100V Spannungsimpuls abschalten

[Kugi123]

Hallo meine Freunde,
ich habe ein Problem bei meiner Bachelorarbeit. Ich Entwickle eine Schnittstelle zwischen einem TENS Gerät und einer EMG Elektrode.
Kurzer Einblick in die Theorie... Das TENS Gerät erzeugt periodische Spannungsimpulse mit einer Dauer von 350us, einer Frequenz von 2-125Hz und von 1V bis100V Spannungsspitze. Die EMG Elektrode misst Muskelsignale im uV und mV Bereich. Durch das Anlegen der TENS Elektroden an der Haut wird das Messsignal gestört wodurch kein Muskelsignal mehr gemessen werden kann. Der Mykrocontroller des TENS Geräts liefert zeitgleich zu den Spannungsimpulsen ein Schaltsignal von 0-3,3V.

Somit wäre nun die Idee während den TENS-Impulsen den Stromkreis kurzzuschließen damit keine Spannung, bzw. eine geringe Spannung von max. 20mV, (U_D) an der Elektrode ankommt. Nach dem Impuls soll die Schaltung wieder freigegeben werden dass die Elektrode zwischen den Impulspausen messen kann.

Ich bin leider nicht der geborene Elektrotechniker/Schaltungstechniker, wodurch mir das entwickeln einer solchen Schaltung sehr schwer fällt. Ich würde mich sehr über Ratschläge und Ideen freuen.

Vorab vielen Dank.

Kugi123

 

[patois]

Der Mykrocontroller des TENS Geräts liefert zeitgleich zu den Spannungsimpulsen ein Schaltsignal von 0-3,3V.

So wie es auf den ersten Blick aussieht, müsste man mit dem Schaltsignal eventuell den gewünschten Effekt erzielen können.
Allerdings müsste man die Innenschaltbilder des TENS-Gerätes und er EMG Elektrode zur genaueren Betrachtung vorliegen haben.
Ist aber sehr fraglich, ob jemand zu derartigen Schaltbildern Zugang hat, weil es sich hierbei um ein Spezialgebiet der Elektronik handelt.
.

 

[schUk0]

Ich Entwickle eine Schnittstelle zwischen einem TENS Gerät und einer EMG Elektrode.

Ich bin leider nicht der geborene Elektrotechniker/Schaltungstechniker, wodurch mir das entwickeln einer solchen Schaltung sehr schwer fällt.

Vielleicht doch lieber BWL oder Theologie?

Warum schreibst du eine Bachelorarbeit, die scheinbar weit außerhalb deiner Kompetenzen liegt?

 

[Kugi123]

Weil sich meine Kernkompetenz auf die physiologischen und medizinischen Auswirkungen des TENS Gerätes sowie der 3D Konstruktion des Gehäuses beschäftig. Mein Professor möchte diese Zusatzschaltung

 

[Zulu]

Du hast da 2Elektroden die sich gegenseitig beeinflussen .
Jetzt stellt sich die Frage ob das blose anlegen der TENS Elektrode ohne Anschluss an das TENS -Gerät schon die Funktion des EMG -Gerätes beeinflusst .
Wenn ich es richtig verstehe dann erzeugt das TENS-Gerät eine Muskelkontraktion und des EMG -Gerät registriert Muskelkontraktionen .
Bei den unterschiedlichen Spannungen die da anliegen wird das EMG-Gerät völlig übersteuert .
Daraus folgt , das eben das TENS -Gerät erstens keine Spannung abgeben darf solange das EMG -Gerät arbeitet und im Umkehrschluss muss das EMG bevor das TENS einen Impuls abgibt von der Elektrode getrennt werden .
Ein Forum wird dir Hier wenig Hilfe leisten können aber die Elektrofraktion an deiner Fachschule schon .
Das dein TENS da eine Steuerspannung bereitstellt kann eine Hilfe sein, muss es aber nicht . Den dieser Steuerimpuls muss bereits anliegen eher der Spannungsimpuls an die Elektrode abgegeben wird . Und erst nach dem der Spannungsimpuls an die Elektrode abgegeben und abgeklungen ist wieder Verschwinden.

 

[schUk0]

Die meisten Mikrocontroller (ja, es ist ein deutsches Wort) haben einen Enable-Pin oder etwas in der Art.
Entweder active HIGH oder active LOW.
Meist werden die einfach auf das jeweilige Potential fest verdrahtet.
Hier könnte man vielleicht mit einer kleinen Optokoppler-Schaltung ansetzen.

 

[patois]

Dass dein TENS da eine Steuerspannung bereitstellt kann eine Hilfe sein, muss es aber nicht . Denn dieser Steuerimpuls muss bereits anliegen eher der Spannungsimpuls an die Elektrode abgegeben wird . Und erst nach dem der Spannungsimpuls an die Elektrode abgegeben und abgeklungen ist wieder verschwinden.

Einen Zwei-Strahl-Speicher OSCAR anschließen um das Steuersignal und das Impulssignal aufzuzeichnen,
damit man Klarheit bekommt wie die zeitliche Relation der beiden Signale zueinander ist.
Allerdings vermute ich, dass ein gewisser Denkfehler vorliegen könnte,
denn schließlich will man die Reaktion auf den Impuls mittels Sonde messen.
Frage: reicht es da aus nach dem Abklingen des Impulses die EMG-Sonde wieder scharf zu machen ?
Gibt es da für die Sonde überhaupt noch etwas zu "sondieren" ?
. . . und, schon versucht die Innenschaltbilder zu besorgen ?
(Gegebenenfalls muss das der Prof. über seine Beziehungen besorgen können, wenn er schon so "merkwürdige" Zusatzanforderungen stellt ! )

P.S.: Ist schon entschieden, ob die EMG-Sonde nur "bedämpft" werden soll, oder ob eine galvanische Unterbrechung der Sonden-Verbindungsleitung erforderlich ist ? - Danach gäbe es unterschiedliche Ansätze zur Problem-Lösung.

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[Kugi123]

Frage: reicht es da aus nach dem Abklingen des Impulses die EMG-Sonde wieder scharf zu machen ?


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Ja die Idee wäre, dass die Elektrode zum Zeitpunkt des TENS Impulse gar nicht misst. Somit wäre zwar ein Messfehler von max. 4% vorhanden aber mein Prof. meinte dass dies ok wäre.

 

[patois]

Vielleicht solltest du dir dieses Hilfsmittel einmal genau anschauen.
EXP Tech

Da das Schaltsignal des TENS laut deiner Aussage nur max. 3,3 VDC beträgt,
ist eine Weiterverarbeitung mit diskreten elektronischen Schaltungen ziemlich aufwändig.

Da könnte es sich lohnen mit dem Grove-System zu arbeiten, das im Grunde genommen
fertige Module zur Verfügung stellt, und eben mit diesem 3,3 VDC-Signal zurecht kommen würde.

Ist natürlich alles eine Frage des "Geldes".
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Ja die Idee wäre, dass die Elektrode zum Zeitpunkt des TENS Impulse gar nicht misst.

Gut, denn ein totales Abschalten wäre eventuell,-entgegen meiner obigen Aussage-, doch mit einfacheren Mitteln erreichbar.
Muss jetzt leider weg, werde aber unterwegs "heftig" nachdenken und heute nachmittag versuchen einige Schaltungsvorschläge, zumindest aber einen, zu simulieren und den Plan zur Diskussion zu stellen/posten.
Dann bis später . . .

 

[patois]

Wäre für dich sehr hilfreich, wenn du das Simulationsprogramm YENKA auf PC oder Laptop installieren würdest,
dann könntest du meine Schaltungen nachempfinden und dir eine eigene Meinung bilden.
Natürlich auch eigene Gedanken ausprobieren

Das Programm ist eine Freeware, die sehr intuitiv zu bedienen ist und daher für Elektronik-Anfänger gut geeignet ist.
Benützen kann man dieses Programm nur, wenn man einen Internet-Anschluß zur Verfügung hat.
Das Programm kann nur zwischen 15 Uhr über Nacht bis morgens 8.30 Uhr genutzt werden,
da es für Schulbetrieb tagsüber gesperrt ist.
(Wenn man das Programm vor 8.30 Uhr startet, kann man es auch in die Sperrzeit hinein nutzen)

 

[Kugi123]

Wäre für dich sehr hilfreich, wenn du das Simulationsprogramm YENKA auf PC oder Laptop installieren würdest,
dann könntest du meine Schaltungen nachempfinden und dir eine eigene Meinung bilden.
Natürlich auch eigene Gedanken ausprobieren

Das Programm ist eine Freeware, die sehr intuitiv zu bedienen ist und daher für Elektronik-Anfänger gut geeignet ist.
Benützen kann man dieses Programm nur, wenn man einen Internet-Anschluß zur Verfügung hat.
Das Programm kann nur zwischen 15 Uhr über Nacht bis morgens 8.30 Uhr genutzt werden,
da es für Schulbetrieb tagsüber gesperrt ist.
(Wenn man das Programm vor 8.30 Uhr startet, kann man es auch in die Sperrzeit hinein nutzen)

Danke vielmals. Ich werde mir das Programm zusätzlich downloaden. Arbeite zur zeit mit LTSpice .. wurde uns von der FH zur Verfügung gestellt.
Danke bis dann

 

[schUk0]

Arbeite zur zeit mit LTSpice .. wurde uns von der FH zur Verfügung gestellt.

Na da hatten die ja mal richtig die Spendierhosen an

 

[patois]

Na da hatten die ja mal richtig die Spendierhosen an

.
Merke: vor Bundestagswahlen geht alles !

 

[Stromberger]

Du zeichnest doch das Signal von der EMG-Messung kontinuierlich auf.
Wie wäre es denn, das Ganze einfach softwaretechnisch zu lösen und für einen Zeitbereich "x" (soll heißen, während des TENS-Impulses) einfach das gemessene Signal auswertetechnisch auf "Null" zu setzen (oder zumindest oberhalb einbes Schwellwerte zu "kappen" oder auf einen Mittelwert oder was-weiss-ich zu setzen) und damit den Messfehler zu eliminieren?
In meinen Augen die einfachste Möglichkeit....

 

[patois]

softwaretechnisch

Na dann lass mal hören, wie du das genau ausführen willst . . .

 

[Stromberger]

Dazu müsste ich wissen, wie die Signale aufgezeichnet werden (bislang war das ja lediglich meine Vermutung).
Von Dir kam ja schon der Vorschlag mit dem Oscar.
Dessen Werte dan auf einen PC übertragen und auswerten:
Oszilloskop – Mikrocontroller.net
Bei vielen Programmen gibt es die Möglichkeit, mit Schwellwerten zu arbeiten und alles ober- oder unterhalb zu kappen. Um nur einmal eine "Simpel-Funktion" zu benennen.

 

[patois]

Über die Geräte gibt es leider hier im Forum keine brauchbaren Informationen,
deshalb wundere ich mich so außerordentlich, dass du da softwaretechnische Eingriffe anregst.
Das ist meines Erachtens nach der augelblicklichen Lage der Dinge ein Irrweg.

Mal sehen, was der Fragesteller dazu meint

 

[patois]

Aus meiner Sicht gibt es zwei Lösungen zur Erstellung des gewünschten Interfaces, die man bevorzugt vor allen anderen betrachten sollte.

1) Optokoppler

2) MOSFET

Zu 1)
Beim Einsatz eines Optokopplers wäre der große Vorteil, dass dieses Interface den TENS komplett galvanisch von der EMG-Sonde trennen würde.
Momentan besteht noch der Nachteil, dass nicht bekannt ist wieviel Strom der TENS an seinem Schaltausgang zur Verfügung stellt.
Man sollte die Type des im TENS enthaltenen µP ermitteln, um die Schaltung des Interface fachgerecht auslegen zu können.
Die Ermittlung der Type des µP ist hierbei eine Bringschuld des Fragestellers.

Zu 2)
Beim Einsatz eines MOSFET besteht eine Pseudo-Trennung zwischen Steuerkreis und Lastkreis des Interface.
Als Nachteil bei der Verwendung eines MOSFET könnte man den Umstand ansehen, dass man einen Spezial-Mosfet mit einer für das Interface geeigneten niedrigen Schaltschwelle (ca. 2,4V am Gate) beschaffen müsste.

Anmerkung:
Da das Schaltsignal, welches der TENS liefert, nur aus einem Impuls der Länge 350µsec. besteht,
müsste das Interface komplett elektronisch aufgebaut werden, da ein Relais am Ausgang des Interfaces dem kurzen Signal nicht folgen könnte.
Diesen Ausgang des Interfaces geeignet zu gestalten, bedarf es sicherlich noch vieler Überlegungen . . .
.

 

[patois]

OPTOKOPPLER

Dieser erste Schritt dient zur Überprüfung, ob ein 3,3V Signal den Optokoppler überhaupt durchsteuern kann.



Wie gesagt, muss jetzt ermittelt werden, welchen max. Ausgangsstrom der TENS-Impuls "liefern" kann.
Mittels der Widerstände wird dann der erforderliche , bzw. zulässige Strom eingestellt.
Bei der Berechnung der Widerstände die Formel zur Berechnung von LED-Strömen berücksichtigen.

Mühsam ernährt sich das Eichhörnchen

 

[patois]

MOSFET

Dieser erste Schritt dient zur Überprüfung, ob ein 3,3V Signal diesen MOSFET überhaupt durchsteuern kann.



Das "allgemeine Beispiel" soll den Betrachter nur mit den etwas ungewohnten Symbolen von YENKA bekannt und vertraut machen.

Das zweite Beispiel zeigt den Anschluß des Interfaces an den Ausgang des TENS-Gerätes.
Die Besonderheit ist, dass der GROUND des TENS-Signals mit dem GROUND der Interfaceschaltung verbunden werden muss !
Bei der Auswahl des MOSFET ist darauf zu achten, dass dieser eine Threshold von ca. 2,4V haben muss,
damit die Schaltung mit dem relativ niedrigen 3,3V Impuls angesteuert werden kann.