સૂચનાઓ બાયોસિગ્નલના સ્વયંસંચાલિત પ્લોટિંગ સાથે કાર્યાત્મક ECG ડિઝાઇન કરે છે
બાયોસિગ્નલના સ્વચાલિત પ્લોટિંગ સાથે કાર્યાત્મક ECG ડિઝાઇન કરો
આ પ્રોજેક્ટ આ સેમેસ્ટરમાં શીખેલી દરેક વસ્તુને જોડે છે અને તેને એક જ કાર્યમાં લાગુ કરે છે. અમારું કાર્ય એક એવી સર્કિટ બનાવવાનું છે જેનો ઉપયોગ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશનનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોકાર્ડિયોગ્રામ (ECG) તરીકે કરી શકાય. ampલિફાયર, લોપાસ ફિલ્ટર અને નોચ ફાઈલ્ટર. ECG હૃદયની પ્રવૃત્તિને માપવા અને પ્રદર્શિત કરવા માટે વ્યક્તિ પર મૂકવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરે છે. સરેરાશ પુખ્ત હૃદયના આધારે ગણતરીઓ કરવામાં આવી હતી, અને ગેઇન અને કટઓફ ફ્રીક્વન્સીઝને ચકાસવા માટે LTSpice પર મૂળ સર્કિટ સ્કીમેટિક્સ બનાવવામાં આવી હતી. આ ડિઝાઇન પ્રોજેક્ટના ઉદ્દેશ્યો નીચે મુજબ છે.
- આ સેમેસ્ટરમાં લેબમાં શીખેલ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન કૌશલ્યો લાગુ કરો
- સિગ્નલ એક્વિઝિશન ડિવાઇસની કાર્યક્ષમતા ડિઝાઇન, બિલ્ડ અને ચકાસો
- માનવ વિષય પર ઉપકરણને માન્ય કરો
પુરવઠો:
- LTSpice સિમ્યુલેટર (અથવા સમાન સોફ્ટવેર) બ્રેડબોર્ડ
- વિવિધ પ્રતિરોધકો
- વિવિધ કેપેસિટર્સ
- Opamps
- ઇલેક્ટ્રોડ વાયર
- ઇનપુટ વોલ્યુમtage સ્ત્રોત
- આઉટપુટ વોલ્યુમ માપવા માટેનું ઉપકરણtage (એટલે કે ઓસિલોસ્કોપ)
પગલું 1: દરેક સર્કિટ ઘટક માટે ગણતરીઓ કરો
ઉપરની છબીઓ દરેક સર્કિટ માટે ગણતરીઓ દર્શાવે છે. નીચે, તે ઘટકો અને કરવામાં આવેલી ગણતરીઓ વિશે વધુ સમજાવે છે.
ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન Ampજીવંત
એક ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન ampલિફાયર, અથવા IA, નિમ્ન-સ્તરના સંકેતો માટે મોટી માત્રામાં લાભ પ્રદાન કરવામાં મદદ કરે છે. તે સિગ્નલનું કદ વધારવામાં મદદ કરે છે જેથી તે વધુ દૃશ્યમાન થાય અને વેવફોર્મનું વિશ્લેષણ કરી શકાય.
ગણતરીઓ માટે, અમે R1 અને R2 માટે બે રેન્ડમ રેઝિસ્ટર મૂલ્યો પસંદ કર્યા છે, જે અનુક્રમે 5 kΩ અને 10 kΩ છે. અમે પણ ઇચ્છીએ છીએ કે ગેઇન 1000 થાય જેથી સિગ્નલનું વિશ્લેષણ કરવામાં સરળતા રહે. R3 અને R4 નો ગુણોત્તર પછી નીચેના સમીકરણ દ્વારા ઉકેલવામાં આવે છે:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
અમે પછી દરેક રેઝિસ્ટર મૂલ્ય શું હશે તે નક્કી કરવા માટે તે ગુણોત્તરનો ઉપયોગ કર્યો. મૂલ્યો નીચે મુજબ છે:
R3 = 1 kΩ
ઉત્તમ ફિલ્ટર
નોચ ફિલ્ટર ફ્રીક્વન્સીઝના સાંકડા બેન્ડમાં સિગ્નલોને ઓછું કરે છે અથવા એક જ આવર્તન દૂર કરે છે. આ કિસ્સામાં આપણે જે આવર્તન દૂર કરવા માંગીએ છીએ તે 60 Hz છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો દ્વારા ઉત્પાદિત મોટા ભાગનો અવાજ તે આવર્તન પર હોય છે. AQ પરિબળ એ કેન્દ્રની આવર્તન અને બેન્ડવિડ્થનો ગુણોત્તર છે, અને તે મેગ્નિટ્યુડ પ્લોટના આકારનું વર્ણન કરવામાં પણ મદદ કરે છે. મોટા Q પરિબળ સાંકડા સ્ટોપ બેન્ડમાં પરિણમે છે. ગણતરીઓ માટે, અમે 8 ની Q મૂલ્યનો ઉપયોગ કરીશું.
અમે અમારી પાસે કેપેસિટર મૂલ્યો પસંદ કરવાનું નક્કી કર્યું. તેથી, C1 = C2 = 0.1 uF, અને C2 = 0.2 uF.
R1, R2 અને R3 ની ગણતરી કરવા માટે આપણે જે સમીકરણોનો ઉપયોગ કરીશું તે નીચે મુજબ છે:
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
લોપાસ ફિલ્ટર
નીચા પાસ ફિલ્ટર ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝને ઓછી કરે છે જ્યારે નીચી ફ્રીક્વન્સીને પસાર થવા દે છે. કટઓફ આવર્તન 150 Hz નું મૂલ્ય ધરાવશે કારણ કે તે પુખ્ત વયના લોકો માટે યોગ્ય ECG મૂલ્ય છે. ઉપરાંત, ગેઇન (K મૂલ્ય) 1 હશે, અને સ્થિરાંક a અને b અનુક્રમે 1.414214 અને 1 છે.
અમે C1 ને 68 nF બરાબર પસંદ કર્યું કારણ કે અમારી પાસે તે કેપેસિટર હતું. nd C2 માટે અમે નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કર્યો:
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
તેથી, અમે 2 uF બરાબર C0.15 પસંદ કર્યું
બે રેઝિસ્ટર મૂલ્યોની ગણતરી કરવા માટે, આપણે નીચેના સમીકરણોનો ઉપયોગ કરવો પડ્યો:
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
પગલું 2: LTSpice પર સ્કીમેટિક્સ બનાવો
ત્રણેય ઘટકો બનાવવામાં આવ્યા હતા અને AC સ્વીપ વિશ્લેષણ સાથે LTSpice પર વ્યક્તિગત રીતે ચલાવવામાં આવ્યા હતા. વપરાયેલ મૂલ્યો તે છે જેની ગણતરી અમે પગલું 1 માં કરી છે.
પગલું 3: ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન બનાવો Ampલિફેર
અમે ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન બનાવ્યું ampLTSpice પર યોજનાકીયને અનુસરીને બ્રેડબોર્ડ પર લિફાયર. એકવાર તે બાંધવામાં આવ્યા પછી, ઇનપુટ (પીળો) અને આઉટપુટ (લીલો) વોલ્યુમtages દર્શાવવામાં આવ્યા હતા. પીળી લાઇનની સરખામણીમાં લીલી લાઇનમાં માત્ર 743.5X નો વધારો છે.
પગલું 4: નોચ ફિલ્ટર બનાવો
આગળ, અમે LTSpice પર બનાવેલ યોજનાના આધારે બ્રેડબોર્ડ પર નોચ ફિલ્ટર બનાવ્યું. તે IA સર્કિટની બાજુમાં બનાવવામાં આવ્યું હતું. અમે પછી ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્યુમ રેકોર્ડ કર્યુંtagતીવ્રતા નક્કી કરવા માટે વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ પર e મૂલ્યો. તે પછી, અમે LTSpice સિમ્યુલેશન સાથે તેની સરખામણી કરવા માટે પ્લોટ પર મેગ્નિટ્યુડ વિ. ફ્રીક્વન્સીનો આલેખ કર્યો. અમે C3 અને R2 ની કિંમતો બદલી છે જે અનુક્રમે 0.22 uF અને 430 kΩ છે. ફરીથી, તે જે આવર્તન દૂર કરી રહ્યું છે તે 60 હર્ટ્ઝ છે.
પગલું 5: લોપાસ ફિલ્ટર બનાવો
અમે પછી બ્રેડબોર્ડ પર નીચા પાસ ફિલ્ટરને LTSpice પર નોચ ફિલ્ટરની બાજુમાંના સ્કીમેટિકના આધારે બનાવ્યું. અમે પછી ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્યુમ રેકોર્ડ કર્યુંtagતીવ્રતા નક્કી કરવા માટે વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ પર છે. પછી, અમે LTSpice સિમ્યુલેશન સાથે તેની સરખામણી કરવા માટે તીવ્રતા અને આવર્તનનું કાવતરું કર્યું. અમે આ ફિલ્ટર માટે માત્ર મૂલ્ય બદલ્યું છે C2 જે 0.15 uF છે. અમે જે કટઓફ આવર્તન ચકાસી રહ્યા હતા તે 150 Hz છે.
પગલું 6: માનવ વિષય પર પરીક્ષણ
પ્રથમ, સર્કિટના ત્રણ વ્યક્તિગત ઘટકોને એકસાથે જોડો. પછી, બધું કામ કરી રહ્યું છે તેની ખાતરી કરવા માટે સિમ્યુલેટેડ હાર્ટ બીટ વડે તેનું પરીક્ષણ કરો. પછી, વ્યક્તિ પર ઇલેક્ટ્રોડ્સ મૂકો જેથી હકારાત્મક જમણા કાંડા પર હોય, નકારાત્મક ડાબા પગની ઘૂંટી પર હોય અને જમીન જમણા પગની ઘૂંટી પર હોય. એકવાર વ્યક્તિ તૈયાર થઈ જાય, પછી ઑપને પાવર કરવા માટે 9V બેટરીને કનેક્ટ કરોamps અને આઉટપુટ સિગ્નલ દર્શાવો. નોંધ કરો કે સચોટ વાંચન મેળવવા માટે વ્યક્તિએ લગભગ 10 સેકન્ડ સુધી એકદમ સ્થિર રહેવું જોઈએ.
અભિનંદન, તમે સફળતાપૂર્વક સ્વયંસંચાલિત ECG બનાવ્યું છે!
દસ્તાવેજો / સંસાધનો
 |
સૂચનાઓ બાયોસિગ્નલના સ્વયંસંચાલિત પ્લોટિંગ સાથે કાર્યાત્મક ECG ડિઝાઇન કરે છે [પીડીએફ] સૂચનાઓ બાયોસિગ્નલના સ્વયંસંચાલિત પ્લોટિંગ સાથે કાર્યાત્મક ઇસીજી ડિઝાઇન કરો, કાર્યાત્મક ઇસીજી ડિઝાઇન કરો, કાર્યાત્મક ઇસીજી, બાયોસિગ્નલનું પ્લોટિંગ |
