მარტივი ეკგ და გულისცემის დეტექტორი: 10 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

შენიშვნა: ეს არ არის სამედიცინო მოწყობილობა. ეს არის საგანმანათლებლო მიზნებისთვის მხოლოდ იმიტირებული სიგნალების გამოყენებით. თუ ამ სქემას იყენებთ ეკგ-ს რეალური გაზომვებისათვის, გთხოვთ დარწმუნდეთ, რომ წრე და ინსტრუმენტთან კავშირი იყენებს იზოლაციის სათანადო ტექნიკას

დღეს ჩვენ განვიხილავთ ელექტროკარდიოგრაფიის (ეკგ) სქემის ძირითად დიზაინს და შევქმნით მიკროსქემს თქვენი გულის ელექტრული სიგნალის გასაძლიერებლად და გასაფილტრად. შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ გულისცემა labVIEW პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით. მთელი პროცესის განმავლობაში, მე მივცემ დეტალურ ინსტრუქციას სქემის დიზაინის ელემენტებზე და რატომ მოხდა ისინი, ასევე მცირე ბიოლოგიურ ფონს. სათაურის სურათი არის ჩემი გულის ელექტრული სიგნალი. ამ სასწავლო ინსტრუქციის ბოლოს თქვენც შეძლებთ გაზომოთ თქვენი. Დავიწყოთ!

ეკგ არის სასარგებლო დიაგნოსტიკური ინსტრუმენტი სამედიცინო პროფესიონალებისთვის. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალი დაავადების დიაგნოზის დასადგენად, დაწყებული ძირითადი ინფარქტიდან (მიოკარდიუმის ინფარქტი), ბოლომდე დაწყებული გულის დაავადებებით, როგორიცაა წინაგულების ფიბრილაცია, რომ ადამიანებმა შეძლონ ცხოვრების უმეტესი ნაწილი შეუმჩნევლად. თითოეული გულისცემა, თქვენი ავტონომიური ნერვული სისტემა აქტიურად მუშაობს თქვენი გულის ცემაზე. ის აგზავნის ელექტრულ სიგნალებს გულში, რომელიც მიემგზავრება SA კვანძიდან AV კვანძში, შემდეგ კი მარცხენა და მარჯვენა პარკუჭებში სინქრონულად, და ბოლოს ენდოკარდიუმიდან ეპიკარდიუმში და პურკინჟის ბოჭკოებში, გული თავდაცვის ბოლო ხაზია. ამ რთულ ბიოლოგიურ წრეს შეიძლება ჰქონდეს პრობლემები სადმე მისი გზის გასწვრივ და ეკგ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ საკითხების დიაგნოსტიკისთვის. მე შემიძლია ბიოლოგიაზე ვისაუბრო მთელი დღის განმავლობაში, მაგრამ უკვე არის წიგნი თემაზე, ასე რომ გადახედეთ "ეკგ დიაგნოზი კლინიკურ პრაქტიკაში", ნიკოლას პეტერსის, მაიკლ გაცულისისა და რომეო ვეხტის მიერ. ეს წიგნი ძალიან ადვილად იკითხება და აჩვენებს ეკგ -ს საოცარ სარგებელს.

ეკგ -ს შესაქმნელად დაგჭირდებათ შემდეგი კომპონენტები ან მისაღები შემცვლელები.

• წრიული დიზაინისთვის:

  • პურის დაფა
  • OP გამაძლიერებლები x 5
  • რეზისტორები
  • კონდენსატორები
  • მავთულები
  • ალიგატორის სამაგრები, ან სტიმულირების და გაზომვის სხვა მეთოდები
  • BNC კაბელები
  • ფუნქციის გენერატორი
  • ოსცილოსკოპი
  • DC ელექტრომომარაგება, ან ბატარეები, თუ მოსახერხებელი ხართ

• გულისცემის დასადგენად:

  • LabView
  • DAQ დაფა

• ბიოლოგიური სიგნალის გაზომვისთვის*

  • ელექტროდები
  • ალიგატორის სამაგრები, ან ელექტროდის სადენები

*მე გამაფრთხილებელი შენიშვნა ზემოთ მოვიყვანე და ცოტათი განვიხილავ ადამიანის სხეულის ელექტრული კომპონენტების საფრთხეებს. არ დაუკავშიროთ ეს ეკგ საკუთარ თავს, თუ არ დარწმუნდებით, რომ იყენებთ სათანადო იზოლაციის ტექნიკას. ელექტროენერგიის წყაროზე მომუშავე მოწყობილობების შეერთება, როგორიცაა კვების ბლოკი, ოსცილოსკოპები და კომპიუტერები უშუალოდ მიკროსქემთან, შეიძლება გამოიწვიოს დენის გადინება მიკროსქემში დენის მომატების შემთხვევაში. გთხოვთ, გამოყოთ ჩართვა კვების ბლოკიდან ბატარეის სიმძლავრის და იზოლაციის სხვა ტექნიკის გამოყენებით.

შემდეგი 'მე განვიხილავ მხიარულ ნაწილს; სქემის დიზაინის ელემენტები!

ნაბიჯი 1: სქემის დიზაინის სპეციფიკაციები

ახლა მე ვისაუბრებ სქემის დიზაინზე. მე არ განვიხილავ სქემის სქემებს, რადგან ისინი მოცემულია ამ განყოფილების შემდეგ. ეს განყოფილება განკუთვნილია მათთვის, ვისაც სურს გაიგოს, თუ რატომ ავირჩიეთ კომპონენტები, რაც გავაკეთეთ.

ზემოთ ნაჩვენები სურათი, აღებული პურდიუს უნივერსიტეტის ჩემი ლაბორატორიული სახელმძღვანელოდან, გვაძლევს თითქმის ყველაფერს, რაც უნდა ვიცოდეთ ძირითადი ეკგ-ს სქემის შესაქმნელად. ეს არის ეკგ -ს გაუფილტრავი სიგნალის სიხშირის შემადგენლობა, ზოგადი "ამპლიტუდით" (y ღერძი) შედარებითი მიზნებისათვის განზომილებიანი რიცხვის მითითებით. ახლა მოდით ვისაუბროთ დიზაინზე!

ა. ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი იქნება პირველი ეტაპი წრედში. ეს მრავალმხრივი ინსტრუმენტი ბუფერს სიგნალს, ამცირებს საერთო რეჟიმის ხმაურს და აძლიერებს სიგნალს.

ჩვენ ვიღებთ სიგნალს ადამიანის სხეულიდან. ზოგიერთი სქემა საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ თქვენი გაზომვის წყარო, როგორც დენის წყარო, რადგან არსებობს ადექვატური მუხტი დაზიანების გარეშე. თუმცა, ჩვენ არ გვსურს ზიანი მივაყენოთ ჩვენს ადამიანებს, ამიტომ ჩვენ უნდა შევაჩეროთ სიგნალი, რომლის გაზომვაც ჩვენ გვაინტერესებს. ინსტრუმენტული გამაძლიერებლები საშუალებას გაძლევთ დააფიქსიროთ ბიოლოგიური სიგნალები, ვინაიდან Op Amp-Inpors აქვს თეორიულად უსასრულო წინაღობა (ეს ასე არ არის, პრაქტიკაში, მაგრამ წინაღობა, როგორც წესი, საკმარისად მაღალია), რაც იმას ნიშნავს, რომ ვერანაირი (თეორიულად) ვერ შემოვა შეყვანისას ტერმინალები

ადამიანის სხეულს აქვს ხმაური. კუნთებიდან მიღებულმა სიგნალებმა შეიძლება გამოიწვიონ ეს ხმაური ეკგ სიგნალებში. ამ ხმაურის შესამცირებლად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ სხვაობის გამაძლიერებელი საერთო რეჟიმის ხმაურის შესამცირებლად. არსებითად, ჩვენ გვინდა გამოვაკლოთ ხმაური, რომელიც თქვენს წინამხრის კუნთებშია ელექტროდის ორ განლაგებაზე. ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი მოიცავს სხვაობის გამაძლიერებელს.

სიგნალები ადამიანის სხეულში მცირეა. ჩვენ უნდა გავაძლიეროთ ეს სიგნალები, რათა მათი გაზომვა მოხდეს შესაბამისი რეზოლუციით ელექტრული საზომი მოწყობილობების გამოყენებით. ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი იძლევა საჭიროებას ამისათვის. ინსტრუმენტული გამაძლიერებლების შესახებ დამატებითი ინფორმაციისათვის იხილეთ თანდართული ბმული.

www.electronics-tutorial.net/amplifier/instrumentation-amplifier/index.html

B. მაღალი დონის ფილტრი

შეერთებულ შტატებში ელექტროგადამცემი ხაზები წარმოქმნიან "მაგისტრალურ ხმაურს" ან "ელექტროგადამცემი ხაზის ხმაურს" ზუსტად 60 ჰც. სხვა ქვეყნებში ეს ხდება 50 ჰერცზე. ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ ეს ხმაური ზემოთ მოცემულ სურათზე. მას შემდეგ, რაც ჩვენი ეკგ სიგნალი ჯერ კიდევ გარკვეულწილად ინტერესის ფარგლებშია, ჩვენ გვინდა ამ ხმაურის ამოღება. ამ ხმაურის მოსაშორებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი დონის ფილტრი, რომელიც ამცირებს მიღწევებს სიხშირეებზე. ზოგს შეიძლება არ აინტერესებდეს ეკგ -ს სპექტრის უფრო მაღალი სიხშირეები და აირჩიონ შექმნან დაბალი გამტარი ფილტრი 60 ჰც -ზე ქვემოთ. თუმცა, ჩვენ გვინდოდა შეცდომა შეგვექმნა უსაფრთხოდ და მივიღოთ რაც შეიძლება მეტი სიგნალი, ამიტომ მის ნაცვლად შეირჩა მაღალი დონის ფილტრი და დაბალი გამავლობის ფილტრი უფრო მაღალი შეწყვეტის სიხშირით.

იხილეთ თანდართული ბმული დამატებითი ინფორმაციისთვის მაღალი დონის ფილტრების შესახებ.

www.electronics-tutorials.ws/filter/band-st…

C. მეორე რიგის Butterworth VCVS დაბალი გამავლობის ფილტრი

ეკგ სიგნალის სიხშირის შემადგენლობა მხოლოდ აქამდე ვრცელდება. ჩვენ გვსურს სიგნალების აღმოფხვრა უფრო მაღალ სიხშირეზე, რადგან ჩვენი მიზნებისათვის ისინი უბრალოდ ხმაურია. სიგნალები თქვენი მობილური ტელეფონიდან, ცისფერი კბილების მოწყობილობიდან ან ლეპტოპიდან არის ყველგან და ეს სიგნალები შეიძლება გამოიწვიოს მიუღებელი ხმაური ეკგ სიგნალში. მათი აღმოფხვრა შესაძლებელია Butterworth Low-Pass ფილტრით. ჩვენ მიერ არჩეული გათიშვის სიხშირე იყო 220 ჰერცი, რაც შემდგომში, ოდნავ მაღალი იყო. მე რომ ისევ შევქმნა ეს წრე, ავირჩევდი მასზე გაცილებით დაბალ სიხშირეს და შესაძლოა ექსპერიმენტიც კი გავაკეთო 60 ჰც -ზე დაბალ სიხშირეზე და მის ნაცვლად გამოვიყენო უმაღლესი რიგის ფილტრი!

ეს ფილტრი არის მეორე რიგის. ეს ნიშნავს, რომ მოგება "იშლება" 40 დბ/ათწლეულის ნაცვლად 20 დბ/ათწლეულის ნაცვლად, როგორც ამას პირველი რიგის ფილტრი გააკეთებდა. ეს უფრო მკვეთრი გაშვება უზრუნველყოფს მაღალი სიხშირის სიგნალის უფრო შემცირებას.

არჩეულია ბუტერვორტის ფილტრი, რადგან ის "მაქსიმალურად ბრტყელია" გამტარ ზოლში, რაც იმას ნიშნავს, რომ არ არსებობს დამახინჯება გამტარ ზოლში. თუ გაინტერესებთ, ეს ბმული შეიცავს გასაოცარ ინფორმაციას მეორე რიგის ფილტრის ძირითადი დიზაინისთვის:

www.electronics-tutorials.ws/filter/second-…

ახლა, როდესაც ჩვენ ვისაუბრეთ სქემის დიზაინზე, ჩვენ შეგვიძლია დავიწყოთ მშენებლობა.

ნაბიჯი 2: ააშენეთ ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ეს წრე შეაფერხებს შეყვანას, გამოაკლებს საერთო რეჟიმის ხმაურს და გააძლიერებს სიგნალს 100 – ით. სქემის სქემატური და თანმხლები დიზაინის განტოლებები ნაჩვენებია ზემოთ. ეს შეიქმნა OrCAD Pspice დიზაინერის გამოყენებით და იმიტირებული იქნა Pspice– ის გამოყენებით. სქემატური გამოდის ცოტა ბუნდოვანი როდესაც დაკოპირებული OrCAD, ამიტომ ბოდიშს გიხდით ამისთვის. მე დავარედაქტირე სურათი, რათა ვიმედოვნოთ, რომ რეზისტორების ზოგიერთი მნიშვნელობა ოდნავ გასაგები გახდება.

გახსოვდეთ, რომ სქემების შექმნისას უნდა შეირჩეს გონივრული წინააღმდეგობა და ტევადობის მნიშვნელობები ისე, რომ მხედველობაში იქნეს მიღებული ძაბვის წყაროს პრაქტიკული წინაღობა, ძაბვის საზომი მოწყობილობის პრაქტიკული წინაღობა და რეზისტორებისა და კონდენსატორების ფიზიკური ზომა.

დიზაინის განტოლებები ზემოთ ჩამოთვლილია. თავდაპირველად, ჩვენ გვინდოდა, რომ ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის მოგება ყოფილიყო x1000 და ჩვენ შევქმენით ეს წრე ისე, რომ შევძლოთ იმიტირებული სიგნალების გაძლიერება. თუმცა, როდესაც მას ვამაგრებთ ჩვენს სხეულს, ჩვენ გვსურს მოგების შემცირება 100 -მდე უსაფრთხოების მიზეზების გამო, რადგან დაფის დაფები არ არის ზუსტად ყველაზე სტაბილური მიკროსქემის ინტერფეისი. ეს გაკეთდა ცხელი ცვლის რეზისტორი 4-ით, რომ შემცირდეს ათჯერ. იდეალურ შემთხვევაში, ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის თითოეული ეტაპიდან თქვენი მოგება ერთი და იგივე იქნება, მაგრამ სამაგიეროდ ჩვენი მოგება გახდა 31.6 ეტაპი 1 და 3.16 ეტაპი 2, რაც მოგებას 100 -ს აძლევდა. მე დავამატე წრიული სქემა 100 მოგებისათვის. ნაცვლად 1000 -ის. თქვენ კვლავ ნახავთ სიმულაციურ და ბიოლოგიურ სიგნალებს სრულყოფილად ამ დონის მოგებით, მაგრამ ის არ იქნება იდეალური დაბალი გარჩევადობის ციფრული კომპონენტებისთვის.

შენიშვნა, სქემის სქემაში მე მაქვს ფორთოხლის ტექსტში დახატული სიტყვები "გრუნტის შეყვანა" და "პოზიტიური შეყვანა". მე შემთხვევით დავაყენე ფუნქციის შეყვანა იქ, სადაც მიწა უნდა იყოს. გთხოვთ, განათავსოთ საფუძველი, სადაც აღინიშნება "გრუნტის შეყვანა" და ფუნქცია, სადაც აღინიშნება "პოზიტიური შეყვანა".

• Შემაჯამებელი

  • პირველი ეტაპის მოგება - 31.6
  • მეორე ეტაპის მოგება - 3.16 უსაფრთხოების მიზნით

ნაბიჯი 3: შექმენით მაღალი დონის ფილტრი

ეს მაღალი დონის ფილტრი გამორიცხავს 60 ჰერც ხმაურს შეერთებული შტატების ელექტროგადამცემი ხაზებიდან. ვინაიდან ჩვენ გვსურს, რომ ეს ფილტრი ზუსტად 60 ჰც -ზე იყოს, სწორი წინააღმდეგობის მნიშვნელობების გამოყენება გადამწყვეტია.

დიზაინის განტოლებები ზემოთ ჩამოთვლილია. გამოყენებულია ხარისხის 8 ფაქტორი, რაც იწვევს ციცაბო პიკს შესუსტების სიხშირეზე. გამოყენებულია ცენტრალური სიხშირე (f0) 60 ჰც, რომლის გამტარუნარიანობა (ბეტა) 2 რადი/წმ უზრუნველყოფს ცენტრალურ სიხშირეზე ოდნავ გადახრილი სიხშირეების შესუსტებას. შეგახსენებთ, რომ ბერძნული ასო ომეგა (w) არის rad/s ერთეულებში. Hz– დან rad/s– ზე გადასაყვანად, ჩვენ უნდა გავამრავლოთ ჩვენი ცენტრის სიხშირე, 60 Hz, 2*pi– ზე. ბეტა ასევე იზომება რადი/წმ -ში.

• ღირებულებები დიზაინის განტოლებებისთვის

  • w0 = 376.99 რადი/წმ
  • ბეტა (B) = 2 რადი/წმ
  • Q = 8
• აქედან, წინააღმდეგობის და ტევადობის გონივრული მნიშვნელობები შეირჩა წრის შესაქმნელად.

ნაბიჯი 4: შექმენით დაბალი გამავლობის ფილტრი

დაბალი გამავლობის ფილტრი გამოიყენება მაღალი სიხშირეების აღმოსაფხვრელად, რომელთა გაზომვა ჩვენ არ გვაინტერესებს, როგორიცაა მობილური ტელეფონის სიგნალები, bluetooth კომუნიკაცია და WiFi ხმაური. მეორე რიგის აქტიური VCVS ბუტერვორტის ფილტრი უზრუნველყოფს მაქსიმალურად ბრტყელ (სუფთა) სიგნალს ბენდის გავლის რეგიონში, გაფრქვევით -40 დბ/ათწლეული შესუსტების რეგიონში.

დიზაინის განტოლებები ზემოთ ჩამოთვლილია. ეს განტოლებები ცოტა გრძელია, ასე რომ გახსოვდეთ, შეამოწმეთ მათემატიკა! გაითვალისწინეთ, რომ b და მნიშვნელობები საგულდაგულოდ არის შერჩეული, რათა უზრუნველყოს ბრტყელი სიგნალი ბასის რეგიონში და ერთგვაროვანი შესუსტება გადახვევის რეგიონში. დამატებითი ინფორმაციისათვის, თუ როგორ წარმოიქმნება ეს ღირებულებები, იხილეთ ბმული მე –2 საფეხურზე, სექცია C, „დაბალი გავლის ფილტრი“.

C1– ის სპეციფიკა საკმაოდ ორაზროვანია, რადგან ის უბრალოდ ნაკლებია ვიდრე C2– ზე დაფუძნებული მნიშვნელობა. მე გამოვთვალე რომ ის იყოს ნაკლები ან ტოლი 22 nF, ამიტომ ავირჩიე 10 nF. წრე კარგად მუშაობდა და -3 დბ წერტილი იყო ძალიან ახლოს 220 ჰერცამდე, ასე რომ ამაზე ძალიან არ ვიდარდებ. კვლავ გავიხსენოთ კუთხის სიხშირე (wc) რადი/წმ -ში უდრის Hz (fc) * 2pi სიხშირის სიხშირეს.

• დიზაინის შეზღუდვები

  • K (მოგება) = 1
  • b = 1
  • a = 1.4142
  • გათიშვის სიხშირე - 220 ჰც

შეწყვეტის სიხშირე 220 ჰერცი ცოტა მაღალი ჩანდა. თუ ამას კიდევ ერთხელ გავიმეორებ, მე ალბათ მივუახლოვდები მას 100 ჰერცამდე, ან თუნდაც არეულობას შევიკავებ უფრო მაღალი რიგის დაბალი გავლით 50 ჰც -ით. მე გირჩევთ სცადოთ განსხვავებული ღირებულებები და სქემები!

ნაბიჯი 5: შეაერთეთ ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი, Notch Filter და Low Pass Filter

ახლა, უბრალოდ დააკავშირეთ ინსტრუმენტის გამაძლიერებლის გამომავალი მაღალი დონის ფილტრის შესასვლელთან. შემდეგ შეაერთეთ მაღალი დონის ფილტრის გამომავალი დაბალი გავლის ფილტრის შესასვლელთან.

მე ასევე დავამატე შემოვლითი კონდენსატორები DC დენის წყაროს მიწაზე გარკვეული ხმაურის აღმოსაფხვრელად. ეს კონდენსატორები უნდა იყოს იგივე მნიშვნელობა თითოეული Op-Amp– ისთვის და მინიმუმ 0.1 uF, მაგრამ ამის გარდა, თავისუფლად გამოიყენეთ ნებისმიერი გონივრული მნიშვნელობა.

მე შევეცადე გამომეყენებინა პატარა კონვერტის წრე ხმაურიანი სიგნალის "გასახსნელად", მაგრამ ის არ მუშაობდა ისე, როგორც განზრახული იყო, და დროზე დაბალი ვიყავი, ამიტომ ეს იდეა გავაქციე და მის ნაცვლად გამოვიყენე ციფრული დამუშავება. ეს იქნება მაგარი დამატებითი ნაბიჯი, თუ გაინტერესებთ!

ნაბიჯი 6: ჩართეთ წრე, შეიყვანეთ ტალღის ფორმა და გაზომეთ

ინსტრუქცია ჩართვის ჩართვა და გაზომვები. ვინაიდან ყველას აღჭურვილობა განსხვავებულია, არ არსებობს მარტივი გზა, რომ გითხრათ როგორ შეიყვანოთ და გაზომოთ. მე აქ მივეცი ძირითადი მითითებები. მაგალითის დასაყენებლად იხილეთ წინა დიაგრამა.

1. შეაერთეთ ფუნქციის გენერატორი ინსტრუმენტთა გამაძლიერებელთან.

   • ქვედა კლიპის ქვედა Op-Amp ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის დიაგრამაში
   • მიწაზე უარყოფითი კლიპი.
   • მოკლე შეყვანის ზედა Op-Amp ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი დიაგრამა ადგილზე. ეს იქნება მითითება შემომავალი სიგნალისთვის. (ბიოლოგიურ სიგნალებში, ეს შეყვანა იქნება ელექტროდი, საერთო რეჟიმის ხმაურის შემცირების განზრახვით.)

2. შეაერთეთ ოსცილოსკოპის დადებითი დამჭერი ბოლო ეტაპზე გამომავალთან (დაბალი გავლის ფილტრის გამომავალი).

   • საბოლოო კლიპი გამოდის საბოლოო ეტაპზე
   • უარყოფითი კლიპი მიწაზე
3. შეაერთეთ თქვენი DC კვების ბლოკი რელსებთან, დარწმუნდით, რომ თითოეული Op-Amp ენერგიის შეყვანა შემოკლებულია იმ სარკინიგზო ხაზთან, რომელსაც იგი შეესაბამება.

4. შეაერთეთ თქვენი DC დენის წყაროს მიწა დანარჩენ ქვედა სარკინიგზო მაგისტრალთან, რაც მოგაწვდით სიგნალს.

   მოკლე ქვედა სარკინიგზო გრუნტის ზედა სარკინიგზო ადგილზე, რომელიც უნდა გაძლევთ საშუალებას გაწმენდა ჩართვა

დაიწყეთ ტალღის შეყვანა და გამოიყენეთ ოსცილოსკოპი გაზომვებისთვის! თუ თქვენი წრე მუშაობს ისე, როგორც განზრახული იყო, თქვენ უნდა დაინახოთ მოგება 100. ეს ნიშნავს, რომ პიკი ძაბვის პიკი უნდა იყოს 2 ვ 20 მვ სიგნალისთვის. თუ თქვენ წარმოქმნით გენერატორს, როგორც ლამაზი გულის ტალღის ფორმას, სცადეთ შეიყვანოთ იგი.

აურიეთ სიხშირეები და საშუალებები, რათა დარწმუნდეთ, რომ თქვენი ფილტრი სწორად მუშაობს. სცადეთ თითოეული ეტაპის ინდივიდუალურად ტესტირება, შემდეგ კი სცადეთ წრე მთლიანად. მე დავამატე ექსპერიმენტის ნიმუში, სადაც გავაანალიზე მაღალი დონის ფილტრის ფუნქცია. მე შევნიშნე საკმარისი შესუსტება 59.5 Hz– დან 60.5 Hz– მდე, მაგრამ მე მირჩევნია ცოტა მეტი შესუსტება იყოს 59.5 და 60.5 Hz წერტილებში. მიუხედავად ამისა, დრო იყო უმნიშვნელოვანესი, ამიტომ გადავედი და მივხვდი, რომ მოგვიანებით ხმაურის ციფრული ამოღება შემეძლო. აქ არის რამოდენიმე კითხვა, რომლის განხილვაც გსურთ თქვენი წრედისთვის:

• მოგებაა 100?
• შეამოწმეთ მოგება 220 ჰერცზე. არის -3 დბ ან მასთან ახლოს?
• შეამოწმეთ შესუსტება 60 ჰერცზე. საკმარისად მაღალია? ის მაინც იძლევა გარკვეულ შესუსტებას 60.5 და 59.5 ჰერცზე?
• რამდენად სწრაფად იშლება თქვენი ფილტრი 220 ჰერციდან? არის -40 დბ/ათწლეული?
• არის თუ არა რაიმე მიმდინარეობა რომელიმე შეყვანისას? თუ ასეა, ეს წრე არ არის შესაფერისი ადამიანის გაზომვისთვის და, სავარაუდოდ, რაღაც არასწორია თქვენს დიზაინში ან კომპონენტებში.

თუ თქვენი წრე მუშაობს ისე, როგორც ის იყო განკუთვნილი, მაშინ მზად ხართ გააგრძელოთ! თუ არა, თქვენ გაქვთ გარკვეული პრობლემების მოგვარება. შეამოწმეთ თითოეული ეტაპის გამოსავალი ინდივიდუალურად. დარწმუნდით, რომ თქვენი Op-Amps იკვებება და ფუნქციონირებს. შეამოწმეთ ძაბვა თითოეულ კვანძზე, სანამ არ აღმოაჩენთ წრედის პრობლემას.

ნაბიჯი 7: LabVIEW გულისცემის გაზომვა

LabVIEW საშუალებას მოგვცემს გავზომოთ გულისცემა ლოგიკური ბლოკის დიაგრამის გამოყენებით. მეტი დრო რომ მიმეცა, მე ვამჯობინებდი მონაცემების დიგიტალიზაციას და კოდის შექმნას, რომელიც გულისცემას განსაზღვრავდა, რადგან ის არ საჭიროებდა კომპიუტერებს labVIEW- ით დაყენებული და ძლიერი DAQ დაფით. გარდა ამისა, labVIEW– ში რიცხვითი მნიშვნელობები ინტუიციურად არ მოდიოდა. მიუხედავად ამისა, labVIEW– ის სწავლა ღირებული გამოცდილება იყო, რადგან ბლოკ დიაგრამის ლოგიკის გამოყენება ბევრად უფრო ადვილია, ვიდრე საკუთარი ლოგიკის მყარი კოდირება.

ამ განყოფილებისთვის ბევრი არაფერია სათქმელი. შეაერთეთ თქვენი მიკროსქემის გამომავალი DAQ დაფასთან და დაუკავშირეთ DAQ დაფა კომპიუტერს. შექმენით შემდეგი სურათი ნაჩვენები წრე, დააჭირეთ "გაშვებას" და დაიწყეთ მონაცემების შეგროვება! დარწმუნდით, რომ თქვენი წრე იღებს ტალღის ფორმას.

აქ არის რამდენიმე მნიშვნელოვანი პარამეტრი:

• შერჩევის მაჩვენებელი 500 ჰერცი და ფანჯრის ზომა 2500 ერთეული ნიშნავს, რომ ჩვენ ვიღებთ 5 წამის მონაცემებს ფანჯრის შიგნით. ეს საკმარისი უნდა იყოს 4-5 გულისცემის დასვენების დროს და მეტი ვარჯიშის დროს.
• პიკის გამოვლენა 0.9 საკმარისი იყო გულისცემის დასადგენად. მიუხედავად იმისა, რომ როგორც ჩანს, ის გრაფიკულად ამოწმებს, ამ ღირებულების მიღწევას საკმაოდ დიდი დრო დასჭირდა. თქვენ უნდა აურიოთ ეს მანამ, სანამ ზუსტად არ გამოთვლით გულისცემას.
• "5" -ის სიგანე საკმარისი აღმოჩნდა. ისევ და ისევ, ეს მნიშვნელობა გათანაბრებული იყო და არ ჩანდა ინტუიციური აზრი.
• რიცხვითი შეყვანა გულისცემის გამოსათვლელად იყენებს მნიშვნელობას 60. ყოველ ჯერზე, როდესაც მითითებულია გულისცემა, ის გადის ქვედა დონის წრეში და აბრუნებს 1 -ს ყოველ ჯერზე, როდესაც გული სცემს. თუ ამ რიცხვს გავყოფთ 60 -ზე, ჩვენ არსებითად ვამბობთ "გავყოთ 60 ფანჯარაში გამოთვლილი დარტყმების რაოდენობაზე". ეს დაგიბრუნებთ გულისცემას, დარტყმა/წთ -ში.

თანდართული სურათი არის ჩემი გულისცემა ლაბორატორიაში. დადგინდა, რომ ჩემი გული ფეთქავდა 82 წთ -ით. მე ძალიან აღფრთოვანებული ვიყავი, რომ საბოლოოდ ამ სქემამ იმუშავა!

ნაბიჯი 8: ადამიანის გაზომვა

თუ თქვენ დაუმტკიცეთ საკუთარ თავს, რომ თქვენი წრე უსაფრთხო და ფუნქციონალურია, მაშინ შეგიძლიათ გაზომოთ თქვენი საკუთარი გულისცემა. 3M გაზომვის ელექტროდების გამოყენებით, განათავსეთ ისინი შემდეგ ადგილებში და შეაერთეთ ისინი წრედ. მაჯის საყრდენები მიდის თქვენი მაჯის შიგნით, სასურველია იქ, სადაც თმა თითქმის არ არის. სახმელეთო ელექტროდი მიდის თქვენი ტერფის ძვლოვან ნაწილზე. ალიგატორის კლიპების გამოყენებით დააკავშირეთ პოზიტიური პოზიტივი პოზიტიურ შეყვანასთან, უარყოფითი გამოიწვიოს უარყოფით შეყვანასთან და მიწასთან დაკავშირებული ელექტროდი მიწასთან (მიაქციეთ ყურადღება, რომ ეს არ არის უარყოფითი ენერგიის სარკინიგზო მაგისტრალი).

ბოლო განმეორებითი შენიშვნა: ეს არ არის სამედიცინო მოწყობილობა. ეს არის საგანმანათლებლო მიზნებისთვის მხოლოდ იმიტირებული სიგნალების გამოყენებით. თუ ამ სქემას იყენებთ ეკგ-ს რეალური გაზომვებისათვის, გთხოვთ დარწმუნდეთ, რომ წრე და ჩართვა-ინსტრუმენტთან კავშირი იყენებს სათანადო იზოლაციის ტექნიკას. თქვენ იძენთ ზიანის მიყენების რისკს.”

დარწმუნდით, რომ თქვენი ოსცილოსკოპი სწორად არის დაკავშირებული. დარწმუნდით, რომ დენი არ მიედინება op amp- ში და რომ მიწის ელექტროდი მიმაგრებულია მიწასთან. დარწმუნდით, რომ თქვენი ოსცილოსკოპის ფანჯრის ზომები სწორია. მე დავაკვირდი QRS კომპლექსს დაახლოებით 60 mV და გამოვიყენე 5s ფანჯარა. მიამაგრეთ ალიგატორის სამაგრები მათ შესაბამის დადებით, ნეგატიურ და დამიწებულ ელექტროდებზე. თქვენ უნდა დაიწყოთ ეკგ -ს ტალღის ხილვა რამდენიმე წამის შემდეგ. დამშვიდდით; არ გააკეთოთ რაიმე მოძრაობა, რადგან ფილტრს კვლავ შეუძლია კუნთების სიგნალების აღება.

მიკროსქემის სწორი დაყენებით, თქვენ უნდა ნახოთ მსგავსი გამოსავალი წინა საფეხურზე! ეს არის თქვენი საკუთარი ეკგ სიგნალი. შემდეგი მე შევეხები დამუშავებას.

შენიშვნა: თქვენ იხილავთ 3 ელექტროდის ეკგ-ს სხვადასხვა კონფიგურაციას ინტერნეტში. ეს ასევე იმუშავებს, მაგრამ მათ შეუძლიათ ინვერსიული ტალღის ფორმები მისცენ.ამ წრეში დიფერენციალური გამაძლიერებლის დაყენების გზით, ელექტროდის ეს კონფიგურაცია უზრუნველყოფს ტრადიციულ დადებით QRS კომპლექსურ ტალღის ფორმას.

ნაბიჯი 9: სიგნალის დამუშავება

ასე რომ, თქვენ შეუერთდით ოსცილოსკოპს და შეგიძლიათ ნახოთ QRS კომპლექსი, მაგრამ სიგნალი მაინც ხმაურიანი ჩანს. ალბათ ამ განყოფილების პირველი სურათის მსგავსი. Ეს ნორმალურია. ჩვენ ვიყენებთ მიკროსქემს ღია პურის დაფაზე, რამოდენიმე ელექტრული კომპონენტით, რომლებიც ძირითადად პატარა ანტენების როლს ასრულებენ. DC დენის წყაროები ცნობილია ხმაურიანი და არ არსებობს RF დამცავი. რა თქმა უნდა სიგნალი იქნება ხმაურიანი. მე მოკლე მცდელობა გამოვიყენე კონვერტების მიკვლევის სქემისათვის, მაგრამ დრო ამოიწურა. თუმცა ადვილია ამის გაკეთება ციფრულად! უბრალოდ აიღეთ მოძრავი საშუალო. ნაცრისფერ/ლურჯ გრაფიკასა და შავ/მწვანე გრაფიკას შორის ერთადერთი განსხვავებაა ის, რომ შავი/მწვანე გრაფიკი იყენებს ძაბვის საშუალო მოძრაობას 3 ms ფანჯარაში. ეს ისეთი პატარა ფანჯარაა, ვიდრე დარტყმებს შორის დრო, მაგრამ სიგნალი ასე უფრო რბილი ჩანს.

ნაბიჯი 10: შემდეგი ნაბიჯები?

ეს პროექტი მაგარი იყო, მაგრამ რაღაცის უკეთ გაკეთება ყოველთვის შეიძლება. აქ არის რამოდენიმე ჩემი აზრი. თავისუფლად დატოვე შენი ქვემოთ!

• გამოიყენეთ უფრო დაბალი სიხშირე. ამან უნდა გამორიცხოს წრეში არსებული გარკვეული ხმაური. შესაძლოა, ვითამაშოთ მხოლოდ დაბალი გავლის ფილტრის გამოყენებით ციცაბო რულეტით.
• შეაერთეთ კომპონენტები და შექმენით რაღაც მუდმივი. ამან უნდა შეამციროს ხმაური, უფრო მაგარი და უსაფრთხო.
• გააქტიურეთ სიგნალი და გამოუშვით იგი დამოუკიდებლად, გამორიცხავს DAQ დაფის საჭიროებას და საშუალებას მოგცემთ დაწეროთ კოდი, რომელიც განსაზღვრავს თქვენთვის გულისცემას LabVIEW– ის გამოყენების ნაცვლად. ეს საშუალებას მისცემს ყოველდღიურ მომხმარებელს აღმოაჩინოს გულისცემა ძლიერი პროგრამის მოთხოვნის გარეშე.

მომავალი პროექტები?

• შექმენით მოწყობილობა, რომელიც აჩვენებს შეყვანას პირდაპირ ეკრანზე (ჰმმმ ჟოლოს პი და ეკრანის პროექტი?)
• გამოიყენეთ კომპონენტები, რომლებიც წრეს უფრო მცირე გახდის.
• შექმენით ყოვლისმომცველი პორტატული ეკგ ჩვენებით და გულისცემის გამოვლენით.

ამით მთავრდება სასწავლო! გმადლობთ რომ კითხულობთ. გთხოვთ დატოვეთ ნებისმიერი აზრი ან წინადადება ქვემოთ.