EMS Gerät - Jemand Erfahrungen?

[Bert S. (kautschuck)]

Hi,

Ich versuche mich an einem EMS (Elektro Muskel Stimulation) Gerät und 
habe nur sehr wenig Erfahrungen in diesem Bereich. Habe mich mal daran 
gemacht so ein Gerät auseinanderzunehmen und das Bild wie im Anhang 
vorgefunden.

Bei diesem Gerät handelt es sich um ein 40€ EMS Gerät, welches Medical 
Zertifiziert ist (was mich etwas erstaunt). Das ganze ist diskret 
aufgebaut, wobei nur NPN und PNP Transistoren verwendet werden. Links 
sieht man 10uF Kapazitäten, welche über eine Spule, Taktgeber (wohl 
einer der uC rechts) und NPN auf bis zu 95V geladen werden (Elkos sind 
nur für 100V rated). Das ganze hat weder einen Widerstand in Serien um 
den Strom zu begrenzen noch irgendwelche TVS Dioden die das Gerät vor 
ESD schützen bzw. bei Überspannung und Fehler kurzschließen würden. Die 
Pulse sind fix bei 400us und bei einer Frequenz von 4-150Hz. Der 
Kurzschlussstrom beträgt bis zu 250mA, was ich als viel zu hoch erachte.

Ich stelle mir das so vor, dass ich einen Boost Converter nehme, welcher 
mir um die 90V ausgibt. Das Problem soweit ist, dass dieser aus einem 
kleinen Lipo gespiesen werden soll (3.7V nominal), was wahrscheinlich 
Einstufig fast nicht geht, obwohl dies bei dem China Teil von oben 
anscheinend ohne Probleme machbar ist. Evtl. wäre auch so etwas wie im 
Anhang als einfacher Boost Converter möglich, dann eine Zehner Diode + 
TVS zur Spannungsbegrenzung.

Um einen fixen Strom einzustellen möchte ich einen DAC als Stromquelle 
in der Low Side einfügen und dann einen High Side Analog Switch, jedoch 
weiß ich nicht, ob das so sinn macht? Gerade der High Side Analog Switch 
ist eher schwierig zu finden und für 90V fast unmöglich.

Hat jemand von euch bereits Erfahrungen mit einem EMS Device?

Evtl. hat auch jemand von euch eine Idee wie genau die 
Transistorschaltung von oben funktioniert, blicke da noch nicht wirklich 
durch. Die Steuerpulse scheinen vom uC zu kommen, dann wäre das einfach 
eine H-Brücke mit High Side PNP und Low Side NPN, oder?

[DerEinzigeBernd (Gast)]

Bert S. schrieb:
> Das ganze ist diskret
> aufgebaut, wobei nur NPN und PNP Transistoren verwendet werden.

Und was meinst Du, verbirgt sich unter den beiden schwarzen Kleckse 
weiter rechts auf der Platine?

[Falk B. (falk)]

Bert S. schrieb:
> EMS.png  2,4 MB

Siehe Bildformate.

[Bert S. (kautschuck)]

DerEinzigeBernd schrieb:
> Bert S. schrieb:
>> Das ganze ist diskret
>> aufgebaut, wobei nur NPN und PNP Transistoren verwendet werden.
>
> Und was meinst Du, verbirgt sich unter den beiden schwarzen Kleckse
> weiter rechts auf der Platine?

Habe ich ja oben schon beschrieben, mit dem diskreten Pfad meinte ich 
mehr, dass die ganze Ausgangsstufe und der Boost Converter nur mit 
Transistoren und Vogelfutter aufgebaut wurde. Einer der uC ist für ein 
Display, der andere startet die Pulse.

Falk B. schrieb:
> Siehe Bildformate.

Ups ja, habe ich übersehen, sorry.

[●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector)]

DerEinzigeBernd schrieb:
> Bert S. schrieb:
>> Das ganze ist diskret
>> aufgebaut, wobei nur NPN und PNP Transistoren verwendet werden.
>
> Und was meinst Du, verbirgt sich unter den beiden schwarzen Kleckse
> weiter rechts auf der Platine?

Darunter stecken bestimmt auch diverse PNP und NPN Transistoren.

[Verhoerspezialist (Gast)]

Ein
> kleinen Lipo gespiesen werden soll (3.7V nominal)
ist viel zu leistungsarm.

Praxistaugliche Geräte benutzen niederfrequents Bursts mit
Leerlaufspannungen von einigen kV. Die Anzahl der bipolaren
Impulse ist variabel. Damit kann die Reizintensität in einem
sehr weiten Bereich eingestellt werden.

Für praktische Versuche solltest du mit einem der käuflichen
"Schweinestachel" anfangen. Du wirst feststellen, dass renitente
Probanden, dessen Reizeinwirkung mühelos widerstehen können.

[mIstA (Gast)]

Bert S. schrieb:
> Der Kurzschlussstrom beträgt bis zu 250mA

Inwiefern sollte der relevant sein - schließlich fließt ein 
Kurzschlußstrom ja quasi definitionsgemäß immer am menschlichen Körper 
vorbei.
Für Strompfade die in irgendeiner Weise auch durchs Gewebe verlaufen, 
wirst Du wohl niemals unter ein paar höhere zweistellige, wahrscheinlich 
eher dreistellige Ohm kommen.
Wobei der Übergangswiderstand von den Elektroden auf die Haut bzw. durch 
die obersten Hautschichten einen wesentlichen Beitrag liefert, der auch 
unabhängig vom Elektrodenabstand ist.

[Purzel H. (hacky)]

> .. habe nur sehr wenig Erfahrungen in diesem Bereich.

Weshalb willst du denn daran rumbasteln ? EMV & ESD besteht oft aus 
Dingen, die nicht auf den ersten Blick ersichtlich sind.

[Bert S. (kautschuck)]

Ich habe das ganze mal ein bisschen Reverse Engineered wie im Anhang. 
Soweit passt das ganz Gut zu den gemessenen Signalen, jedoch finde ich 
Q6 und Q8 sehr komisch, da der Emitter nirgends hinführt wie es scheint? 
Jemand eine Ahnung, was Q6 und Q8 hier genau machen? Der Widerstand nach 
GND oder irgend eine VCC scheint Unendlich (Multimeter zeigt sonst 
überall um die 13MOhm, außer bei diesen beiden Pins)

R4 soll in diesem Fall die Elektrode darstellen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Bert S. schrieb:
> da der Emitter nirgends hinführt wie es scheint?
Wenn das so ist, dann wird der Transistor wohl als Diode eingesetzt.

Siehe dort im Beitrag "Re: Transistor als Diode"

[Bert S. (kautschuck)]

Lothar M. schrieb:
> Wenn das so ist, dann wird der Transistor wohl als Diode eingesetzt.
>
> Siehe dort im Beitrag "Re: Transistor als Diode"

Danke, ja hätte ich drauf kommen können.

[Bert S. (kautschuck)]

So, ich habe mal noch alles durchgemessen und komme zum Schaltbild im 
Anhang.

Folgende Fragen kamen mir auf, die ich mit der Simulation nicht 
beantworten konnte:

1.) Für was brauche ich die Diode Q6, Q3 und Q8? Das würde ja auch ohne 
Probleme ohne diese gehen.
2.) Den Zweck von R1 und D1 begreife ich auch nicht wirklich. D1 scheint 
die Spannungsquelle einbrechen zu lassen (Wahrscheinlich als 
Überspannungsschutz, aber wieso das in der Low Side ist weiß ich nicht. 
R1 hingehen verschwendet immer beim Schalten eine Unmenge an Energie, 
jemand eine Idee wieso man das macht? Evtl. zum Entladen des 
Zwischenkreises (Wie ich das gesehen habe wir die Eingangsspannung V1 
immer vor den Pulsen auf eine fixe Spannung geladen)

Edit: Q8 und Q6 machen sinn, da ja FB1 und FB2 vorhanden sind und so 
sonst die Spannung rüberkoppelt