智能远程血压计MAKE全纪录

吃瓜阿阳 2022-11-07 14:02:20

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血压过高，亦即高血压是致命的：它足以引致心脏病、中风和肾衰竭。有三分之一美国人患有高血压，而在发展中国家，因缺乏检查而成为孕妇的头号杀手。
现有的血压测试是无痛感的，但设备上有缺陷：设备易坏，很多功能不切实际，同时因为含有水银，一旦泄露就会毒害环境。同时也有人为错误因素，因为它需要依靠医生以听诊器监听病人的心跳。
于是我们就DIY一个比那好些的血压计。它是便携的，以电池供电，在电力供应不稳定的地区也能使用。它使用晶体管，所以变得坚固耐用，同时也不含水银。它能自动检测高血压，大大地降低出错机会。
以下教程是让你如何以少于50美金成本制造一个血压计，在何时何地都能测量你的血压。当然，学会此教程之后，将其改装成可以与手机通信的血压计，瞬间变身高大上的智（远）能（程）血压计也不是问题嘛

我们的DIY血压计

我们的自供电、环保、经济血压计（简称SEA-BPM，译者无责任翻译为自环经血压计）易于使用，它的膨胀式袖套包含有一个电子压敏传感器，用来测量袖套内的气压。当袖套充满气体时，它能完全阻断动脉。而袖套放气后，血液就开始在动脉流动，接着动脉壁上的血压就随着每次心跳上下起伏。
于是，这造成了袖套上的压力值产生振荡，从而被传感器所探测到，然后算出最大收缩压和最小舒张压。这就是示波测量法的原理（原理细节请看makezine.com/go/obpm，译者提醒，这是一篇英文纯技术文档，份量惊人）。我们计算收缩舒张压的算法通过C语言在一块PIC微型芯片上实现。
在世界上有些电力供应不稳定地区工作的缘故，我们的设备使用镍镉充电电池，可用手摇柄发电方式充电。当满充电时，设备能运行约50小时。我们也把娇贵的机械压力表去除，以减轻设备尺寸重量，并能稳定性能。因为它是自动工作的，读数变得更精确，免去了人为误差。一次测量读数在30秒内能够完成。

太大压力

血压值，其中一个重要体征，由心脏跳动时血液循环在血管壁上产生的压力造成。每次心跳时，它在最低值（舒张压）和最高值（收缩压）之间变化。以美国的分类来看，正常的话，你的收缩压在90-119毫米汞柱之间而舒张压在60-79毫米汞柱之间。如果两者都上升了，那你就血压过高，即高血压。
血压随年岁增长而上升，同时也受运动、压力、饮食和睡眠等因素影响。如果长时间血压过高，它能以多种形式损害身体，诸如心脏衰竭和中风等。高血压在妊娠期间发病率为5%-14%，是产妇死亡的头号原因。

下载

这里能下载程序源码。

注意：这是一个实验原型，不要依靠这个设备测量的数据。要测血压，请找专业医生。

零件/工具

带有成人手臂尺寸10英寸-16英寸大小尼龙袖套的血压计（Amazon #B000G35EP2）
3节AA镍镉电池（Digi-Key #SY114-ND）
3节AA电池盒（Digi-Key #BC3AAW-ND）
产品箱，尺寸大约为6英寸x4英寸x2英寸（RadioShack #270-1806）
2个一英寸旋钮（RadioShack #274-416）
漆包线，20-22码，还有24码。我们建议在从DIP插座下通过的第10排跳线上使用24码导线，其他则选用20-22码。
双掷切换开关（Digi-Key #450-1523-ND），电位计，线性电位器。（RadioShack #270-1806）
将Wagan微型LED手电充电器/发电机（Amazon part #B00198GFAG）拆解得到手摇柄。便宜点的手柄也能使用，价格大概在2美金左右。
压力传感器，5伏，7毫安，6个引脚（Mouser Electronics part #841MPX5050GP1）、微芯片PIC18F2321（Digi-Key #PIC18F2321-I/SP-ND）。在订购时，记得叫Digi-Key在PIC上预装makeprojects.com/v/29上的代码。如果你有PIC编程器，那你自己就能完成编程。它需要MPLAB和C18编译器制作，或者对16进制文件进行编程，输入到设备即可。
稳压模块，8个引脚。（Digi-Key #LT1121CN8-3.3#PBF-ND）
DIP插座：8个引脚、14个引脚、28个引脚各1个。（Digi-Key parts #A24807-ND, A24808-ND, 3M5480-ND）
4倍运算放大器模块LM324N（Digi-Key #LM324NFS-ND）
电阻110千欧2个，160千欧3个，16千欧2个，750千欧2个，10千欧1个，200欧4个。你可以用240欧电阻在LED上，但使用200欧的话它们会亮一些。
LED，5毫米红光绿光黄光白光各1个。（RadioShack parts #276-209, 276-304, 276-021, 276-014）
电容，0.1微法1个，1微法6个。5个1微法电容一定是要非电解电容那种，因为电解电容不能用于高通滤波器上。剩余两个电容，1微法那个用在稳压模块，0.1微法稳定参照电压，可选用电解电容。
电路板，尺寸约为3英寸x4英寸。（RadioShack part #276-168）
锯子
记号笔
烙铁和焊锡
剥线钳
螺丝刀
钻子与3.5毫米，5毫米，6毫米，7.75毫米，8毫米或只要能符合LED、电位计和开关尺寸的钻头。
钢锯
夹钳
标签机
锉刀（可选）
PIC编程器（可选）

步骤1：制作电路板

将电路板按尺寸切割。用一支黑色记号笔画出图上所示的电路板，然后用锯子锯下来。

步骤2：制作电源

图1

图2
图3

加入稳压模块。将8引脚DIP插座放在电路板右上角，按图1所示焊接连线，步骤3里面也是。
将1微法电容焊接至引脚1和接地端。在引脚8焊接一条导线，在之后和开关上的松散线路焊起来。在电路接地端焊接两条导线，一条给手摇柄，另一条是电池接地导线。

步骤3：加装滤波器

图1

图2

图3

将14个引脚的DIP插座如步骤2所示的焊接在电路板上，加上电源线：引脚4接3.3伏电压，引脚11接地。如果你用了比22码导线粗的导线，就需要在第10排上面的长跳线绕插座一圈再焊上去，而不是直接焊接在下面。
用带LM324芯片的运算放大器1做一个1.65伏参照电压，将步骤2图3的两个110千欧电阻和0.1微法电容焊接在一起。将运算放大器1的输出端连上他自己的负极。
现在加入平滑滤波器和血压传感器的频率元件。传感器信号通过2ge岔口：一个带通滤波器和一个独立的低通滤波器。
带通滤波器包括高通和低通滤波器各两个，级联在一起。将1微法电容和1个160千欧电阻串联在一起做成第一个高通滤波器。将电容连到压力传感器输出引脚1，电阻连到运算放大器3的负极输入端。将750千欧反馈电阻焊在运算放大器3的输出端和它的负极来制造增益效果。（译者注：这是负反馈电路）
接着做一个低通滤波器：将一个16千欧电阻从运算放大器3的输出端接到测试板的一个空置洞眼，然后将1个1微法电容焊在这个洞眼并接地。
将一个1微法电容串联至1个160千欧电阻做成第二个高通滤波器，将低通滤波器输出接入它。
将第二个高通滤波器输出信号接入运算放大器的负极，并在其输出端和负极之间焊接1个750千欧电阻以制造增益效果。
将增益部分输出接入第二个低通滤波器输入端：从运算放大器输出端焊上一个16千欧电阻，接到一个测试板开放洞眼上，然后再从那焊接个1微法电容并接地。将这个滤波器输出（V带通）接到微控制器引脚2（模拟量输入端0）。
现在对独立的低通滤波器接线：从压力传感器输出引脚1接一个160千欧电阻，然后再将电阻接到测试板开放洞眼，用1微法电容从这个洞眼接地。将这个滤波器的输出（V低通）接到微控制器引脚3（模拟量输入端1）。
加入压力传感器。如步骤2图1和步骤3图2所示，将传感器焊在板子的左上角。

步骤4：连接微控制器插座

将空白的28脚DIP插座以步骤2图1所示方法焊在测试板上，它的引脚1是在底部的。以步骤2图1和步骤3图3的方法接线，但在焊接完成之前不要把微控制器芯片接上去。
电源端口接线：引脚8和19接地，引脚20接入 3.3伏。
将1个10千欧上调电阻接入引脚1和 3.3伏之间。
轮到LED了。先将四个200欧电阻焊在微控制器引脚21-24上，就如步骤2图1和步骤3图3所示那样。将LED一脚接地，另一脚焊接，顺序是：电源（白光）在引脚21，就绪（黄光）在引脚22，正常（绿光）在引脚23，有恙（红光）在引脚24。

以步骤2图1、步骤3图3和步骤4图1所示方法，连接各个接口。如果太窄而难以焊接，允许使用附近的电源接口洞眼和接地路径。

步骤5：制作电源

现在开始拆解手电充电器，做一个手摇柄发电机。
取出手摇柄和它的电路板，拿掉灯泡，去掉外壳顶部的4颗螺丝，再把外壳拿掉。
将固定手摇柄的螺丝去掉，接着再去掉固定大电路板的螺丝（图1）。
剪开两块电路板之间的导线，那么手摇柄仍连在大电路板上（图2）。
熔焊掉电池，从电路板上拿掉，之后用3节镍镉电池取代，它们的电量寿命会比较长。
连接好开关和新电池。将手摇柄正极焊接到电路板（标定位置）和开关一个外部端口。
将电池和的正极导线焊在开关中间端口上（步骤4图1），将3节镍镉电池放入电池盒内。（图上显示的是4节电池盒）
将这些连到测试电路板上。现在将在步骤1b当中两根松动的导线接上：从稳压模块引脚8引出导线焊接在开关剩下的外部端口，然后将手摇柄地线和手摇柄电路的负极焊在一起。（步骤4图1）
现在你有了个简易充电电源。在选择其中一个开关位置，电池就连线到手摇柄，出于充电状态。而拨到另一个位置，电池就能为电路供电。这样的话，手摇柄就不会直接连在工作电路上，因为那样会导致电路损坏。（译者注：不能保证使用者是否狠劲摇动，那样的话恐怕连日光灯都能点亮。）

步骤6：制作箱子

图1

图2

图3

在罩子上钻孔，总共9个。请依照钻孔图（图1）钻出开关、顶部的LED和底部的容器位置。
让元件试位置。扭掉4颗边角螺丝，松开盒子上的罩子。将电位计、LED、电源开关放进去看看是否牢固紧贴在洞眼上（图2）。不是的话，根据其尺寸大小相应拓开一点。
修正容器上的轴。用一个台钳夹住，用钢锯锯掉电位计轴柄大约12毫米。（图3）

（译者注：他说的底部容器这些字眼，其实指的就是电位计的底座。）

步骤7：标签盒子

用打标机在绿色LED位置贴上“正常”，红色LED位置是“有恙”，以及黄色LED位置的“就绪”。在电源开关那里也贴上“开”与“关”。
测试电位计将，将旋钮以逆时针旋转到底，然后安上把手，指向左下方45度。在左边把手标上“舒张压”，右面的标上“收缩压”。要校准它们，就要标好收缩压最小位置（完全逆时针旋转），写上60。同样顺时针最大度数处标上最大值110（所有单位都是毫米汞柱）。加上中间标注，例如在60和110中间的会是85。
将舒张压旋钮最小值（逆时针旋转到底）标上100，然后顺时针旋转到底标上最大值180。同样加上中间标注值。