instructables Дызайн функцыянальнай ЭКГ з аўтаматызаваным складаннем біясігналу
Распрацуйце функцыянальную ЭКГ з аўтаматызаваным складаннем біясігналу
Гэты праект аб'ядноўвае ўсе вывучаныя ў гэтым семестры і прымяняе гэта да адной задачы. Наша задача складаецца ў тым, каб стварыць схему, якая можа выкарыстоўвацца ў якасці электракардыяграмы (ЭКГ) з дапамогай прыбораў. ampліфікатар, фільтр нізкіх частот і рэжэктарны фільтр. ЭКГ выкарыстоўвае электроды, размешчаныя на чалавеку, для вымярэння і адлюстравання сардэчнай дзейнасці. Разлікі былі зроблены на аснове сярэдняга сэрца дарослага чалавека, а арыгінальныя схемы былі створаны на LTSpice для праверкі ўзмацнення і гранічных частот. Мэты гэтага дызайнерскага праекта наступныя:
- Прымяненне навыкаў прыбораў, атрыманых у лабараторыі ў гэтым семестры
- Праектаванне, стварэнне і праверка функцыянальнасці прылады збору сігналаў
- Праверце прыладу на чалавеку
расходныя матэрыялы:
- Сімулятар LTSpice (ці падобнае праграмнае забеспячэнне) Макетная плата
- Розныя рэзістары
- Розныя кандэнсатары
- Opamps
- Электродныя правады
- Увод абtagкрыніца
- Прылада для вымярэння выхаднога аб'ёмуtage (напрыклад, асцылограф)
крок 1: Зрабіце разлікі для кожнага кампанента схемы
Выявы вышэй паказваюць разлікі для кожнай схемы. Ніжэй расказваецца больш пра кампаненты і зробленыя разлікі.
Прыборабудаванне Ampзадымнік
Інструмент amplifier, або IA, дапамагае забяспечыць вялікую колькасць узмацнення для сігналаў нізкага ўзроўню. Гэта дапамагае павялічыць памер сігналу, таму ён становіцца больш бачным і форму сігналу можна аналізаваць.
Для разлікаў мы абралі два выпадковых значэння рэзістара для R1 і R2, якія складаюць 5 кОм і 10 кОм адпаведна. Мы таксама хочам, каб узмацненне было 1000, каб сігнал было лягчэй аналізаваць. Суадносіны для R3 і R4 затым вырашаюцца з дапамогай наступнага ўраўнення:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Затым мы выкарыстоўвалі гэты каэфіцыент, каб вырашыць, якім будзе значэнне кожнага рэзістара. Значэнні наступныя:
R3 = 1 кОм
Фільтр з выемкамі
Режекторный фільтр аслабляе сігналы ў вузкай паласе частот або выдаляе адну частату. Частата, якую мы хочам выдаліць у гэтым выпадку, складае 60 Гц, таму што большасць шумоў, якія ствараюцца электроннымі прыладамі, прыпадае на гэтую частату. Каэфіцыент AQ - гэта стаўленне цэнтральнай частаты да прапускной здольнасці, і ён таксама дапамагае апісаць форму графіка велічыні. Большы каэфіцыент Q прыводзіць да больш вузкай паласы прыпынку. Для разлікаў мы будзем выкарыстоўваць значэнне Q роўнае 8.
Мы вырашылі выбраць значэнні кандэнсатараў, якія ў нас былі. Такім чынам, C1 = C2 = 0.1 мкФ і C2 = 0.2 мкФ.
Ураўненні, якія мы будзем выкарыстоўваць для разліку R1, R2 і R3, наступныя:
R1 = 1 / (4*пі*Q*f*C1) = 1 / (4*пі*8*60*0.1E-6) = 1.6 кОм
R2 = (2*Q) / (2*пі*f*C1) = (2*8) / (2*пі*60*0.1E-6) = 424 кОм
R3 = (R1*R2) / (R1 + R2) = (1.6*424) / (1.6 + 424) = 1.6 кОм
Фільтр нізкіх частот
Фільтр нізкіх частот аслабляе высокія частоты, адначасова прапускаючы больш нізкія частоты. Гранічная частата будзе мець значэнне 150 Гц, таму што гэта правільнае значэнне ЭКГ для дарослых. Акрамя таго, узмацненне (значэнне K) будзе роўна 1, а канстанты a і b роўныя 1.414214 і 1 адпаведна.
Мы абралі C1 роўным 68 нФ, таму што ў нас быў гэты кандэнсатар. Каб знайсці C2, мы выкарысталі наступнае ўраўненне:
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
Такім чынам, мы абралі C2 роўным 0.15 мкФ
Каб вылічыць значэнні двух рэзістараў, мы павінны былі выкарыстоўваць наступныя ўраўненні:
R1 = 2 / (2*pi*f*[a*C2 + sqrt([a^2 + 4*b(K-1)]*C2^2 – 4*b*C1*C2)] = 7.7 кОм
R2 = 1 / (b*C1*C2*R1*(2*pi*f)^2) = 14.4 кОм
крок 2: Стварэнне схем на LTSpice
Усе тры кампаненты былі створаны і запушчаны індывідуальна на LTSpice з аналізам разгорткі пераменнага току. Выкарыстоўваюцца значэнні, разлічаныя на этапе 1.
крок 3: Стварыце прыборы Ampвальней
Мы пабудавалі прыборы amplifier на макетнай плаце, прытрымліваючыся схемы на LTSpice. Пасля таго, як ён быў пабудаваны, ўваход (жоўты) і выхад (зялёны) voltages былі адлюстраваны. Зялёная лінія мае прырост толькі ў 743.5X у параўнанні з жоўтай лініяй.
крок 4: Стварыце рэактыўны фільтр
Затым мы пабудавалі рэжекторны фільтр на макетнай плаце на аснове схемы, зробленай на LTSpice. Ён быў пабудаваны побач з ланцугом IA. Затым мы запісалі ўваходны і выхадны аб'ёмtage значэнні на розных частотах для вызначэння велічыні. Затым мы склалі графік залежнасці велічыні ад частаты на графіку, каб параўнаць яго з мадэляваннем LTSpice. Адзінае, што мы змянілі, гэта значэнні C3 і R2, якія складаюць 0.22 мкФ і 430 кОм адпаведна. Зноў жа, частата, якую ён выдаляе, складае 60 Гц.
крок 5: Стварыце фільтр нізкіх частот
Затым мы пабудавалі фільтр нізкіх частот на макетнай плаце на аснове схемы на LTSpice побач з фільтрам з надрэзам. Затым мы запісалі ўваходны і выхадны томtages на розных частотах, каб вызначыць велічыню. Затым мы пабудавалі велічыню і частату, каб параўнаць іх з мадэляваннем LTSpice. Адзіным значэннем, якое мы змянілі для гэтага фільтра, было C2, якое складае 0.15 мкФ. Частата зрэзу, якую мы правяралі, складае 150 Гц.
крок 6: Тэст на чалавеку
Спачатку злучыце тры асобныя кампаненты ланцуга. Затым праверце яго з мадэляваннем сэрцабіцця, каб пераканацца, што ўсё працуе. Затым размесціце электроды на чалавеку так, каб станоўчы быў на правым запясце, адмоўны - на левай шчыкалатцы, а зазямленне - на правай шчыкалатцы. Калі чалавек будзе гатовы, падключыце акумулятар 9 В для харчавання апamps і адлюстраваць выхадны сігнал. Звярніце ўвагу, што чалавек павінен заставацца вельмі нерухомым каля 10 секунд, каб атрымаць дакладныя паказанні.
Віншуем, вы паспяхова стварылі аўтаматызаваную ЭКГ!
Дакументы / Рэсурсы
 |
instructables Дызайн функцыянальнай ЭКГ з аўтаматызаваным складаннем біясігналу [pdfІнструкцыі Распрацоўка функцыянальнай ЭКГ з аўтаматызаваным пабудовай біясігналу, распрацоўка функцыянальнай ЭКГ, функцыянальная ЭКГ, пабудова біясігналу |
