instructables Dealbhaich ECG gnìomh le Dealbhadh fèin-ghluasadach den Biosignal
Dealbhaich ECG gnìomh le dealbhadh fèin-ghluasadach den biosignal
Bidh am pròiseact seo a’ cothlamadh a h-uile càil a chaidh ionnsachadh an t-semeastar seo agus ga chur an sàs ann an aon ghnìomh. Is e an obair againn cuairt a chruthachadh a ghabhas cleachdadh mar electrocardiogram (ECG) le bhith a’ cleachdadh ionnstramaidean ampliifier, criathrag lowpass, agus notch filter. Bidh ECG a’ cleachdadh electrodan air an cur air neach gus gnìomhachd cridhe a thomhas agus a thaisbeanadh. Chaidh àireamhachadh a dhèanamh stèidhichte air cridhe cuibheasach inbheach, agus chaidh na sgeamaichean cuairteachaidh tùsail a chruthachadh air LTSpice gus dearbhadh a dhèanamh air tricead buannachd is gearraidh. Tha amasan a’ phròiseict dealbhaidh seo mar a leanas:
- Cuir an sàs na sgilean ionnstramaid a chaidh ionnsachadh san obair-lann an semeastar seo
- Dealbhaich, tog, agus dearbhaich gnìomhachd inneal togail chomharran
- Dearbhaich an inneal air cuspair daonna
Solarachaidhean:
- Samhlaiche LTSpice (no bathar-bog coltach ris) Breadboard
- Diofar resistors
- Diofar capacitors
- Opamps
- Uèirichean electrode
- Teachd a-steach voltage stòr
- Inneal airson toradh a thomhas voltage (ie oscilloscope)
Ceum 1: Dèan na h-àireamhachadh airson gach pàirt cuairte
Tha na dealbhan gu h-àrd a’ sealltainn an àireamhachadh airson gach cuairt. Gu h-ìosal, tha e a 'mìneachadh barrachd mu na pàirtean agus an àireamhachadh a chaidh a dhèanamh.
Ionnsramaid Amplosgadair
Inneal-ciùil ampBidh lifier, no IA, a’ cuideachadh le bhith a’ toirt seachad mòran buannachd airson comharran ìre ìosal. Bidh e a’ cuideachadh le bhith ag àrdachadh meud a’ chomharra gus am bi e nas fhaicsinniche agus gun gabh an cruth-tonn a sgrùdadh.
Airson àireamhachadh, thagh sinn dà luach resistor air thuaiream airson R1 agus R2, is iad sin 5 kΩ agus 10 kΩ, fa leth. Tha sinn cuideachd ag iarraidh gum bi a’ bhuannachd aig 1000 gus am bi an comharra nas fhasa a sgrùdadh. Tha an co-mheas airson R3 agus R4 an uairsin air am fuasgladh leis a’ cho-aontar a leanas:
Vout / (Vin1 - Vin2) = [1 + (2 * R2 / R1)] * (R4 / R3) -> R4 / R3 = 1000 / [1 + 2 * (10) / (5)] -> R4/ R3 = 200
Chleachd sinn an uairsin an co-mheas sin gus co-dhùnadh dè an luach a bhios aig gach resistor. Tha na luachan mar a leanas:
R3 = 1 kΩ
Filter Notch
Bidh sìoltachan notch a’ lughdachadh comharran taobh a-staigh còmhlan cumhang de tricead no a’ toirt air falbh aon tricead. Is e an tricead a tha sinn airson a thoirt air falbh sa chùis seo 60 Hz oir tha a’ mhòr-chuid de fhuaim a thig bho innealan dealanach aig an tricead sin. Is e factar AQ an co-mheas eadar tricead an ionaid agus leud-bann, agus bidh e cuideachd a’ cuideachadh le bhith a’ toirt cunntas air cumadh a’ phlota meudachd. Bidh factar Q nas motha a’ leantainn gu còmhlan stad nas cumhainge. Airson àireamhachadh, bidh sinn a’ cleachdadh luach Q de 8.
Cho-dhùin sinn na luachan capacitor a bha againn a thaghadh. Mar sin, C1 = C2 = 0.1 uF, agus C2 = 0.2 uF.
Tha na co-aontaran a bhios sinn a’ cleachdadh airson obrachadh a-mach R1, R2, agus R3 mar a leanas:
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
Filter Lowpass
Bidh sìoltachan pas ìosal a’ lughdachadh triceadan àrda fhad ‘s a leigeas e le triceadan nas ìsle a dhol troimhe. Bidh luach 150 Hz aig an tricead gearraidh oir is e sin an luach ECG ceart airson inbhich. Cuideachd, bidh a’ bhuannachd (luach K) aig 1, agus is e cuibhreannan a agus b 1.414214 agus 1, fa leth.
Thagh sinn C1 gu 68 nF co-ionann oir bha an capacitor sin againn. Gu nd C2 chleachd sinn an co-aontar a leanas:
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
Mar sin, thagh sinn C2 gu co-ionann 0.15 uF
Gus an dà luach resistor obrachadh a-mach, bha againn ri na co-aontaran a leanas a chleachdadh:
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
Ceum 2: Cruthaich sgeamaichean air LTSpice
Chaidh na trì pàirtean a chruthachadh agus an ruith leotha fhèin air LTSpice le mion-sgrùdadh sguabaidh AC. Is e na luachan a thathar a’ cleachdadh an fheadhainn a rinn sinn àireamhachadh ann an ceum 1.
Ceum 3: Tog an uidheam Ampli fi er
Thog sinn an uidheam ampliifier air a’ bhòrd arain le bhith a’ leantainn an sgeama air LTSpice. Aon uair ‘s gu bheil e air a thogail, tha an cuir a-steach (buidhe) agus toradh (uaine) voltagbha e air a thaisbeanadh. Chan eil ach buannachd 743.5X aig an loidhne uaine an taca ris an loidhne bhuidhe.
Ceum 4: Tog an Notch Filter
An uairsin, thog sinn an criathrag notch air a’ bhòrd arain stèidhichte air an sgeama a chaidh a dhèanamh air LTSpice. Chaidh a thogail ri taobh cuairt IA. Chlàr sinn an uairsin cuir a-steach agus toradh voltage luachan aig diofar triceadan gus faighinn a-mach am meud. An uairsin, rinn sinn grafa air meud vs tricead air a’ chuilbheart gus a choimeas ri atharrais LTSpice. Is e an aon rud a dh’ atharraich sinn luachan C3 agus R2 a tha 0.22 uF agus 430 kΩ, fa leth. A-rithist, is e 60 Hz an tricead a tha e a’ toirt air falbh.
Ceum 5: Tog an Lowpass Filter
Thog sinn an uairsin an criathrag pas ìosal air a’ bhòrd arain stèidhichte air an sgeama air LTSpice ri taobh sìoltachan an notch. Chlàr sinn an uairsin an cuir a-steach agus toradh leabtags aig diofar triceadan gus am meud a dhearbhadh. An uairsin, dhealbh sinn am meud agus tricead gus a choimeas ri atharrais LTSpice. B’ e an aon luach a dh’ atharraich sinn airson a’ chriathrag seo C2 a tha 0.15 uF. Is e an tricead gearraidh a bha sinn a’ dearbhadh 150 Hz.
Ceum 6: Luchdaich a-nuas deuchainn air cuspair an duine
An toiseach, ceangail na trì pàirtean fa leth den chuairt ri chèile. An uairsin, dèan deuchainn air le buille cridhe samhlachail gus dèanamh cinnteach gu bheil a h-uile càil ag obair. An uairsin, cuir na dealanan air an neach fa leth gus am bi an dearbhach air an dùirn cheart, tha àicheil air an adhbrann chlì, agus tha an talamh air an adhbrann deas. Aon uair ‘s gu bheil an neach deiseil, ceangail bataraidh 9V gus cumhachd a thoirt don opamps agus an comharra toraidh a thaisbeanadh. Thoir an aire gum bu chòir don neach fuireach gu math sàmhach airson timcheall air 10 diogan airson leughadh ceart fhaighinn.
Meal an naidheachd, tha thu air ECG fèin-ghluasadach a chruthachadh gu soirbheachail!
Sgrìobhainnean/Goireasan
 |
instructables Dealbhaich ECG gnìomh le Dealbhadh fèin-ghluasadach den Biosignal [pdfStiùiridhean Dealbhaich ECG gnìomh le dealbhadh fèin-ghluasadach den biosignal, dealbhaich ECG gnìomh, ECG gnìomh, dealbhadh an biosignal |
