Mfano wa Mzunguko wa ECG: Hatua 4

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Lengo la mradi huu ni kuunda modeli ya mzunguko na vifaa anuwai ambavyo vinaweza kukuza na kuchuja ishara ya ECG inayoingia. Vipengele vitatu vitasimamiwa kibinafsi: kifaa cha kuongeza vifaa, kichujio cha notch inayotumika, na kichujio cha kupitisha bandwidth. Watajumuishwa kuunda muundo wa mwisho wa mzunguko wa ECG. Mifano yote ya upimaji na upimaji wa mzunguko ilikuwa ikifanya katika LTspice, lakini programu zingine za masimulizi ya mzunguko pia zitafanya kazi.

Hatua ya 1: Amplifier ya vifaa

Hii itakuwa sehemu ya kwanza ya mfano kamili wa ECG. Kusudi lake ni kukuza ishara inayoingia ya ECG, ambayo hapo awali itakuwa na voltage ya chini sana. Nilichagua kutumia op-amps na vifaa vya kupinga kwa njia ambayo italeta faida ya 1000. Picha ya kwanza inaonyesha muundo wa kipaza sauti wa vifaa uliowekwa katika LTspice. Picha ya pili inaonyesha hesabu zinazofaa na mahesabu yaliyofanywa. Mara baada ya kuigwa kikamilifu, uchambuzi wa muda mfupi wa ishara ya pembejeo ya sinusoidal ya 1 mV saa 75 Hz ilifanywa katika LTspice ili kudhibitisha faida ya 1000. Picha ya tatu inaonyesha matokeo ya uchambuzi huu.

Hatua ya 2: Kichujio cha Notch inayotumika

Hii itakuwa sehemu ya pili ya mfano kamili wa ECG. Kusudi lake ni kupunguza ishara na masafa ya 60 Hz, ambayo ni mzunguko wa kuingiliwa kwa voltage ya safu ya AC. Hii inaharibu ishara za ECG, na kawaida iko katika mipangilio yote ya kliniki. Nilichagua kutumia kuchanganya op-amp na vifaa vya kupinga na vya uwezo katika usanidi wa kichungi cha twin-T. Picha ya kwanza inaonyesha muundo wa kichujio cha notch ulioonyeshwa katika LTspice. Picha ya pili inaonyesha hesabu zinazofaa na mahesabu yaliyofanywa. Mara baada ya kuigwa kikamilifu, AC inafuta ishara ya pembejeo ya sinusoidal ya 1 V ilifanywa kutoka 1 Hz - 100 kHz katika LTspice ili kuthibitisha notch saa 60 Hz. Picha ya tatu inaonyesha matokeo ya uchambuzi huu. Tofauti kidogo katika matokeo ya masimulizi ikilinganishwa na matokeo yaliyotarajiwa inawezekana kwa sababu ya kuzungushwa wakati wa kuhesabu vifaa vya kupinga na vya uwezo wa mzunguko huu.

Hatua ya 3: Kichujio cha Passive Bandpass

Hii itakuwa sehemu ya tatu ya mfano kamili wa ECG. Kusudi lake ni kuchuja ishara ambazo haziko katika kiwango cha 0.05 Hz - 250 Hz, kwani hii ndio anuwai ya ECG ya watu wazima kawaida. Nilichagua kutumia vifaa vya unganishi na vyenye nguvu ili upunguzaji wa juu uwe 0.05 Hz na upunguzaji wa chini uwe 250 Hz. Picha ya kwanza inaonyesha muundo wa kichungi wa kupita wa bandpass uliowekwa katika LTspice. Picha ya pili inaonyesha hesabu zinazofaa na mahesabu yaliyofanywa. Mara baada ya kuigwa kikamilifu, AC inafuta ishara ya pembejeo ya sinusoidal ya 1 V ilifanywa kutoka 0.01 Hz - 100 kHz katika LTspice ili kudhibitisha masafa ya juu na ya chini ya cutoff. Picha ya tatu inaonyesha matokeo ya uchambuzi huu. Tofauti kidogo katika matokeo ya masimulizi ikilinganishwa na matokeo yaliyotarajiwa inawezekana kwa sababu ya kuzungushwa wakati wa kuhesabu vifaa vya kupinga na vya uwezo wa mzunguko huu.

Hatua ya 4: Kuchanganya Vipengele vya Mzunguko

Sasa kwa kuwa vifaa vyote vimebuniwa na kupimwa kibinafsi, vinaweza kuunganishwa katika safu kwa mpangilio wa jinsi zilivyoundwa. Hii inasababisha mtindo kamili wa mzunguko wa ECG ambao kwanza una kipaza sauti cha vifaa vya kukuza ishara 1000x. Halafu, kichujio cha notch hutumiwa kuondoa kelele ya voltage ya hz 60 Hz AC. Mwishowe, kichungi cha bandpass hairuhusu ishara kupita ambayo iko nje ya anuwai ya ECG ya watu wazima kawaida (0.05 Hz - 250 Hz). Mara baada ya kuunganishwa, kama inavyoonyeshwa kwenye picha ya kwanza, uchambuzi wa muda mfupi na kufagia kamili kwa AC kunaweza kufanywa katika LTspice na voltage ya pembejeo ya 1 mV (sinusoidal) kuhakikisha kuwa vifaa vinafanya kazi pamoja kama inavyotarajiwa. Picha ya pili inaonyesha matokeo ya uchambuzi wa muda mfupi, ambayo yanaonyesha kuongezeka kwa ishara kutoka 1 mV hadi ~ 0.85 V. Hii inamaanisha kuwa vifaa vya kichujio cha notch au bandpass hupunguza ishara kidogo baada ya hapo awali iliongezewa 1000x na kifaa cha kuongeza sauti. Picha ya tatu inaonyesha matokeo ya kufagia AC. Mpango huu wa Bode unaonyesha kupunguzwa kwa juu na chini inayolingana na ile ya njama ya chujio la bandpass wakati wa kujaribiwa kibinafsi. Pia kuna kuzamisha kidogo karibu na Hz 60, ambayo ni mahali ambapo kichungi cha notch kinafanya kazi ili kuondoa kelele zisizohitajika.