instructables Konsepsyon yon ECG fonksyonèl ak trase otomatik nan Biosignal la
Konsepsyon yon ECG fonksyonèl ak trase otomatik biosignal la
Pwojè sa a konbine tout sa yo aprann semès sa a epi aplike li nan yon sèl travay. Travay nou se kreye yon sikwi ki kapab itilize kòm yon elektwokadyogram (ECG) lè l sèvi avèk yon enstriman. amplifier, filtè lowpass, ak fi lter nottch. Yon ECG itilize elektwòd yo mete sou yon moun pou mezire ak montre aktivite kè a. Kalkil yo te fè ki baze sou kè adilt mwayèn, ak chema sikwi orijinal yo te kreye sou LTSpice pou verifye frekans benefis ak koupe. Objektif pwojè konsepsyon sa a se jan sa a:
- Aplike ladrès enstriman yo aprann nan laboratwa semès sa a
- Konsepsyon, bati, ak verifye fonksyonalite yon aparèy akizisyon siyal
- Valide aparèy la sou yon sijè imen
Pwovizyon:
- Similatè LTSpice (oswa lojisyèl menm jan an) Breadboard
- Rezistans divès kalite
- Kondansateur divès kalite
- Opamps
- Fil elektwòd
- Antre voltage sous
- Aparèy pou mezire pèsistans yap ogmante jiska voltage (sa vle di osiloskop)
Etap 1: Fè kalkil pou chak eleman sikwi
Imaj ki anwo yo montre kalkil yo pou chak sikwi. Anba a, li eksplike plis sou eleman yo ak kalkil yo fè.
Enstrimantasyon Amplifier
Yon instrumentation amplifier, oswa IA, ede bay yon gwo kantite benefis pou siyal ki ba yo. Li ede ogmante gwosè siyal la pou li pi vizib epi yo ka analize fòm vag la.
Pou kalkil, nou te chwazi de valè rezistans o aza pou R1 ak R2, ki se 5 kΩ ak 10 kΩ, respektivman. Nou vle tou genyen an yo dwe 1000 pou siyal la pral pi fasil analize. Lè sa a, yo rezoud rapò a pou R3 ak R4 pa ekwasyon sa a:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Lè sa a, nou itilize rapò sa a pou deside ki valè chak rezistans yo pral. Valè yo se jan sa a:
R3 = 1 kΩ
Notch Filtre
Yon filtè dan atenye siyal nan yon gwoup etwat frekans oswa retire yon sèl frekans. Frekans nou vle retire nan ka sa a se 60 Hz paske pifò bri ki pwodui nan aparèy elektwonik se nan frekans sa a. Faktè AQ se rapò frekans sant lan ak Pleasant, epi li ede tou dekri fòm konplo grandè a. Yon pi gwo faktè Q rezilta nan yon bann arè pi etwat. Pou kalkil, nou pral sèvi ak yon valè Q de 8.
Nou deside chwazi valè kondansateur nou te genyen. Se konsa, C1 = C2 = 0.1 uF, ak C2 = 0.2 uF.
Ekwasyon nou pral itilize pou kalkile R1, R2, ak R3 se jan sa a:
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
Lowpass filtè
Yon filtè ki ba pase atenue frekans segondè yo pandan y ap pèmèt frekans ki pi ba yo pase. Frekans koupe a pral gen yon valè 150 Hz paske se valè ECG ki kòrèk la pou granmoun. Epitou, pwogrè (valè K) pral 1, ak konstan a ak b se 1.414214 ak 1, respektivman.
Nou te chwazi C1 egal 68 nF paske nou te gen kondansateur sa a. Pou jwenn C2 nou itilize ekwasyon sa a:
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
Se poutèt sa, nou te chwazi C2 egal a 0.15 uF
Pou kalkile de valè rezistans yo, nou te oblije itilize ekwasyon sa yo:
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
Etap 2: Kreye chema sou LTSpice
Tout twa eleman yo te kreye epi kouri endividyèlman sou LTSpice ak yon analiz bale AC. Valè yo itilize yo se sa yo nou kalkile nan etap 1.
Etap 3: Bati Enstrimantasyon an Ampli fi er
Nou te konstwi instrumentation a amplifier sou breadboard la pa swiv chema sou LTSpice. Yon fwa ke li te konstwi, D' (jòn) Et sortie (vèt) voltagyo te parèt. Liy vèt la sèlman gen yon benefis nan 743.5X konpare ak liy jòn la.
Etap 4: Bati Filtè Notch la
Apre sa, nou te bati filtè antay la sou breadboard la ki baze sou chema ki fèt sou LTSpice. Li te bati akote kous la IA. Nou Lè sa a, anrejistre opinyon ak pwodiksyon voltage valè nan divès frekans pou detèmine grandè a. Lè sa a, nou fè grafik mayitid vs frekans sou trase a pou konpare li ak simulation LTSpice la. Sèl bagay nou chanje se valè C3 ak R2 ki se 0.22 uF ak 430 kΩ, respektivman. Ankò, frekans la li retire se 60 Hz.
Etap 5: Bati filtè Lowpass la
Lè sa a, nou bati filtè ki ba pase sou breadboard la ki baze sou chema a sou LTSpice akote filtè an dan. Lè sa a, nou anrejistre opinyon ak pwodiksyon voltages nan divès frekans pou detèmine grandè a. Lè sa a, nou trase grandè ak frekans yo konpare li ak simulation LTSpice la. Sèl valè nou chanje pou filtè sa a se C2 ki se 0.15 uF. Frekans koupe nou t ap verifye se 150 Hz.
Etap 6: Tès sou yon Sijè Imèn
Premyèman, konekte twa eleman endividyèl yo nan kous la ansanm. Lè sa a, teste li ak yon batman kè simulation asire tout bagay ap travay. Lè sa a, mete elektwòd yo sou moun nan pou pozitif la sou ponyèt dwat la, negatif sou cheviy gòch la, epi tè a sou cheviy dwat la. Yon fwa moun nan pare, konekte yon batri 9V pou pouvwa op laamps epi montre siyal pwodiksyon an. Remake byen ke moun nan ta dwe rete trè toujou pou apeprè 10 segonn pou jwenn yon lekti egzat.
Felisitasyon, ou te kreye avèk siksè yon ECG otomatik!
Dokiman / Resous
 |
instructables Konsepsyon yon ECG fonksyonèl ak trase otomatik nan Biosignal la [pdfEnstriksyon yo Konsepsyon yon ECG fonksyonèl ak trase otomatik biosignal la, konsepsyon yon ECG fonksyonèl, ECG fonksyonèl, trase biosignal la. |
