Rahisi Kujiendesha ECG (1 Amplifier, 2 Vichungi): Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Electrokardiogram (ECG) hupima na kuonyesha shughuli za umeme za moyo kwa kutumia elektroni tofauti zilizowekwa kwenye ngozi. ECG inaweza kuundwa kwa kutumia kipaza sauti cha vifaa, kichujio cha notch, na kichujio cha kupitisha cha chini. Mwishowe, ishara iliyochujwa na iliyoboreshwa inaweza kuonyeshwa kwa kutumia programu ya LabView. LabView pia hutumia mzunguko unaoingia wa ishara kuhesabu mapigo ya moyo ya mada ya mwanadamu. Amplifier ya vifaa iliyojengwa ilifanikiwa kuchukua ishara ndogo ya mwili na kuiongezea kwa 1 V, kwa hivyo inaweza kutazamwa kwenye kompyuta kwa kutumia LabView. Vichujio vya notch na pasi za chini zilifanikiwa kupunguza kelele 60 Hz kutoka kwa vifaa vya umeme na ishara zinazoingilia juu ya 350 Hz. Mapigo ya moyo wakati wa kupumzika yalipimwa kuwa 75 bpm, na 137 bpm baada ya dakika tano ya mazoezi makali. ECG iliyojengwa iliweza kupima mapigo ya moyo kwa maadili halisi na kuibua sehemu tofauti za muundo wa kawaida wa wimbi la ECG. Katika siku zijazo, ECG hii inaweza kuboreshwa kwa kubadilisha nambari za kutazama kwenye kichungi cha notch ili kupunguza kelele zaidi karibu 60 Hz.

Hatua ya 1: Unda Kiboreshaji cha Vifaa

Utahitaji: LTSpice (au programu nyingine ya taswira ya mzunguko)

Amplifier ya vifaa iliundwa kuongeza saizi ya ishara kwa hivyo itaonekana na kuruhusu uchambuzi wa muundo wa wimbi.

Kwa kutumia R1 = 3.3k ohms, R2 = 33k ohms, R3 = 1k ohms, R4 = 48 ohms faida ya X inapatikana. Faida = - R4 / R3 (1 + R2 / R1) = -47k / 1k (1- (33k / 3.3k)) = -1008

Kwa sababu katika op op ya mwisho ishara inaingia kwenye pini ya inverting, faida ni 1008. Ubuni huu uliundwa katika LTSpice kisha ikalinganishwa na kufagia kwa AC kutoka 1 hadi 1kHz na alama 100 kwa muongo mmoja kwa pembejeo ya wimbi la sine na amplitude ya AC ya 1V.

Tuliangalia kuwa faida yetu ilikuwa faida inayokusudiwa sawa. Kutoka kwa grafu tumepata Faida = 10 ^ (60/20) = 1000 ambayo iko karibu na faida yetu inayokusudiwa ya 1008.

Hatua ya 2: Unda Kichujio cha Notch

Utahitaji: LTSpice (au programu nyingine ya taswira ya mzunguko)

Kichujio cha notch ni aina maalum ya kichujio cha pasi cha chini kinachofuatwa na kichujio cha kupita cha juu ili kuondoa masafa fulani. Kichujio cha notch hutumiwa kuondoa kelele inayozalishwa na vifaa vyote vya elektroniki ambavyo viko katika 60Hz.

Thamani za upendeleo zilihesabiwa: C =.1 uF (thamani ilichaguliwa) 2C =.2 uF (kutumika.22 uF capacitor)

Sababu ya AQ ya 8 itatumika: R1 = 1 / (2 * Q * 2 * pi * f * C) = 1 / (2 * 8 * 2 * 3.14159 * 60 *.1E-6) = 1.66 kOhm (1.8 kOhm ilitumika) R2 = 2Q / (2 * pi * f * C) = (2 * 8) / (60 Hz * 2 * 3.14159 *.1E-6 F) = 424 kOhm (390 kOhm + 33 kOhm = 423 kOhm ilikuwa kutumika) Idara ya Voltage: Rf = R1 * R2 / (R1 + R2) = 1.8 kOhm * 423 kOhm / (1.8 kOhm + 423 kOhm) = 1.79 kOhm (1.8 kOhm ilitumika)

Ubunifu wa kichungi una faida ya 1, ambayo inamaanisha kuwa hakuna mali ya kukuza.

Kuingiza maadili yasiyofaa na kuiga kwenye LTSpice na AC Zoa na ishara ya kuingiza ya wimbi la sine 0.1 V na masafa ya AC ya matokeo ya 1 kHz kwenye njama ya bode iliyoambatanishwa.

Kwa mzunguko wa karibu 60 Hz, ishara hufikia voltage yake ya chini kabisa. Kichujio kimefanikiwa kuondoa kelele 60 Hz kwa voltage isiyojulikana ya 0.01 V na kutoa faida ya 1, kwani voltage ya pembejeo ni.1 V.

Hatua ya 3: Unda Kichujio cha Kupita Chini

Utahitaji: LTSpice (au programu nyingine ya taswira ya mzunguko)

Kichujio cha kupitisha cha chini kiliundwa ili kuondoa ishara zilizo juu ya kizingiti cha riba ambacho kingekuwa na ishara ya ECG. Kizingiti cha riba kilikuwa kati ya 0 - 350Hz.

Thamani ya capacitor ilichaguliwa kuwa.1 uF. Upinzani unaohitajika umehesabiwa kwa masafa ya juu ya cutoff ya 335 Hz: C = 0.1 uF R = 1 / (2pi * 0.1 * (10 ^ -6) * 335 Hz) = 4.75 kOhm (4.7 kOhm ilitumika)

Kuingiza maadili yasiyofaa na kuiga kwenye LTSpice na AC Zoa na ishara ya pembejeo ya wimbi la sine 0.1 V na masafa ya AC ya matokeo ya 1 kHz kwenye njama ya bode iliyoambatanishwa.

Hatua ya 4: Unda Mzunguko kwenye ubao wa mkate

Utahitaji: vipingaji vya maadili tofauti, capacitors ya maadili tofauti, amplifiers za kufanya kazi za UA 471, nyaya za jumper, ubao wa mkate, kebo za unganisho, usambazaji wa umeme au 9 V betri

Sasa kwa kuwa umeiga mzunguko wako, ni wakati wa kuijenga kwenye ubao wa mkate. Ikiwa hauna maadili halisi yaliyoorodheshwa, tumia kile ulicho nacho au unganisha vipinga na vitenganishi kufanya maadili unayohitaji. Kumbuka kuwezesha bodi yako ya mkate kutumia 9 Volt betri au usambazaji wa umeme wa DC. Kila op op inahitaji chanzo chanya na hasi cha voltage.

Hatua ya 5: Sanidi Mazingira ya LabView

Utahitaji: Programu ya LabView, kompyuta

Ili kurekebisha maonyesho ya muundo wa wimbi na hesabu ya kiwango cha moyo, LabView ilitumika. LabView ni programu inayotumika kuibua na kuchambua data. Pato la mzunguko wa ECG ni pembejeo ya LabView. Takwimu ni pembejeo, graphed na kuchambuliwa kulingana na mchoro wa block iliyoundwa hapa chini.

Kwanza, Msaidizi wa DAQ anachukua ishara ya analog kutoka kwenye mzunguko. Maagizo ya sampuli yamewekwa hapa. Kiwango cha sampuli kilikuwa sampuli 1k kwa sekunde na muda ulikuwa 3k ms, kwa hivyo muda wa muda ulioonekana kwenye Grafu ya Waveform ni sekunde 3. Grafu ya Waveform ilipokea data kutoka kwa Msaidizi wa DAQ kisha ikaipanga kwenye dirisha la jopo la mbele. Sehemu ya chini ya mchoro wa kuzuia inajumuisha hesabu ya kiwango cha moyo. Kwanza kiwango cha juu na cha chini cha wimbi hupimwa. Halafu, vipimo hivi vya amplitude hutumiwa kubaini ikiwa kilele kinatokea ambacho hufafanuliwa kama 95% ya kiwango cha juu, na ikiwa ndivyo wakati wa kumbukumbu umeandikwa. Mara tu vilele vimegunduliwa, urefu na kiwango cha wakati huhifadhiwa kwa safu. Kisha idadi ya kilele / sekunde hubadilishwa kuwa dakika na kuonyeshwa kwenye jopo la mbele. Jopo la mbele linaonyesha umbo la mawimbi na beats kwa dakika.

Mzunguko uliunganishwa na LabVIEW kupitia Hati za Kitaifa ADC kama inavyoonekana kwenye takwimu hapo juu. Jenereta ya kazi ilizalisha ishara ya kuiga ya ECG ilikuwa pembejeo katika ADC ambayo ilihamisha data kwa LabView kwa uchoraji na uchambuzi. Kwa kuongezea, mara tu BPM ilipohesabiwa katika LabVIEW, Kiashiria cha Nambari kilitumika kuchapisha thamani hiyo kwenye jopo la mbele la programu kando ya grafu ya umbizo la mawimbi, kama inavyoonekana kwenye sura ya 2.

Hatua ya 6: Mzunguko wa Mtihani Ukitumia Jenereta ya Kazi

Utahitaji: mzunguko kwenye ubao wa mkate, nyaya za unganisho, usambazaji wa umeme au betri 9 V, Hati za Kitaifa ADC, Programu ya LabView, kompyuta

Ili kujaribu vifaa vya LabView ECG ya kuiga ilikuwa pembejeo kwa mzunguko na pato la mzunguko liliunganishwa na LabView kupitia Hati za Kitaifa ADC. Kwanza ishara ya 20mVpp kwa 1Hz ilikuwa pembejeo kwa mzunguko ili kuiga mapigo ya moyo ya kupumzika. Jopo la mbele la LabView linaonyeshwa kwenye picha hapa chini. Wimbi la P, T, U na QRS zote zinaonekana. BMP imehesabiwa kwa usahihi na kuonyeshwa kwenye kiashiria cha nambari. Kuna faida ya karibu 8 V / 0.02 V = 400 kupitia mzunguko ambao ni sawa na yale tuliyoyaona wakati mzunguko ulishikamana na oscilloscope. Picha ya matokeo katika LabView imeambatanishwa. Ifuatayo, kuiga kipigo cha moyo kilichoinuliwa kwa mfano wakati wa mazoezi, ishara ya 20mVpp saa 2Hz ilikuwa pembejeo kwa mzunguko. Kulikuwa na faida inayolingana na jaribio wakati wa kupumzika kiwango cha moyo. Chini ya umbizo la mawimbi linaonekana kuwa na sehemu sawa sawa na hapo awali kwa kasi zaidi. Kiwango cha moyo kimehesabiwa na kuonyeshwa kwenye kiashiria cha nambari na tunaona 120 BPM inayotarajiwa.

Hatua ya 7: Mzunguko wa Mtihani ukitumia Somo la Binadamu

Utahitaji: mzunguko kwenye ubao wa mkate, nyaya za unganisho, usambazaji wa umeme au betri 9 V, Vyombo vya Kitaifa ADC, LabView Software, kompyuta, elektroni (angalau tatu), mada ya kibinadamu

Mwishowe, mzunguko huo ulikuwa ukijaribu na mada ya kibinadamu ECG inaongoza pembejeo kwenye mzunguko na pato la mzunguko unaoenda kwenye LabView. Elektroni tatu ziliwekwa kwenye somo ili kupata ishara halisi. Elektroni ziliwekwa kwenye mikono na kifundo cha mguu wa kulia. Mkono wa kulia ulikuwa mchango mzuri, mkono wa kushoto ulikuwa hasi na kifundo cha mguu kilikuwa chini. Tena data iliingizwa kwenye LabView kwa usindikaji. Usanidi wa elektroni umeambatanishwa kama picha.

Kwanza, ishara ya kupumzika ya mada ya ECG ilionyeshwa na kuchambuliwa. Wakati wa kupumzika, somo lilikuwa na kiwango cha moyo cha takriban 75 bpm. Somo kisha lilishiriki katika mazoezi makali ya mwili kwa dakika 5. Mada iliunganishwa tena na ishara iliyoinuliwa ilirekodiwa. Kiwango cha moyo kilikuwa takriban 137 bpm baada ya shughuli. Ishara hii ilikuwa ndogo na ilikuwa na kelele zaidi. Elektroni ziliwekwa kwenye mikono na kifundo cha mguu wa kulia. Mkono wa kulia ulikuwa mchango mzuri, mkono wa kushoto ulikuwa hasi na kifundo cha mguu kilikuwa chini. Tena data iliingizwa kwenye LabView kwa usindikaji.

Mtu wa wastani ana ishara ya ECG ya karibu 1mV. Faida yetu inayotarajiwa ilikuwa karibu 1000, kwa hivyo tunatarajia voltage ya pato la 1V. Kutoka kwa kurekodi wakati wa kupumzika iliyoonekana kwenye picha XX, ukubwa wa tata ya QRS ni takriban (-0.7) - (-1.6) = 0.9 V. Hii hutoa kosa la 10%. (1-0.9) / 1 * 100 = 10% Kiwango cha kupumzika cha moyo wa mwanadamu wa kawaida ni 60, kipimo kilikuwa karibu 75, hii inazalisha | 60-75 | * 100/60 = 25% makosa. Kiwango cha moyo kilichoinuliwa cha mwanadamu wa kawaida ni 120, kipimo kilikuwa karibu 137, hii inazalisha | 120-137 | * 100/120 = 15% makosa.

Hongera! Sasa umeunda ECG yako ya kiotomatiki.