instrutables Biosiqnalın avtomatik planlaşdırılması ilə funksional EKQ dizaynı
Biosiqnalın avtomatik planlaşdırılması ilə funksional EKQ dizayn edin
Bu layihə bu semestrdə öyrənilən hər şeyi birləşdirir və onu bir tapşırığa tətbiq edir. Bizim vəzifəmiz alətlərdən istifadə edərək elektrokardioqram (EKQ) kimi istifadə edilə bilən dövrə yaratmaqdır. ampqaldırıcı, aşağı keçid filtri və çentik filtri. EKQ ürəyin fəaliyyətini ölçmək və göstərmək üçün bir şəxsə yerləşdirilən elektrodlardan istifadə edir. Hesablamalar orta yetkin ürək əsasında aparıldı və qazanc və kəsilmə tezliklərini yoxlamaq üçün LTSpice-də orijinal dövrə sxemləri yaradıldı. Bu dizayn layihəsinin məqsədləri aşağıdakılardır:
- Bu semestrdə laboratoriyada öyrənilən cihaz bacarıqlarını tətbiq edin
- Siqnal qəbulu cihazının funksionallığını dizayn edin, qurun və yoxlayın
- Cihazı insan mövzusunda doğrulayın
Təchizatlar:
- LTSpice simulyatoru (və ya oxşar proqram) Breadboard
- Müxtəlif rezistorlar
- Müxtəlif kondansatörlər
- Opamps
- Elektrod naqilləri
- Giriş həcmitage mənbə
- Çıxış həcmini ölçmək üçün cihaztage (yəni osiloskop)
Addım 1: Hər bir dövrə komponenti üçün hesablamalar aparın
Yuxarıdakı şəkillər hər bir dövrə üçün hesablamaları göstərir. Aşağıda, komponentlər və edilən hesablamalar haqqında daha çox izah edir.
Alətlər Ampömürlük
Bir cihaz ampqaldırıcı və ya IA, aşağı səviyyəli siqnallar üçün böyük miqdarda qazanc təmin etməyə kömək edir. Bu, siqnalın ölçüsünü artırmağa kömək edir ki, o, daha görünən olsun və dalğa forması təhlil oluna bilsin.
Hesablamalar üçün R1 və R2 üçün müvafiq olaraq 5 kΩ və 10 kΩ olan iki təsadüfi rezistor dəyəri seçdik. Biz də qazancın 1000 olmasını istəyirik ki, siqnal daha asan təhlil edilsin. R3 və R4 nisbəti aşağıdakı tənliklə həll edilir:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Daha sonra hər bir rezistorun dəyərinin nə olacağına qərar vermək üçün bu nisbətdən istifadə etdik. Dəyərlər aşağıdakılardır:
R3 = 1 kΩ
Çentik Filtri
Bir çentik filtri dar tezlik diapazonu daxilində siqnalları zəiflədir və ya tək bir tezliyi aradan qaldırır. Bu halda silmək istədiyimiz tezlik 60 Hz-dir, çünki elektron cihazların yaratdığı səs-küyün çoxu bu tezlikdədir. AQ faktoru mərkəz tezliyinin bant genişliyinə nisbətidir və o, həmçinin böyüklük sahəsinin formasını təsvir etməyə kömək edir. Daha böyük Q faktoru daha dar dayanma zolağı ilə nəticələnir. Hesablamalar üçün Q dəyəri 8-dən istifadə edəcəyik.
Sahib olduğumuz kondansatör dəyərlərini seçməyə qərar verdik. Beləliklə, C1 = C2 = 0.1 uF və C2 = 0.2 uF.
R1, R2 və R3-ü hesablamaq üçün istifadə edəcəyimiz tənliklər aşağıdakı kimidir:
R1 = 1 / (4*pi*Q*f*C1) = 1 / (4*pi*8*60*0.1E-6) = 1.6 kΩ
R2 = (2*Q) / (2*pi*f*C1) = (2*8) / (2*pi*60*0.1E-6) = 424 kΩ
R3 = (R1*R2) / (R1 + R2) = (1.6*424) / (1.6 + 424) = 1.6 kΩ
Aşağı keçid filtri
Aşağı keçid filtri yüksək tezlikləri zəiflədir və aşağı tezliklərin keçməsinə imkan verir. Kəsmə tezliyi 150 Hz dəyərində olacaq, çünki bu, böyüklər üçün düzgün EKQ dəyəridir. Həmçinin, qazanc (K dəyəri) 1, a və b sabitləri isə müvafiq olaraq 1.414214 və 1 olacaq.
Biz C1-i 68 nF-ə bərabər seçdik, çünki o kondansatörümüz var idi. C2 üçün aşağıdakı tənlikdən istifadə etdik:
C2 >= (C2*4*b) / [a^2 + 4*b(K-1)] = (68E-9*4*1) / [1.414214^2 + 4*1(1-1)] –> C2 >= 1.36E-7
Buna görə də C2-ni 0.15 uF-ə bərabər seçdik
İki rezistorun dəyərini hesablamaq üçün aşağıdakı tənliklərdən istifadə etməli olduq:
R1 = 2 / (2*pi*f*[a*C2 + sqrt([a^2 + 4*b(K-1)]*C2^2 – 4*b*C1*C2)] = 7.7 kΩ
R2 = 1 / (b*C1*C2*R1*(2*pi*f)^2) = 14.4 kΩ
Addım 2: LTSpice-də sxemlər yaradın
Hər üç komponent LTSpice-də AC süpürmə təhlili ilə fərdi olaraq yaradılmış və işləmişdir. İstifadə olunan dəyərlər 1-ci addımda hesabladığımız dəyərlərdir.
Addım 3: Alətlər qurun Ampsöylə
Cihazları qurduq ampLTSpice-də sxemə əməl edərək çörək lövhəsində qaldırıcı. O qurulduqdan sonra giriş (sarı) və çıxış (yaşıl) voltages nümayiş etdirildi. Yaşıl xəttin sarı xəttlə müqayisədə yalnız 743.5X qazancı var.
Addım 4: Notch Filter qurun
Sonra, LTSpice-də hazırlanmış sxem əsasında çörək lövhəsində çentik filtri qurduq. O, IA dövrəsinin yanında tikilmişdir. Daha sonra giriş və çıxış həcmini qeyd etdiktagböyüklüyünü müəyyən etmək üçün müxtəlif tezliklərdə e dəyərləri. Sonra onu LTSpice simulyasiyası ilə müqayisə etmək üçün süjetdə böyüklük və tezlik qrafikini çəkdik. Dəyişdirdiyimiz yeganə şey, müvafiq olaraq 3 uF və 2 kΩ olan C0.22 və R430 dəyərləri idi. Yenə də onun çıxardığı tezlik 60 Hz-dir.
Addım 5: Aşağı keçid filtrini yaradın
Sonra LTSpice-də çentik filtrinin yanındakı sxem əsasında çörək lövhəsində aşağı keçid filtrini qurduq. Daha sonra giriş və çıxış həcmini qeyd etdiktagböyüklüyünü müəyyən etmək üçün müxtəlif tezliklərdə es. Sonra onu LTSpice simulyasiyası ilə müqayisə etmək üçün böyüklük və tezliyi tərtib etdik. Bu filtr üçün dəyişdiyimiz yeganə dəyər 2 uF olan C0.15 idi. Təsdiq etdiyimiz kəsmə tezliyi 150 Hz-dir.
Addım 6: İnsan Mövzu üzrə Test
Əvvəlcə dövrənin üç fərdi komponentini birləşdirin. Sonra hər şeyin işlədiyinə əmin olmaq üçün onu simulyasiya edilmiş ürək döyüntüsü ilə sınaqdan keçirin. Sonra elektrodları fərdin üzərinə qoyun ki, müsbət sağ biləkdə, mənfi sol ayaq biləyində və yer sağ ayaq biləyində olsun. Fərdi hazır olduqdan sonra əməliyyatı gücləndirmək üçün 9V batareya qoşunamps və çıxış siqnalını göstərin. Nəzərə alın ki, fərd dəqiq oxumaq üçün təxminən 10 saniyə çox hərəkətsiz qalmalıdır.
Təbriklər, siz avtomatlaşdırılmış EKQ-ni uğurla yaratdınız!
Sənədlər / Resurslar
 |
instrutables Biosiqnalın avtomatik planlaşdırılması ilə funksional EKQ dizaynı [pdf] Təlimatlar Biosiqnalın avtomatlaşdırılmış qrafiki ilə funksional EKQ dizayn edin, funksional EKQ tərtib edin, funksional EKQ, biosiqnalın qrafikini tərtib edin |
