Приветствую, товарищи-инженеры и любители электроники!

Собственно возникла задача измерять частоту дыхания человека в скафандре. Проблема в том, что ничего в нос и рот засовывать нельзя, как в госпитале. Только внешние датчики, и желательно не ограничивающие движение головы. Кроме того, дыхание возможно и через рот, и через нос. Всякие доплеры итд тоже не подходят из за энергопотребления и сложности крепления на шее ))))

У меня на данный момент несколько вариантов:
1. Измерять температуру термистором расположенным на крепежке микрофона. Вдох-выдох (в том числе из носа) достаточно стабильно детектится выделением переменной составляющей, усилением и фильтрацией. Этот вариант проверил. Плох он тем, что микрофон надо тогда в определенном положении располагать. И при использовании другой модели микрофона, с крепежкой далекой от области выдоха может не работать.
2. Измерение влажности. Выдох естественно у нас с повышенной влажностью. В замкнутой системе дыхания лишняя влага удаляется. Расположив пару сенсоров в области выдоха, например в нижней части обзорного иллюминатора,
можно было бы измерять. Но увы, время отклика у доступных датчиков влажности велико. Даже при нормальном дыхании сливаться будут выходные данные...
3. Измерение давления. В скафандре давление поддерживается постоянным. Но система контроля давления имеет и мертвую зону, и инерционность. Выдох хорошо ушами детектируется - их закладывает ))). Тут есть 2 варианта. Либо мерить абсолютное давление, убирать постоянную составляющую, усиливать и регистрировать вдох выдох по ее провалу-выбросу (проблема - рабочее давление в скафандре пониже атмосферного, но высокое; сложно будет на его фоне выделять очень небольшое отклонение; и кроме того - при движении давление будет тоже прыгать). Либо расположить микросенсор относительного давления например в том же микрофоне; выдох будет создавать градиент давления, которое можно регистрировать.

Если у кого есть идеи интересные, комментарии или дополнения - прошу выложить на обсуждение.
Всем желаю успехов в разработке!

Коротенько по датчикам, тепловым анемометрам
Honeywell: боится влажности и предельные перегрузки не ахти
Лампочка: надежность около "0"
Есть наш (российский) кондовый вариант (само собой - MEMS)
Сам датчик потребляет 20 мВт, предел перегрузки 5000g, стоит во влажном воздухе, парах кислот и аэрозолей
На нем и подобных делаем разные приборы, смотри на http://www.tmems.ru/.
Есть одно большое НО. За три копейки пару датчиков не продается... Если есть НИР, делитесь...

Сообщение отредактировал dmitry_w - Nov 8 2010, 20:07

Делали одну тему для Лавки. Под конец беседы мужики спросили: а можно у вас печатные платы делать? ППЦ

Тему так и не доделали. Бабласо кончилось.

Примерно такие вольфрамовые спиральки стоят в летающих изделиях.

А Вы, Татьяна, стоите твердо на своем.
Я о надежности ничего не могу сказать. Но попробовал сделать по вышеприведенной статье из лампочки от гирлянды - и как говорил - на дыхание реагирует отлично.
Если нить еще покрыть теплопроводящим составом, чтоб от влажности предохранял и химии - почему нет? Конечно если по нему молотком стукнуть, то ни один датчик не выдержит (кроме ханивиловских по цене машины).

Речь шла не о поломанной лампочке, а о тонкой нити из вольфрама. А лампочка - только попробовать.Хотя, ... какая у Вас лампочка, отсюда не видно. Может, и подойдет?
Вот Вы так и не пробовали приделать к ней шланг... И не нужно ничем покрывать. Влажность и химия при такой низкой температуре никак не будут влиять. Долго. Ну даже если масса слегка увеличится... Вам же только колебания нужны.
Или найдите платину или никель. Тут еще без шланга возможен эффект разогревания проволочки от дыхания. Если ее совсем не греть, то тоже будет реагировать. Только в другую сторону.
P.S. http://www.analog.com/library/analogdialog...-12/reader.html
Вот и схема, которую Вы просили. Можно ее критиковать, но не буду.

Там же в статье есть же и "диодный вариант" (который я и предлагал, но, оказывается, все уже давно придумано и опробовано). Вот он явно неубиваемый агрессивной средой и вибрацией. Инерционность, конечно, больше и потребление (если с нагревателем) будет больше, но для данной задачи должно подойти.

Я вот сомневаюсь... Точнее, не сомневаюсь, что не подойдет. Отношение массы к поверхности во много(-много) раз больше.

Вы даже не представляете насколько сильно отличается теплотехника микро (размер нагревателя менее 0.5 ... 1 мм) от теплотехники макро. Все совсем не так плохо. По формулам из букварей быстродействие диода должно быть около 10-20 сек, а на самом деле не более 0.5 - 1 сек.

Сообщение отредактировал dmitry_w - Nov 9 2010, 10:25

Думаю, что неплохо представляю... У Вас есть два диода? Проверьте. То самое самое дело. Самодельное.

Спорить не буду... Не обижайтесь. Этим (микротеплотехникой) занимаюсь более 10 лет, знания весьма специфичные. Вы призываете делать опыты, которые я уже проделывал будучи студентом. Кстати, теплоотдача от спирали лампочки при нагреве до 60...70С (оптимум для использования в качестве анемометра) на порядок превосходит теоретическое значение и на теплосток на токовводы это не спишешь. Попробуйте сами прикинуть-удивитесь. Дальше можете засунуть нагретую спираль в трансформаторное масло и убедиться, что теплоотдача в воздух, при условии микроразмеров, по интенсивности сопостовима с теплоотдачей в жидкость (масло). Думаю, удивитесь еще больше.

Я вот видел, как просто диодный термодатчик реагирует на дыхание. Реагирует, и довольно быстро. А дифференциальный будет иметь куда лучшую чувствительность.

Когда Вы были еще студентом, я уже давно... Я давнее в этом деле, но это ведь не аргумент.
Не нужно столько слов... Сделайте. Удивите меня. Берите бескорпусный диод(ы).
А то, что от спирали теплоотдача больше, чем от прямой проволочки, то это неудивительно, но в данном случае не дает преимущества, а только мешает. Попробуйте еще проволочку в трубочке...


Не дуйте, а дышите спокойненько... Оцените амплитуду температурных колебаний.

Работаю в микроэлектронике, диод могу просто сделать (и делал), и размера, кокого хочу.
При увеличении коэфф теплоотдачи быстродействие увеличивается!!! Это помогает. Постоянная времени датчика : дробь, вверху - теплоотдача от датчика, внизу - теплоемкость датчика. Однако, черный шар в вашу лузу
Да, речь была не о геометрии нагревателя, скорее о диаметре проволочки.

Сообщение отредактировал dmitry_w - Nov 9 2010, 11:19

Вы меня не поняли. Я писала только, что спираль хуже прямой проволоки для этого дела. Так как без внешнего потока естественная конвекция больше, а при обдувании у спирали меньше теплоотдача.
А то, что масса и теплоемкость пропорциональна квадрату, а поверхность и теплоотдача - первой степени радиуса, понятно всем. Вот поэтому тонкая проволочка лучше большого диода. Поберегите шары.

Добавлю, коэфф теплоотдачи гораздо сильнее увеличивается при уменьшении радиуса (или размера вообще). Забавное слово "понятно всем". В мире есть несколько регулярных конференций по явлениям переноса в микромасштабах, а Вам все понятно.
Воистину, есть девушки в наших селениях