Mzunguko wa ECG (PSpice, LabVIEW, Bodi ya mkate): 3 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Kumbuka: HIKI SI kifaa cha matibabu. Hii ni kwa madhumuni ya kielimu tu kwa kutumia ishara zilizoigwa. Ikiwa unatumia mzunguko huu kwa vipimo halisi vya ECG, tafadhali hakikisha mzunguko na unganisho la mzunguko-kwa-chombo zinatumia mbinu sahihi za kujitenga

Njia hii inayoweza kufundishwa ni njia iliyoongozwa ya kuiga, kujenga, na kujaribu mzunguko ambao unachukua, huchuja, na kukuza ishara za ECG. Utahitaji maarifa ya kimsingi ya nyaya na na vyombo vichache kutekeleza ukamilifu wa hii inayoweza kufundishwa.

Electrocardiografia (ECG au EKG) ni jaribio lisilo na uchungu, lisilo vamizi ambalo linarekodi shughuli za umeme za moyo na hutumiwa kupata ufahamu juu ya hali ya moyo wa mgonjwa. Ili kufanikiwa kuiga usomaji wa ECG, ishara za moyo za pembejeo zinahitaji kuongezewa (vifaa vya kuongeza sauti) na kuchujwa (notch na vichungi vya kupita chini). Vipengele hivi viliundwa kwa mwili na kwenye simulator ya mzunguko. Ili kuhakikisha kuwa kila sehemu inaboresha ishara au kuchuja kwa usahihi, kufagia AC kunaweza kufanywa kwa kutumia PSpice na kwa majaribio. Baada ya kujaribu kwa mafanikio kila sehemu moja kwa moja, ishara ya moyo inaweza kuingizwa kupitia mzunguko uliokamilishwa ulio na kipaza sauti cha vifaa, kichujio cha notch, na kichujio cha kupitisha cha chini. Baada ya hapo, ishara ya ECG ya mwanadamu inaweza kuingizwa kupitia ECG na LabVIEW. Umbo la mawimbi la kuigwa na ishara ya moyo wa binadamu inaweza kuendeshwa kupitia LabVIEW ili kuhesabu beats kwa dakika (BPM) ya ishara ya kuingiza. Kwa ujumla, ishara ya moyo ya pembejeo na ishara ya kibinadamu inapaswa kufanikiwa na kuchujwa, kulinganisha ECG kutumia ustadi wa mzunguko kubuni, kurekebisha, na kujaribu kipaza sauti cha vifaa, kichungi cha notch, na mzunguko wa chujio cha chini.

Hatua ya 1: Endesha Mzunguko kwenye Kompyuta

Unaweza kutumia programu yoyote unayo kuiga mzunguko ambao tutakuwa tunaunda. Nilitumia PSpice kwa hivyo ndivyo nitakavyokuwa nikielezea maelezo lakini maadili ya vifaa (vipingaji, capacitors, n.k.) na njia kuu za kuchukua ni sawa na hivyo jisikie huru kutumia kitu kingine (kama vile circlab.com).

Hesabu maadili ya sehemu:

1. Kwanza ni kuamua maadili ya kipaza sauti (angalia picha). Thamani kwenye picha ziliamuliwa kwa kuwa na faida inayotarajiwa ya 1000. Ambayo inamaanisha kuwa vyovyote vile umeme wa pembejeo utakaosambaza sehemu hii ya mzunguko 'utaongeza' hii kwa faida ya faida. Kwa mfano ikiwa utatoa 1V kama nilivyofanya pato linapaswa kuwa 1000V. Kuna sehemu mbili za kipaza sauti hiki, kwa hivyo faida imegawanywa kati yao kama K1 na K2. Tazama picha iliyojumuishwa, tunataka faida iwe karibu (ndio sababu equation 2 kwenye picha), equations 2 na 3 kwenye picha hupatikana na uchambuzi wa nodal, na kisha maadili ya kupinga yanaweza kuhesabiwa (angalia picha).
2. Thamani za kontena za kichungi cha notch ziliamuliwa kwa kuweka sababu ya ubora, Q, hadi 8 na kwa sababu ya ukweli tulijua tunayo capacitors 0.022uF nyingi, kisha tukasonga mbele kwa hesabu tukitumia hali hizi mbili. Tazama picha na equations 5 - 10 kuhesabu maadili. Au tumia R1 = 753.575Ω, R2 = 192195Ω, R3 = 750.643Ω, ambayo ndio tulifanya!
3. Kichujio cha kupitisha cha chini ni kuondoa kelele juu ya masafa fulani ambayo tumepata mkondoni ambayo kwa ECG ni nzuri kutumia frequency cutoff fo, ya 250 Hz. Kutoka kwa masafa haya na hesabu 11-15 (angalia picha) hesabu maadili ya kontena kwa kichujio chako cha chini cha kupitisha. Tibu R3 kama mzunguko wazi na R4 kama mzunguko mfupi ili kupata faida ya K = 1. Tulihesabu R1 = 15, 300 ohms, R2 = 25, 600 ohms, C1 = 0.022 uF, C2 = 0.047 uF.

Fungua na ujenge kwenye PSpice:

Kwa maadili haya yote, Anzisha PSpice - Fungua 'OrCAD Capture CIS', ikiwa pop up kwa Chaguzi za Mradi wa Cadence inafungua chagua 'Allegro PCB Design CIS L', fungua faili -> mradi mpya, andika jina la ujanja kwa hiyo, chagua tengeneza mradi ukitumia Analog au A / D iliyochanganywa, chagua 'tengeneza mradi tupu', angalia picha ya faili ya mradi wako, ndani ya kila ukurasa ndipo utakapokusanya vifaa (vipingaji, vitendaji, n.k.) kujenga sehemu ya mzunguko unaotaka. Kwenye kila ukurasa utabofya sehemu kwenye upau wa zana hapo juu na bonyeza sehemu kufungua orodha ya sehemu ambayo unatafuta vipikizi, vitendaji, vifaa vya kuongeza nguvu, na vyanzo vya nguvu. Pia katika nafasi ya kushuka chini utapata ardhi na waya ambayo utahitaji kutumia. Sasa tengeneza kila ukurasa wako kama inavyoonekana kwenye picha zilizojumuishwa ukitumia maadili uliyohesabu.

Endesha Sweeps za AC ili kuhakikisha kuchuja na kukuza kunatokea kama unavyotarajia

Niliongeza takwimu mbili za uigaji wa hizi. Angalia kutambuliwa saa 60 Hz na kuchuja masafa ya juu. Kumbuka rangi za laini na maelezo ya kuwa na alama, pia niliendesha mzunguko wote pamoja kwa hivyo unapaswa kupata wazo la nini unapaswa kutarajia!

Kwa utaftaji chagua PSpice, bonyeza PSpice, Profaili Mpya ya Uigaji, badili kwa AC Zoa na uweke masafa unayotaka kuanza, kusimama, na thamani ya kuongezeka. Chini ya menyu ya PSpice pia nilichagua alama, za juu, na nikachukua voltage dB na kuweka alama mahali ambapo nilitaka kupima pato hii husaidia baadaye kwa hivyo sio lazima uongeze mabadiliko ya athari. Kisha nenda pakiti kwenye kitufe cha menyu ya PSpice tena na uchague Run au bonyeza tu F11. Wakati simulator inafunguliwa, ikiwa inahitajika: bonyeza kuwaeleza, ongeza athari, na kisha uchague usemi unaofaa kama vile V (U6: OUT) ikiwa unataka kupima pato la voltage kwenye pini OUT ya opamp U6.

Kifaa cha kuongeza vifaa: Tumia uA741 kwa viboreshaji vyote vitatu na zingatia viboreshaji kwenye picha vimetajwa kulingana na lebo yao (U4, U5, U6). Endesha kufagia AC yako kwenye PSpice ili kuhesabu mwitikio wa masafa ya mzunguko na pembejeo moja ya voltage ili pato la voltage liwe sawa na faida (1000) katika kesi hii.

Kichujio cha Notch: Tumia chanzo cha nguvu cha voltage moja kama inavyoonekana kwenye picha na amplifaya ya kufanya kazi uA741 na hakikisha kuwezesha kila op op unayotumia (inayotumiwa na 15V DC). Endesha kufagia AC, ninapendekeza 30 hadi 100 Hz kwa nyongeza 10 za Hz kuhakikisha notch saa 60 Hz ambayo ingechuja ishara za umeme.

Kichujio cha Kupita Chini: Tumia kifaa cha kuongeza nguvu cha uA741 (tazama kielelezo kama chetu kiliitwa U1), na usambaze mzunguko nguvu moja ya volt AC. Weka nguvu amps na DC 15 volts na pima pato la kufagia AC kwenye pini 6 ya U1 ambayo inaunganisha na waya inayoonekana kwenye picha. Zoezi la AC linatumika kuhesabu majibu ya mzunguko na kwa pembejeo moja ya voltage uliyoweka, pato la voltage linapaswa kuwa sawa na faida- 1.

Hatua ya 2: Jenga Mzunguko wa Kimwili kwenye ubao wa mkate

Hii inaweza kuwa changamoto lakini nina imani kamili kwako! Tumia maadili na skimu ulizounda na kujaribu (unatumai unajua zinafanya kazi kwa shukrani kwa simulator ya mzunguko) kujenga hii kwenye ubao wa mkate. Hakikisha kutumia nguvu tu (1 Vp-p na jenereta ya kazi) mwanzoni sio kila hatua ikiwa unajaribu mzunguko mzima, kwa kupima mzunguko mzima unganisha kila sehemu (vifaa vya kuongeza nguvu kwa kichungi cha kupitisha kupita chini), hakikisha usambazaji V + na V- (15V) kwa kila op op, na unaweza kujaribu hatua za mtu binafsi kwa kipimo cha pato kwa masafa tofauti na oscilloscope ili kuhakikisha kuwa vitu kama vile kuchuja kunafanya kazi. Unaweza kutumia muundo wa wimbi la moyo uliojengwa kwenye jenereta ya kazi unapojaribu mzunguko mzima pamoja na kisha utaona umbo la wimbi la QRS kama inavyotarajiwa. Kwa kuchanganyikiwa kidogo na kuendelea unapaswa kuwa na uwezo wa kujenga hii kimwili!

Tuliongeza pia capacitor ya bendi ya 0.1uF sambamba na nguvu za op amp ambazo hazionyeshwi katika PSpice.

Hapa kuna vidokezo wakati wa kujenga vifaa vya kibinafsi:

Kwa kipaza sauti cha vifaa, ikiwa unapata shida kupata chanzo cha hitilafu, angalia kila pato la mtu wa op-amps tatu. Kwa kuongeza, hakikisha unasambaza chanzo cha umeme na pembejeo kwa usahihi. Chanzo cha nguvu kinapaswa kushikamana na kubandika 4 na 7, na pembejeo ya voltage na pato kwa pini 3 ya hatua ya kwanza ya op-amps.

Kwa kichungi cha notch, marekebisho kadhaa kwa nambari za kupinga yalipaswa kufanywa ili kupata kichungi kichuje kwa masafa ya 60 Hz. Ikiwa uchujaji unatokea zaidi ya 60 Hz, kuongeza moja ya vipinga (tulibadilisha 2) itasaidia kuleta masafa ya kichungi chini (kinyume na kuongezeka).

Kwa kichujio cha kupitisha chini, kuhakikisha maadili rahisi ya kupinga (vipinga unavyo tayari) itapungua makosa kwa kiasi kikubwa!

Hatua ya 3: MAONI kwa Mpangilio wa Mgawanyiko wa ECG na Piga Kiwango cha Moyo (Beats Kwa Dakika)

Kwenye LabVIEW utaunda kielelezo cha kuzuia na kiolesura cha mtumiaji ambacho ni sehemu ambayo itaonyesha muundo wa wimbi la ECG kwenye grafu kama kazi ya wakati na kuonyesha nambari ya kiwango cha moyo wa dijiti. Niliambatisha picha ya nini cha kujenga kwenye labVIEW unaweza kutumia upau wa utaftaji kupata vitu vinavyohitajika. Kuwa na subira na hii na unaweza pia kutumia msaada kusoma juu ya kila kipande.

Hakikisha kutumia DAQ halisi ili kuunganisha mzunguko wako na kompyuta. Kwenye msaidizi wa DAQ badilisha sampuli yako kuwa endelevu na 4k.

Hapa kuna ushauri juu ya kujenga mchoro:

• Uunganisho wa Msaidizi wa DAQ unatoka kwa "data" na "stop".
• Msaidizi wa DAQ "kuunda fomu" juu ya kiwango cha juu cha min.
• Bonyeza kulia, unda, na uchague kila wakati kwa nambari inayoonekana kwenye picha.
• Bonyeza kulia, chagua kipengee, dt, hii ni kubadilisha t0 kuwa dt
• Kugundua kilele kuna unganisho kwa "ishara ndani", "kizingiti", na "upana"
• Unganisha na "safu" na vipindi vya "index"
• Hakikisha pini ya bodi ya DAQ (i.e. Analog 8) ndio pini unayochagua katika Msaidizi wa DAQ (angalia picha)

Video iliyojumuishwa 'IMG_9875.mov' ni ya kompyuta inayoonyesha interface ya Mtumiaji ya VI ya LabVIEW ikionyesha mabadiliko ya wimbi la ECG na beats kwa dakika kulingana na pembejeo (sikiliza wakati inatangazwa ni masafa gani yamebadilishwa kuwa).

Jaribu muundo wako kwa kutuma pembejeo ya masafa ya 1Hz na ina fomu safi ya wimbi (angalia picha kulinganisha nayo) lakini unapaswa kusoma beats 60 kwa dakika!

Kile ulichotengeneza pia kinaweza kutumiwa kusoma ishara ya ECG ya kibinadamu tu kwa kujifurahisha kwani hii SI kifaa cha matibabu. Lazima bado uwe mwangalifu ingawa na ya sasa iliyotolewa kwa muundo. Elektroni za uso zilizoambatanishwa: chanya kwa kifundo cha mguu wa kushoto, hasi kwa mkono wa kulia, na ambatanisha ardhi kwenye kifundo cha mguu wa kulia. Endesha labVIEW yako na unapaswa kuona muundo wa mawimbi ukionekana kwenye grafu na beats kwa dakika pia zinajitokeza kwenye sanduku la onyesho la dijiti.