תוֹכֶן לְהַסתִיר
1 הוראות תכנון א.ק.ג. פונקציונלי עם שרטוט אוטומטי של הביוסיגנל
2 תכנן א.ק.ג. פונקציונלי עם שרטוט אוטומטי של הביוסיגנל
3 מסמכים / משאבים
3.1 הפניות
4 פוסטים קשורים

instructables-לוגו

הוראות תכנון א.ק.ג. פונקציונלי עם שרטוט אוטומטי של הביוסיגנל

instructables-Design-a-Functional-ECG-with-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-product-image

תכנן א.ק.ג. פונקציונלי עם שרטוט אוטומטי של הביוסיגנל

פרויקט זה משלב את כל מה שנלמד בסמסטר זה ומיישם אותו במשימה אחת בודדת. המשימה שלנו היא ליצור מעגל שיכול לשמש כאלקטרוקרדיוגרמה (ECG) על ידי שימוש במכשור ampמגן, מסנן נמוך ופילטר חריץ. א.ק.ג משתמש באלקטרודות המוצבות על אדם כדי למדוד ולהציג את פעילות הלב. חישובים בוצעו בהתבסס על לב מבוגר ממוצע, וסכימות המעגל המקוריות נוצרו על LTSpice כדי לאמת את תדרי ההגברה והחיתוך. המטרות של פרויקט עיצוב זה הן כדלקמן:

  1. יישם כישורי מכשור שנלמדו במעבדה בסמסטר זה
  2. תכנן, בנה ואמת את הפונקציונליות של התקן לרכישת אותות
  3. אמת את המכשיר על נושא אנושי

אספקה:

  • סימולטור LTSpice (או תוכנה דומה) Breadboard
  • נגדים שונים
  • קבלים שונים
  • Opamps
  • חוטי אלקטרודה
  • קלט כרךtagמקור e
  • מכשיר למדידת נפח פלטtage (כלומר אוסילוסקופ)

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-1

שלב 1: בצע את החישובים עבור כל רכיב מעגל
התמונות למעלה מציגות את החישובים עבור כל מעגל. להלן, הוא מסביר יותר על הרכיבים והחישובים שנעשו.
מִכשׁוּר Ampחיים יותר
מכשור ampliifier, או IA, עוזר לספק כמות גדולה של רווח עבור אותות ברמה נמוכה. זה עוזר להגדיל את גודל האות כך שהוא נראה יותר וניתן לנתח את צורת הגל.
לחישובים, בחרנו שני ערכי נגד אקראיים עבור R1 ו-R2, שהם 5 kΩ ו-10 kΩ, בהתאמה. אנחנו גם רוצים שהרווח יהיה 1000 כך שהאות יהיה קל יותר לניתוח. לאחר מכן פותרים את היחס עבור R3 ו-R4 באמצעות המשוואה הבאה:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
לאחר מכן השתמשנו ביחס הזה כדי להחליט מה יהיה כל ערך נגד. הערכים הם כדלקמן:
R3 = 1 kΩ

מסנן חריץ
מסנן חריץ מחליש אותות בתוך פס צר של תדרים או מסיר תדר בודד. התדר שאנו רוצים להסיר במקרה זה הוא 60 הרץ מכיוון שרוב הרעשים המופקים ממכשירים אלקטרוניים נמצאים בתדר זה. גורם AQ הוא היחס בין תדר המרכז לרוחב הפס, והוא גם עוזר לתאר את הצורה של עלילת הגודל. גורם Q גדול יותר מביא לרצועת עצירה צרה יותר. לחישובים, נשתמש בערך Q של 8.
החלטנו לבחור ערכי קבלים שהיו לנו. אז, C1 = C2 = 0.1 uF, ו-C2 = 0.2 uF.
המשוואות בהן נשתמש לחישוב R1, R2 ו-R3 הן כדלקמן:
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

מסנן מעביר נמוך
מסנן מעבר נמוך מחליש תדרים גבוהים תוך שהוא מאפשר מעבר לתדרים נמוכים יותר. לתדר החיתוך יהיה ערך של 150 הרץ מכיוון שזהו ערך ה-ECG הנכון למבוגרים. כמו כן, הרווח (ערך K) יהיה 1, וקבועים a ו-b הם 1.414214 ו-1, בהתאמה.
בחרנו ב-C1 להיות שווה 68 nF כי היה לנו את הקבל הזה. ל- nd C2 השתמשנו במשוואה הבאה:
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
לכן, בחרנו ב-C2 להיות שווה ל-0.15 uF
כדי לחשב את שני ערכי הנגדים, היינו צריכים להשתמש במשוואות הבאות:
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

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-2 instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-3 instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-4 instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-5

שלב 2: צור סכמטיקה ב-LTSpice
כל שלושת הרכיבים נוצרו והפעילו בנפרד על LTSpice עם ניתוח AC sweep. הערכים שבהם נעשה שימוש הם אלה שחישבנו בשלב 1.

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-6

שלב 3: בנה את המכשור Ampליפר
בנינו את המכשור ampמחזק על לוח הלחם על ידי ביצוע הסכימה על LTSpice. לאחר שנבנה, הקלט (צהוב) ופלט (ירוק) כרךtagהוצגו. לקו הירוק יש רק רווח של 743.5X בהשוואה לקו הצהוב.instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-7

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-8

שלב 4: בנה את מסנן החריצים
לאחר מכן, בנינו את מסנן החריצים על לוח הלחם על סמך הסכימה שנעשתה על LTSpice. הוא נבנה ליד מעגל ה-IA. לאחר מכן הקלטנו נפח קלט ופלטtagערכי e בתדרים שונים כדי לקבוע את הגודל. לאחר מכן, שרטנו גרף של גודל לעומת תדירות על העלילה כדי להשוות אותו לסימולציית LTSpice. הדבר היחיד ששינינו היה הערכים של C3 ו-R2 שהם 0.22 uF ו-430 kΩ, בהתאמה. שוב, התדר שהוא מסיר הוא 60 הרץ.instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-9

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-10

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-11

שלב 5: בניית מסנן Lowpass
לאחר מכן בנינו את מסנן המעבר הנמוך על לוח הלחם על סמך הסכימה על LTSpice ליד מסנן החריץ. לאחר מכן הקלטנו את נפח הקלט והפלטtages בתדרים שונים כדי לקבוע את הגודל. לאחר מכן, שרטטנו את הגודל והתדירות כדי להשוות אותם לסימולציית LTSpice. הערך היחיד ששינינו עבור המסנן הזה היה C2 שהוא 0.15 uF. תדר החיתוך שבדקנו הוא 150 הרץ.

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-12

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-13

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-14

שלב 6: מבחן על נושא אנושי
ראשית, חבר את שלושת הרכיבים האישיים של המעגל יחד. לאחר מכן, בדוק אותו עם פעימות לב מדומה כדי לוודא שהכל עובד. לאחר מכן, הנח את האלקטרודות על האדם כך שהחיוב יהיה על פרק כף היד הימני, השלילי יהיה על הקרסול השמאלי, והקרקע על הקרסול הימני. ברגע שהאדם מוכן, חבר סוללת 9V כדי להפעיל את ההפעלהamps והצג את אות הפלט. שימו לב שהאדם צריך להישאר בשקט במשך כ-10 שניות כדי לקבל קריאה מדויקת.
מזל טוב, יצרת בהצלחה א.ק.ג אוטומטי!instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-15

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-16

מסמכים / משאבים

הוראות תכנון א.ק.ג. פונקציונלי עם שרטוט אוטומטי של הביוסיגנל [pdfהוראות
תכנן א.ק.ג. פונקציונלי עם שרטוט אוטומטי של הביוסיגנל, עיצוב א.ק.ג. פונקציונלי, א.ק.ג.

הפניות

פוסטים קשורים

השאר תגובה

כתובת האימייל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *