BME 305 EEG: 4 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ელექტროენცეფალოგრამა (EEG) არის მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება სუბიექტის ელექტრული ტვინის აქტივობის გასაზომად. ეს ტესტები შეიძლება იყოს ძალიან სასარგებლო ტვინის სხვადასხვა დარღვევების დიაგნოსტიკაში. EEG– ის გაკეთების მცდელობისას არსებობს სხვადასხვა პარამეტრი, რომელიც უნდა გავითვალისწინოთ სამუშაო წრის შექმნამდე. თავის ტვინის აქტივობის წაკითხვას ერთი რამ არის ის, რომ არსებობს ძალიან მცირე ძაბვა, რომლის წაკითხვაც შესაძლებელია. ზრდასრული ტვინის ტალღის ნორმალური დიაპაზონი არის დაახლოებით 10 ვვ -დან 100 ვვ -მდე. ასეთი მცირე შეყვანის ძაბვის გამო, საჭირო იქნება დიდი გამაძლიერებელი მიკროსქემის საერთო გამომავალზე, სასურველია აღემატებოდეს შეყვანის 10 000 -ჯერ. კიდევ ერთი რამ, რაც უნდა გავითვალისწინოთ EEG– ის შექმნისას არის ის, რომ ჩვენი გამომავალი ტიპიური ტალღები 1 ჰერციდან 60 ჰერცამდეა. ამის ცოდნით, უნდა არსებობდეს განსხვავებული ფილტრები, რომლებიც შეამსუბუქებს ნებისმიერ არასასურველ სიხშირეს გამტარუნარიანობის მიღმა.

მარაგები

-LM741 ოპერატიული გამაძლიერებელი (4)

-8.2 kOhm რეზისტორი (3)

-820 Ohm რეზისტორი (3)

-100 Ohm რეზისტორი (3)

-15 kOhm რეზისტორი (3)

-27 kOhm რეზისტორი (4)

-0.1 uF კონდენსატორი (3)

-100 uF კონდენსატორი (1)

-პური (1)

-არდინოს მიკროკონტროლი (1)

-9V ბატარეები (2)

ნაბიჯი 1: ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

EEG– ის შექმნის პირველი ნაბიჯი არის საკუთარი ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის (INA) შექმნა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორი განსხვავებული სიგნალის მისაღებად და გამაძლიერებელი სიგნალის გამოსასვლელად. ამ INA– ს შთაგონება მოვიდა LT1101– დან, რომელიც არის საერთო ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი, რომელიც გამოიყენება სიგნალების დიფერენცირებისთვის. თქვენი 2 LM741 ოპერატიული გამაძლიერებლის გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ INA ზემოთ სქემის დიაგრამაში მოცემული სხვადასხვა კოეფიციენტების გამოყენებით. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ამ კოეფიციენტების ვარიაცია და მაინც მიიღოთ იგივე გამომუშავება, თუ თანაფარდობა მსგავსია. ამ წრედისთვის ჩვენ გირჩევთ გამოიყენოთ 100 ohm რეზისტორი R- სთვის, 820 ohm რეზისტორი 9R- ისთვის და 8.2 kOhm რეზისტორი 90R- ისთვის. თქვენი 9V ბატარეების გამოყენებით თქვენ შეძლებთ საოპერაციო გამაძლიერებლების ჩართვას. ერთი 9 ვ ბატარეის დაყენებით V+ პინის დასაყენებლად, ხოლო მეორე 9 ვ ბატარეის ისე, რომ ის შეიყვანოს -9 ვ V პინში. ამ ინსტრუმენტის გამაძლიერებელმა უნდა მოგცეთ 100 მოგება.

ნაბიჯი 2: გაფილტვრა

ბიოლოგიური სიგნალების ჩაწერისას მნიშვნელოვანია გახსოვდეთ თქვენთვის საინტერესო დიაპაზონი და ხმაურის პოტენციური წყაროები. ფილტრები დაგეხმარებათ ამ საკითხის მოგვარებაში. ამ სქემის დიზაინისთვის, მიზნის მისაღწევად გამოიყენება ზოლებიანი ფილტრი, რომელსაც მოჰყვება აქტიური დონის ფილტრი. ამ ეტაპის პირველი ნაწილი შედგება მაღალი გავლის ფილტრისაგან და შემდეგ დაბალი გავლის ფილტრისგან. ამ ფილტრის მნიშვნელობები არის სიხშირის დიაპაზონში 0.1 Hz– დან 55 HHz– მდე, რომელიც შეიცავს EEG სიგნალის სიხშირის ინტერესს. ეს ემსახურება სიგნალების გაფილტვრას სურვილის დიაპაზონის გარეთ. ძაბვის მიმდევარი ზის მას შემდეგ, რაც ბენდი გაივლის მაღალი დონის ფილტრამდე, რათა უზრუნველყოს გამოსავალი ძაბვის დონის ფილტრზე დაბალი წინაღობა. მაღალი დონის ფილტრი შექმნილია ხმაურის გასაფილტრად 60 ჰც -ზე, სიგნალის მინიმუმ -20 დბ შემცირებით, მისი სიხშირის დიდი ხმაურის დამახინჯების გამო. საბოლოოდ კიდევ ერთი ძაბვის მიმდევარი ამ ეტაპის დასასრულებლად.

ნაბიჯი 3: არაინვერსიული ოპერატიული გამაძლიერებელი

ამ მიკროსქემის დასკვნითი ეტაპი შედგება არაინვერტირებადი გამაძლიერებლისგან, რათა გაფილტრული სიგნალი გაიზარდოს 1-2V დიაპაზონში, დაახლოებით 99-ით. ტვინის ტალღებიდან ძალიან მცირე შეყვანის სიგნალის გამო, ეს საბოლოო ეტაპია საჭიროა გამომავალი ტალღის ფორმის შესაქმნელად, რომლის ჩვენება და გაგება ადვილია გარემოს პოტენციურ ხმაურთან შედარებით. ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ DC ინვერსია არაინვერტირებული გამაძლიერებლებისგან ნორმალურია და უნდა იქნას გათვალისწინებული საბოლოო გამომუშავების ანალიზისა და ჩვენებისას.

ნაბიჯი 4: ციფრული კონვერსიის ანალოგი

მას შემდეგ, რაც მთელი წრე დასრულდება, ანალოგური სიგნალი, რომელიც ჩვენ გავაძლიერეთ მთელ წრეზე, უნდა იყოს ციფრული. საბედნიეროდ, თუ იყენებთ არდუინოს მიკროკონტროლერს, უკვე არის ჩაშენებული ანალოგურ ციფრულ გადამყვანად (ADC). თქვენ შეძლებთ თქვენი მიკროსქემის გამოყვანას არდუინოში ჩაშენებული ექვს ანალოგურ ქინძისთავზე, თქვენ შეგიძლიათ დააკოპიროთ ოსცილოსკოპი მიკროკონტროლერზე. ზემოთ ნაჩვენები კოდით, ჩვენ ვიყენებთ A0 ანალოგიურ პინს, რომ წავიკითხოთ ანალოგური ტალღის ფორმა და გადავიყვანოთ იგი ციფრულ გამომავალში. ასევე, რომ საკითხავი უფრო ადვილი იყოს, თქვენ უნდა გადააკეთოთ ძაბვა 0 - 1023 დიაპაზონიდან, 0V დიაპაზონში 5 ვ.