые находятся на ранних стадиях исследования. Ожидается, что будущая версия этой технологии, использующая преимущества передовых электронных функций мониторинга и контроля, будет более индивидуальной и нацеленной на лечение конкретных заболеваний.
Структура электронной таблетки (Источник: www.kerosi.com)
Характеристики электронной таблетки
Электронная таблетка состоит из четырех микроэлектронных датчиков. Первый датчик состоит из кремниевого диода, прикрепленного к подложке, изготовленной на двух кремниевых чипах, расположенных на переднем конце капсулы. Используется для определения температуры тела. Использование кремниевой интегральной схемы делает этот датчик полезным и имеет очень низкую стоимость.
Второй — ионочувствительный полевой транзистор (ISFET), который используется для измерения концентрации ионов в растворах.
Третий — золотой электрод прямого контакта (DCGE), который помогает измерять электропроводность.
Электропроводность измеряется путем определения содержания воды и поглощения солей, а также распада органических соединений на заряженные коллоиды и секреции желчи.
Трехэлектродный электрохимический элемент (ТЭЭХ) – четвертый датчик. Он используется для расчета скорости растворенного кислорода и выявления активности аэробных бактерий в тонком и толстом кишечнике.
Все эти датчики управляются специализированной интегральной схемой (ASIC). Все остальные компоненты электронной таблетки, а именно 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), схема релаксационного генератора (ОСЦ) и схема цифровой обработки сигналов, подключены к СИС, состоящей из преобразования аналогового сигнала.
Схема питается от двух серебряно-оксидных (Ag2O) батареек SR48, обеспечивающих 35 часов работы. Напряжение питания составляет около 3,1 В при потребляемой мощности 15,5 мВт. Датчики pH и кислорода заключены в отдельные электролитные камеры емкостью 8 нл, содержащие раствор 0,1 КОН, удерживаемый в 0,2-процентном геле альгината кальция. Два сенсора покрыты пленкой толщиной 12 мкм из тефлона и нафиона соответственно. Они защищены диализной мембраной из поликарбоната толщиной 15 мкм. Все данные собираются ASIC. Радиопередатчик передает данные на базовую станцию, чтобы врач мог определить проблему.
Сеть электронных таблеток (Фото: http://15481a04b2.blogspot.com)
Типы электронных таблеток
Электронные таблетки можно разделить на два типа: один включает камеру, которая собирает данные из пораженных болезнью областей и отправляет их в система, а другая содержит только датчики для измерения уровня pH, температуры, уровня кислорода и так далее.
Электронные таблетки в виде капсул сейчас также имплантируют под кожу. Во-первых, капсула, содержащая дизайнерские клетки, контролирует обмен веществ, а затем вмешивается, чтобы исправить проблемы путем производства белков и метаболитов.
Капсулы также содержат электронные компоненты, которые управляют конструкторскими ячейками и связаны с внешним миром. Врачи могут использовать свои смартфоны, чтобы вмешиваться и корректировать работу таких электронных таблеток, если это необходимо.
Клуб электронных таблеток диагностика и лечение вместе. Лечение можно проводить немедленно и в правильных индивидуальных специфических дозах, что позволяет купировать метаболические заболевания в самом начале.
Интеллектуальная таблетка
Это в основном пластиковая капсула, которую обычно принимают с твердой пищей или водой. Он предназначен для транспортировки через пищеварительную систему естественным образом. Затем препарат распределяют по разным частям тела. Размер устройства аналогичен размеру поливитамина жира, и препарат может выполнять специализированные действия.
Препарат IntelliCap
Эта электронная таблетка действует как устройство доставки и мониторинга лекарств. Он состоит из резервуара для лекарств, системы беспроводной связи, электронных контроллеров, датчиков и нагнетательного насоса. Устройство имеет крохотную форму и при проглатывании проходит через желудочно-кишечный тракт. Использование бортовой электроники делает доставку лекарств точной и гибкой.
Преимущества
Использование электронных таблеток имеет много преимуществ, таких как:
Локальная доставка лекарств
Меньшие дозы лекарств приводят к меньшему количеству осложнений, связанных с перемещением лекарств через кровоток. Это означает, что побочные эффекты препаратов сведены к минимуму, а их терапевтическая ценность максимальна. Ожидается, что действие лекарств будет происходить быстрее, потому что лекарство доставляется в конкретное место заболевания.
Мгновенный ответ
Электронная таблетка оснащена микропроцессорами, батареями, антеннами и другими компонентами, позволяющими медицинскому персоналу в режиме реального времени получать оповещения о реакции пациента на тот или иной препарат. В этот момент, если врач наблюдает какие-либо нарушения, могут быть отправлены определенные команды, чтобы остановить доставку лекарства.
Недостатки
Электронные таблетки имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих их широкое применение. Вот некоторые из таких ограничений:
Заоблачная цена
Электронные таблетки на данный момент являются продуктом значительных инвестиций в исследования и разработки. Они недоступны для коммерческого потребления во многих странах. Ожидается, что благодаря достижениям в исследованиях и разработках в области различных компонентов, связанных с печатью и нанотехнологиями, стоимость производства в будущем снизится.
Ограниченное количество приложений. Поскольку это все еще относительно новая технология, ее применение по-прежнему ограничено определенными областями. Например, электронные таблетки нельзя использовать для выявления радиационных аномалий и проведения лучевой терапии. Электронные таблетки для детей особенно сложно производить из-за деликатных проблем, связанных с их пищеварением.
Взгляд в будущее
Инновационные цифровые устройства, разумно использующие персонализированные данные, произведут революцию в технологиях здравоохранения. Хотя существует множество трудностей и препятствий для их внедрения, эти оправдания больше не могут помешать нам использовать технологии, которые могли бы оказать положительное влияние на нашу жизнь.
На лабораторном уровне было подтверждено, что электронные таблетки, в которых используются естественные электролиты организма, могут быть изготовлены, что повышает их биоразлагаемость в направлении распада после достижения цели.
Изобретение транзистора привело к созданию радиометрических капсул с простыми схемами для выявления заболеваний и аномалий путем внутреннего исследования желудочно-кишечного тракта даже в ограниченных зонах, где использование традиционной эндоскопии было запрещено. Однако эти капсюли нельзя было эффективно использовать, так как они передают только по одному каналу, имеют большие компоненты и отличаются низкой надежностью, низкой чувствительностью и коротким сроком службы. Позже они были протестированы с использованием датчиков лабораторного типа, таких как стеклянные рН-электроды, термометры сопротивления и т. д.
В ближайшие несколько лет мы можем ожидать появления рабочих прототипов этих идей с использованием новых материалов для батарей.