ეკგ ციფრული მონიტორის და მიკროსქემის დიზაინი: 5 ნაბიჯი

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

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

ამ პროექტის მიზანია შექმნას წრე, რომელსაც შეუძლია გააძლიეროს და გაფილტროს ეკგ სიგნალი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ელექტროკარდიოგრაფია. ეკგ შეიძლება გამოყენებულ იქნას გულისცემის და რიტმის დასადგენად, რადგან მას შეუძლია აღმოაჩინოს ელექტრული სიგნალები, რომლებიც გადის გულის სხვადასხვა ნაწილში გულის ციკლის სხვადასხვა ეტაპზე. აქ ჩვენ ვიყენებთ ინსტრუმენტთა გამაძლიერებელს, მაღალი დონის ფილტრს და დაბალი გამავლობის ფილტრს ეკგ -ს გასაძლიერებლად და გასაფილტრად. შემდეგ, LabView– ის გამოყენებით, გამოითვლება დარტყმები წუთში და ნაჩვენებია ეკგ – ს გრაფიკული გამოსახულება. მზა პროდუქტი შეგიძლიათ ნახოთ ზემოთ.

ნაბიჯი 1: ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი

ინსტრუმენტული გამაძლიერებლისთვის აუცილებელი მოგებაა 1000 ვ/ვ. ეს საშუალებას მისცემს შემომავალი სიგნალის საკმარისად გაძლიერებას, რომელიც გაცილებით მცირეა. ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი იყოფა ორ ნაწილად, ეტაპი 1 და ეტაპი 2. თითოეული ეტაპის მოგება (K) უნდა იყოს მსგავსი, ისე რომ ერთად გამრავლებისას მოგება იყოს დაახლოებით 1000. ქვემოთ მოყვანილი განტოლებები გამოიყენება მოგების გამოსათვლელად.

K1 = 1 + ((2*R2)/R1)

K2 = -R4/R3

ამ განტოლებებიდან იქნა ნაპოვნი R1, R2, R3 და R4 მნიშვნელობები. სურათებში ნაჩვენები მიკროსქემის შესაქმნელად გამოყენებული იყო სამი uA741 ოპერატიული გამაძლიერებელი და რეზისტორი. ოპ ამპერები იკვებება 15V– ით DC დენის წყაროსგან. ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის შეყვანა დაკავშირებულია ფუნქციის გენერატორთან, ხოლო გამომავალი დაკავშირებულია ოსცილოსკოპთან. შემდეგ, AC გაწმენდა განხორციელდა და აღმოჩნდა ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი, როგორც ეს ჩანს ზემოთ "ინსტრუმენტების გამაძლიერებლის მომატება" ნაკვეთზე. დაბოლოს, წრე ხელახლა შეიქმნა LabView– ში, სადაც განხორციელდა მოგების სიმულაცია, როგორც ეს ჩანს ზემოთ შავ ნაკვეთზე. შედეგებმა დაადასტურა, რომ წრე მუშაობს სწორად.

ნაბიჯი 2: მაღალი დონის ფილტრი

მაღალი დონის ფილტრი გამოიყენება 60 ჰც -ზე ხმაურის მოსაშორებლად. კომპონენტების მნიშვნელობები შეიძლება გამოითვალოს ქვემოთ მოცემული განტოლების გამოყენებით. გამოყენებულია ხარისხის 8 ფაქტორი (Q). C შეირჩა არსებული კონდენსატორების გათვალისწინებით.

R1 = 1/(2*Q*ω*C)

R2 = 2*Q/(ω*C)

R3 = (R1*R2)/(R1+R2)

აღმოჩენილია რეზისტორისა და კონდენსატორის მნიშვნელობები და აშენებულია წრე, გამოთვლილი მნიშვნელობები ჩანს იქ. საოპერაციო გამაძლიერებელი იკვებებოდა DC დენის წყლით, შესასვლელი უკავშირდებოდა ფუნქციის გენერატორს და გამომავალი ოსცილოსკოპს. AC Sweep– ის გაშვებამ გამოიწვია ზემოთ ნაკვეთი „Notch Filter AC Sweep“, რაც აჩვენებს, რომ 60 ჰც სიხშირე ამოღებულია. ამის დასადასტურებლად ჩატარდა LabView სიმულაცია, რომელმაც დაადასტურა შედეგები.

ნაბიჯი 3: დაბალი გამავლობის ფილტრი

გამოიყენება მეორე რიგის ბათერვორტის დაბალი გავლის ფილტრი, რომლის სიხშირეა 250 ჰც. რეზისტორისა და კონდენსატორის მნიშვნელობების გადასაჭრელად გამოიყენება ქვემოთ მოცემული განტოლებები. ამ განტოლებებისთვის, Hz– ში შეწყვეტის სიხშირე შეიცვალა რადი/წამში, რომელიც აღმოჩნდა 1570.8. გამოყენებულია K = 1 მოგება. A და b მნიშვნელობები მოცემულია 1.414214 და 1 შესაბამისად.

R1 = 2 / (wc (a C2 + sqrt (a^2 + 4 b (K - 1)) C2^2 - 4 b C1 C2))

R2 = 1/ (b C1 C2 R1 wc^2)

R3 = K (R1 + R2) / (K - 1)

R4 = K (R1 + R2)

C1 = (C2 (a^2 + 4 ბ (K-1)) / (4 ბ)

C2 = (10 / fc)

ღირებულებების გამოანგარიშების შემდეგ, წრე აშენდა იმ მნიშვნელობებით, რაც ჩანს ერთ -ერთ სურათზე ზემოთ. უნდა აღინიშნოს, რომ მას შემდეგ, რაც 1 -ის მოგება იქნა გამოყენებული, R3 შეიცვალა ღია წრიულით და R4 შეიცვალა მოკლე ჩართვით. მას შემდეგ, რაც წრე შეიკრიბა, მაშინ op გამაძლიერებელი იკვებებოდა 15V– ით DC დენის წყაროსგან. სხვა კომპონენტების მსგავსად, შეყვანა და გამომავალი დაკავშირებულია შესაბამისად ფუნქციის გენერატორთან და ოსცილოსკოპთან. შეიქმნა AC გაწმენდის ნაკვეთი, რომელიც ჩანს ზემოთ "დაბალი გამავლობის ფილტრის AC Sweep" - ში. სქემა შავი სქემის LabView სიმულაციაში, რომელიც ადასტურებს ჩვენს შედეგებს.

ნაბიჯი 4: LabVIEW

სურათზე ნაჩვენები LabVIEW პროგრამა გამოიყენება წუთში დარტყმის გამოსათვლელად და შესასვლელი ეკგ -ს ვიზუალური გამოსახულების გამოსახატავად. DAQ ასისტენტი იძენს შეყვანის სიგნალს და ადგენს შერჩევის პარამეტრებს. ტალღის ფორმის დიაგრამა ადგენს შეყვანისას, რომელსაც DAQ იღებს ინტერფეისზე მომხმარებლისათვის საჩვენებლად. მრავალჯერადი ანალიზი ხდება შეყვანის მონაცემებზე. შეყვანის მონაცემების მაქსიმალური მნიშვნელობები ნაპოვნია მაქს/მინი იდენტიფიკატორის გამოყენებით, ხოლო მწვერვალების გამოვლენის პარამეტრები მითითებულია პიკის გამოვლენის გამოყენებით. მწვერვალების ადგილმდებარეობის ინდექსური მასივის გამოყენებით, დროის კომპონენტის მიერ დროის ცვლილების მაქსიმალურ მნიშვნელობებსა და სხვადასხვა არითმეტიკულ ოპერაციებს შორის, BPM გამოითვლება და გამოჩნდება რიცხვითი გამომავალი სახით.

ნაბიჯი 5: დასრულებული წრე

ყველა კომპონენტის შეერთების შემდეგ, სრული სისტემა შემოწმდა სიმულაციური ეკგ სიგნალით. შემდეგ, წრე გამოიყენებოდა ადამიანის ეკგ – ს გასაფილტრად და გასაძლიერებლად ზემოაღნიშნული LabView პროგრამის საშუალებით ნაჩვენები შედეგებით. ელექტროდები იყო მიმაგრებული მარჯვენა მაჯაზე, მარცხენა მაჯაზე და მარცხენა ტერფზე. მარცხენა მაჯის და მარჯვენა მაჯის იყო დაკავშირებული ინსტრუმენტების გამაძლიერებლის, ხოლო მარცხენა ტერფი მიწასთან. დაბალგამტარი ფილტრის გამომავალი შემდეგ დაუკავშირდა DAQ ასისტენტს. იგივე LabView ბლოკის დიაგრამის გამოყენებით, პროგრამა გაშვებული იყო. ადამიანის ეკგ -ს გავლით, მკაფიო და სტაბილური სიგნალი გამოჩნდა სრული სისტემის გამომავალიდან, რაც ჩანს ზემოთ მოცემულ სურათზე.