Схема миостимулятора. Как работает?

[Nikolay62]

Добрый день!
Делаю небольшой миостимулятор и прошу ваших подсказок.
Подскажите, правильно ли я понимаю работу этой схемы:
1) RC цепочка задает частоту сигнала, исходящего с таймера
2) ток, идущий от таймера к базе открывает транзистор Т2 и замыкает цепь
3) ток течет через коннектор к эмитеру и на землю.
4) проходящий через первичную обмотку трансформатора ток, возбуждает магнитное поле в магнитопроводе, что приводит к формированию тока на выводах вторичной обмотки

Какую роль здесь исполняет конденсатор с4?
Почему при увеличении его емкости с 10 мкФ до 100мкФ увеличивается и сила электростимуляции?
Зачем нужен светодиод D3 и диод D2?
Зачем нужен второй транзистор Т1, почему нельзя уменьшать напряжение просто через переменный резистор?

Если использовать в качестве трансформатора тп 112-7 (https://www.chipdip.ru/product/tp112-7) и транзисторы -
Т1 = BC337 ; Т2= КТ972А  может ли возникнуть слишком большой ток, опасный для человека??
(Источник питания Крона - 9В)  

 

Спасибо!

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[otest]

Цитата

ток течет через коннектор

Это круто

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[oldmao]

30 минут назад, Nikolay62 сказал:

Какую роль здесь исполняет конденсатор с4?
Почему при увеличении его емкости с 10 мкФ до 100мкФ увеличивается и сила электростимуляции?

Так именно его заряд накачивается в первичную обмотку трансформатора. Естественно, чем больше ёмкость - тем больше энергия импульса.

D2 - защита от переполюсовки, светодиод показывает ток базы транзистора.

Ток может быть  опасным и небольшой, например при проблемах с сердцем. 

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[musa56]

38 минут назад, Nikolay62 сказал:

Делаю небольшой миостимулятор и прошу ваших подсказок.

Вообще то странная схема. Обычно в подобных схемах два генератора. Один на частоту где то 2 кГц с регулировкой по частоте. И второй с плавным нарастанием и регулировкой выходного напряжения с периодом в несколько секунд. За счет изменения напряжения и получается ограничение тока.

[Falconist]

10 минут назад, 856856 сказал:

вот эту схему

Хреновая схема. Транзистор никогда не закроется, т.к. выход биполярного таймера (а 555 - именно биполярный) недотягивает до напряжения питания около 1,5 В.

[Falconist]

А ему это надо? Такие сложности?

[Nikolay62]

23 минуты назад, 856856 сказал:

Делайте вот эту схему.. Её автор учёл все ваши вопросы.

http://www.eeweb.com/blog/extreme_circuits/transcutaneous-electrical-nerve-stimulator-tens

 

Спасибо, но по первой схеме уже все спаял, все работает. Хочу понять как, и нет ли опасности в такой схеме и с таким трансформатором.

 

22 минуты назад, oldmao сказал:

Так именно его заряд накачивается в первичную обмотку трансформатора. Естественно, чем больше ёмкость - тем больше энергия импульса.

D2 - защита от переполюсовки, светодиод показывает ток базы транзистора.

Ток может быть  опасным и небольшой, например при проблемах с сердцем. 

 

Спасибо! 
Пробовал ставить конденсатор большей емкости - 500 мкФ. Изменений, по сравнению со 100 мкФ не почувствовал. Наверное есть предел энергии импульса, и при дальнейшем увеличении емкости изменений не происходит? 
 
По опасному току - имеется ввиду такой ток, который может возникнуть именно по причине ошибки в самой схеме или сбоя в ее работе.
Например, если сгорит конденсатор, не может ли это вызвать одномоментный выброс тока, в разы большего чем при штатной работе?
Понимаю, что при стентах в сердце и  пр. миостимуляторами нельзя пользоваться.

 

12 минуты назад, musa56 сказал:

Вообще то странная схема. Обычно в подобных схемах два генератора. Один на частоту где то 2 кГц с регулировкой по частоте. И второй с плавным нарастанием и регулировкой выходного напряжения с периодом в несколько секунд. За счет изменения напряжения и получается ограничение тока.

 

Спасибо, перед тем как делать, довольно долго искал подходящую. Много перепробовал, больше всего понравилась эта. И основное сейчас для меня - ее безопасность.

А для этого хочу понять как и что в ней происходит.

 

 

Изменено 2 октября, 2017 пользователем Nikolay62

[Falconist]

Все эти примитивные схемы обычно обратноходовые.

При прямом ходе энергия накапливается в сердечнике. "Рабочая" полярность - выброс противо-ЭДС. А в таком режиме больше, чем накопит сердечник, на нагрузку (пациента) тока не пойдет.

Прямоходовыми, как правило, являются диагностические электростимуляторы, "заточенные" под строгую дозировку энергии выходного стимулирующего импульса (длительность*ток). Вот из-за этого в них чуть ли не полсхемы занимают всякие защиты.

[Nikolay62]

8 часов назад, Falconist сказал:

Все эти примитивные схемы обычно обратноходовые.

При прямом ходе энергия накапливается в сердечнике. "Рабочая" полярность - выброс противо-ЭДС. А в таком режиме больше, чем накопит сердечник, на нагрузку (пациента) тока не пойдет.

Прямоходовыми, как правило, являются диагностические электростимуляторы, "заточенные" под строгую дозировку энергии выходного стимулирующего импульса (длительность*ток). Вот из-за этого в них чуть ли не полсхемы занимают всякие защиты.

 

Спасибо! Как Вы наверняка заметили мои познания в электронике довольно скудные)
Почитал про обратноходовые и прямоходовые преобразователи. 
Теперь мои представления как работает схема еще более запутались.
Получается (если на этой схеме обратноходовый преобразователь), что во время открытия транзистора Т2 заряд накапливается в сердечнике (или конденсаторе C4),
а после закрытия pn-перехода сердечник отдает энергию на вторичную обмотку (или конденсатор отдает энергию на первичную обмотку, что приводит к импульсу на вторичной)? 

 

Попробовал, управлять открытием транзистора с помощью Ардуино (т.е убрал таймер и резисторы, задающие частоту).
импульс = 1 мс, пауза = 26 мс.
Приложил что получилось (замерял на выводах вторичной обмотки, соединненых резистором 2 кОм)

Импульс примерно 1 мс затем пауза чуть больше заданной. 

 

Т.е. импульс и пауза примерно равна времени открытия и закрытия транзистора.

Или я все не так понял?
 

[oldmao]

С4 заряжен до напряжения, определяемого Р2. Транзистор периодически подаёт это напряжение на первичную обмотку трансформатора. При закрытии транзистора энергия, запасённая в сердечнике трансформатора, не может исчезнуть "в никуда", поэтому преобразуется в ЭДС на обоих обмотках. Чем больше витков - тем больше напряжение. Поэтому на нагруженноу вторичной обмотке получим высоковольтный импульс, его длительность и амплитуда будет зависеть от сопротивления нагрузки. Насчёт зависимости энергии импульса от С4 я был не прав, напряжение на нём стабилизирует каскад Р2 Т1, поэтому ёмкость фактически не влияет. Длительность импульса зависит от С3.

[Nikolay62]

3 часа назад, oldmao сказал:

Транзистор периодически подаёт это напряжение на первичную обмотку трансформатора.

 

Транзистор Т2?

Спасибо за то, что помогаете!

Теперь понял принцип работы, но остались некоторые моменты, которые все еще непонятны - 

Сейчас пробую открывать транзистор Т2 через Ардуино, вместо таймера (так проще задать длительность импульса и паузы).

Там установлена длительность импульса 1мс, а паузы 26 мс.

На осциллограмме импульс и пауза практически соответствуют заданному времени открытия/закрытия Т2, т.е. ЭДС на вторичной обмотке возникает в тот момент когда транзистор открыт,  а длительность паузы соответствует тому времени когда он закрыт.

Или я что-то не так делаю?

Сегодня еще попробую поэкспериментировать. 

Еще раз спасибо.  

 

 

[oldmao]

Непонятно, как подключен осциллограф. На вторичной обмотке должны быть два импульса: один в момент открытия транзистора, второй в момент закрытия. Полярность у них будет разная и амплитуда тоже. 

[Nikolay62]

Поэксперементировал.
Все как Вы сказали.
Пробовал задавать разную длительность импульса.
При длительности импульса 10 мс (на Т2 приходит высокий уровень в течение 10 мс), на осциллограмме виден сначала первый импульс, амплитудой около 16 В. Затем напряжение понемногу спадает.
Через 10 мс после первого импульса происходит обратный импульс, амплитодой около 10 В. Потом напряжение также постепенно спадает.

Ради инетереса приложил также осциллограмму с длительностью импульса 1 мс (как раз та длительность, которая будет использоваться). На ней 
практически отсутствует второй импульс. Видимо за это время в сердечнике не успевает накопиться значительная энергия.
 
Таким образом, неприятных сюрпризов от этой схемы ждать не стоит? 

Относительно конденсатора С4 - пробовал его совсем убрать, амплитуда импульса снижается примерно на 10% (на глаз, не замерял), значит, какую то роль в формировании тока на вторичной обмотке он тоже выполняет, но и без него схема работает.

Еще раз спасибо.

 

Да, кстати, теперь только разобрался в высказывании Falconist, про обратноходовые преобразователи))

Только непонятно - как тогда работают прямоходовые?

В них гасят второй импульс?

 

Изменено 3 октября, 2017 пользователем Nikolay62
дополнил

[Falconist]

Зазор в сердечнике есть? 

В обратноходе он должен быть обязательно.

[Nikolay62]

В мануале такой информации не нашел. Пришлось разломать.

Зазора, к сожалению, нет(

Скажите, пожалуйста, чем это чревато?

Электростимуляция устраивает, но если такой трансформатор нельзя использовать - буду другой подбирать.

 

 

Изменено 4 октября, 2017 пользователем Nikolay62

[Falconist]

Сердечник КРАЙНЕ большого размера.

Я в свое время использовал с сечением центрального керна не более 1 см². Зазор делается путем сборки пластин НЕ вперекрышку.

Неплохо работали 2-обмоточные унифицированные дроссели Д.  Какая цифра стояла после буквы "Д" - уже не припомню. Такие, залитые зеленым компаундом.

[Nikolay62]

На этом сечение 2.8 см²... 

Пробовал разные трансформаторы, с этим сила электростимуляции устраивала.

Не могли бы Вы посоветовать какой трансформатор использовать?

Изменено 4 октября, 2017 пользователем Nikolay62

[Nikolay62]

1 час назад, Falconist сказал:

Неплохо работали 2-обмоточные унифицированные дроссели Д.

 

Спасибо!

Буду искать.

В целях повышения образованности - чем грозит использование в обратноходовом преобразователе трансформатора без зазора в сердечнике? 

[Falconist]

Насыщением сердечника и фугой Баха ключевого транзистора.

Это я аггравировал ситуацию, но ничем хорошим - точно.

[tilarids]

Да схему Кетнерса возьми ( латыша из г.Огре ) В наших журналах не публиковали - но в болгарском Радио Телевизия Електроника есть.

[Falconist]

13 минуты назад, tilarids сказал:

схему Кетнерса

Эту? 

Так это не электроМИОстимулятор. Это электростимулятор БАТ.

[tilarids]

2 минуты назад, Falconist сказал:

?

Не - ну, я не утверждаю, что именно эту. Тем более, тов. Волдемарс кони двинул несколько лет назад. То есть, у него уже и не спросить.. но наработки-то остались.

[Falconist]

Так других-то его авторства я просто не нашел.

https://www.google.com.ua/search?q=кетнерс+электростимулятор&dcr=0&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjqv6mJ1dfWAhWPZpoKHdi-DaIQ_AUICigB&biw=1246&bih=879

[tilarids]

3 минуты назад, Falconist сказал:

Так-то

@Falconist , в чём разница ? Миостимуляция - это и есть БИО активные точки. То есть те же самые мышечные точки,

[Nikolay62]

Спасибо, но это очень сложная схема. 

Мне от этой схемы нужно решение только одной задачи - создание импульса напряжением до 40-60 В, и током до 5-10 мА.

Управление этими импульсами - частоту, длительность и прочее будет задавать, скорее всего МК.

К тому же, я перепробовал уже несколько разных схем. Мне больше всего понравилась та, которая в первом сообщении.

Принцип ее работы я, вроде бы, понял.

Теперь только найти подходящий трансформатор для безопасной работы осталось.

 

Falconist

На что можно ориентироваться при подборе дросселя?

Ток у трансформатора, который я использовал - 0.65 А. 

На этот параметр?

Или на максимальное значение переменного напряжения? (оно довольно низкое  от 1 до 35 В)

 

И 2-обмоточных серии Д я почему-то не нашел. Может он был 3-х обмоточный?  (нашел 2-х обмоточные)

 

 

 

 

Изменено 4 октября, 2017 пользователем Nikolay62