Instructables Desain ECG Fungsional Kanthi Automated Plotting saka Biosignal
Rancang ECG Fungsional Kanthi Plotting Otomatis Biosignal
Proyek iki nggabungake kabeh sing dipelajari semester iki lan ditrapake kanggo siji tugas. Tugas kita yaiku nggawe sirkuit sing bisa digunakake minangka elektrokardiogram (ECG) kanthi nggunakake instrumentasi. amppenyaring lowpass, lan penyaring takik. ECG nggunakake elektroda sing diselehake ing individu kanggo ngukur lan nampilake aktivitas jantung. Petungan digawe adhedhasar jantung diwasa rata-rata, lan skema sirkuit asli digawe ing LTSpice kanggo verifikasi gain lan frekuensi cutoff. Tujuan proyek desain iki yaiku:
- Terapake katrampilan instrumentasi sing disinaoni ing laboratorium semester iki
- Desain, mbangun, lan verifikasi fungsi piranti akuisisi sinyal
- Validasi piranti ing subyek manungsa
Persediaan:
- LTSpice simulator (utawa piranti lunak padha) Breadboard
- Macem-macem resistor
- Macem-macem kapasitor
- Opamps
- kabel elektroda
- Input voltage sumber
- Piranti kanggo ngukur output voltage (yaiku osiloskop)
Langkah 1: Nggawe Petungan kanggo Saben Komponen Sirkuit
Gambar ing ndhuwur nuduhake petungan kanggo saben sirkuit. Ing ngisor iki, nerangake luwih akeh babagan komponen lan petungan sing ditindakake.
Instrumentasi Amppanguripan
Instrumentasi amplifier, utawa IA, mbantu nyedhiyakake akeh gain kanggo sinyal tingkat rendah. Iki mbantu nambah ukuran sinyal supaya luwih katon lan bentuk gelombang bisa dianalisis.
Kanggo pitungan, kita milih loro nilai resistor acak kanggo R1 lan R2, yaiku 5 kΩ lan 10 kΩ, mungguh. Kita uga pengin gain dadi 1000 supaya sinyal bakal luwih gampang kanggo njelasno. Rasio kanggo R3 lan R4 banjur ditanggulangi kanthi persamaan ing ngisor iki:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) -> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] -> R4/ R3 = 200
Kita banjur nggunakake rasio kasebut kanggo mutusake apa saben nilai resistor. Nilai-nilai kasebut kaya ing ngisor iki:
R3 = 1 kΩ
Filter Kedudukan
Filter kedudukan attenuates sinyal ing pita frekuensi sempit utawa mbusak frekuensi siji. Frekuensi sing arep dibusak ing kasus iki yaiku 60 Hz amarga paling akeh gangguan sing diprodhuksi dening piranti elektronik ana ing frekuensi kasebut. Faktor AQ yaiku rasio frekuensi tengah kanggo bandwidth, lan uga mbantu nggambarake wangun plot gedhene. Faktor Q sing luwih gedhe nyebabake pita mandeg sing luwih sempit. Kanggo pitungan, kita bakal nggunakake nilai Q saka 8.
Kita mutusake kanggo milih nilai kapasitor sing kita duwe. Dadi, C1 = C2 = 0.1 uF, lan C2 = 0.2 uF.
Persamaan sing bakal digunakake kanggo ngitung R1, R2, lan R3 yaiku:
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
Filter pass kurang nyuda frekuensi dhuwur nalika ngidini frekuensi sing luwih murah. Frekuensi cutoff bakal duwe nilai 150 Hz amarga iku nilai ECG sing bener kanggo wong diwasa. Uga, gain (nilai K) bakal 1, lan konstanta a lan b 1.414214 lan 1, mungguh.
Kita milih C1 kanggo witjaksono 68 nF amarga kita wis kapasitor sing. Kanggo nd C2 kita nggunakake persamaan ing ngisor iki:
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
Mulane, kita milih C2 padha karo 0.15 uF
Kanggo ngetung loro nilai resistor, kita kudu nggunakake persamaan ing ngisor iki:
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
Langkah 2: Nggawe Skema ing LTSpice
Kabeh telung komponen digawe lan mlaku kanthi individu ing LTSpice kanthi analisis sapuan AC. Nilai sing digunakake yaiku sing diwilang ing langkah 1.
Langkah 3: Mbangun Instrumentasi Ampwong liyo
Kita mbangun instrumentasi amplifier ing breadboard kanthi ngetutake skema ing LTSpice. Sawise dibangun, input (kuning) lan output (ijo) voltages ditampilake. Garis ijo mung duwe gain 743.5X dibandhingake karo garis kuning.
Langkah 4: Mbangun Filter kedudukan
Sabanjure, kita mbangun saringan kedudukan ing papan roti adhedhasar skema sing digawe ing LTSpice. Iki dibangun ing jejere sirkuit IA. Kita banjur ngrekam input lan output voltage nilai ing macem-macem frekuensi kanggo nemtokake gedhene. Banjur, kita graphed magnitudo vs frekuensi ing plot kanggo mbandhingaké karo simulasi LTSpice. Siji-sijine sing diganti yaiku nilai C3 lan R2 yaiku 0.22 uF lan 430 kΩ. Maneh, frekuensi sing dibusak yaiku 60 Hz.
Langkah 5: Mbangun Filter Lowpass
Kita banjur mbangun Filter pass kurang ing breadboard adhedhasar skema ing LTSpice jejere Filter kedudukan. Kita banjur ngrekam input lan output voltaging macem-macem frekuensi kanggo nemtokake magnitudo. Banjur, kita ngrancang magnitudo lan frekuensi kanggo mbandhingake karo simulasi LTSpice. Nilai mung sing diganti kanggo filter iki yaiku C2 yaiku 0.15 uF. Frekuensi cutoff sing kita verifikasi yaiku 150 Hz.
Langkah 6: Test ing subyek manungsa
Pisanan, sambungake telung komponen sirkuit kasebut bebarengan. Banjur, nyoba kanthi simulasi denyut jantung kanggo mesthekake yen kabeh bisa digunakake. Banjur, pasang elektroda ing individu supaya positif ana ing bangkekan tengen, negatif ing tungkak kiwa, lan lemah ana ing tungkak tengen. Sawise individu wis siyap, sambungake baterei 9V kanggo daya opamps lan nampilake sinyal output. Elinga yen individu kudu tetep diam nganti 10 detik kanggo entuk maca sing akurat.
Sugeng, sampeyan wis kasil nggawe ECG otomatis!
Dokumen / Sumber Daya
 |
Instructables Desain ECG Fungsional Kanthi Automated Plotting saka Biosignal [pdf] Pandhuan Rancang EKG Fungsional Kanthi Plotting Otomatis Biosignal, Rancang EKG Fungsional, EKG Fungsional, Plotting Biosignal |
