instructables შეიმუშავეთ ფუნქციური ეკგ ბიოსიგნალის ავტომატური შედგენით
შეიმუშავეთ ფუნქციური ეკგ ბიოსიგნალის ავტომატური შედგენით
ეს პროექტი აერთიანებს ყველაფერს, რაც ამ სემესტრში ვისწავლეთ და იყენებს მას ერთ ამოცანაზე. ჩვენი ამოცანაა შევქმნათ წრე, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ელექტროკარდიოგრამა (ECG) ინსტრუმენტების გამოყენებით. ampგამხსნელი, დაბალგამტარი ფილტრი და ღეროვანი ფილტრი. ეკგ იყენებს ელექტროდებს, რომლებიც მოთავსებულია ინდივიდზე გულის აქტივობის გასაზომად და გამოსაჩენად. გამოთვლები გაკეთდა საშუალო ზრდასრული გულის საფუძველზე და ორიგინალური მიკროსქემის სქემები შეიქმნა LTSpice-ზე, რათა გადაემოწმებინათ მომატება და ათვლის სიხშირე. ამ დიზაინის პროექტის მიზნები შემდეგია:
- გამოიყენე ამ სემესტრში ლაბორატორიაში მიღებული ინსტრუმენტული უნარები
- შექმენით, შექმენით და შეამოწმეთ სიგნალის მიღების მოწყობილობის ფუნქციონირება
- დაადასტურეთ მოწყობილობა ადამიანის საგანზე
მარაგი:
- LTSpice სიმულატორი (ან მსგავსი პროგრამული უზრუნველყოფა) Breadboard
- სხვადასხვა რეზისტორები
- სხვადასხვა კონდენსატორები
- Opamps
- ელექტროდის მავთულები
- შეყვანის ტtage წყარო
- მოწყობილობა გამომავალი მოცულობის გასაზომადtage (ანუ ოსცილოსკოპი)
ნაბიჯი 1: გააკეთეთ გამოთვლები თითოეული მიკროსქემის კომპონენტისთვის
ზემოთ მოცემულ სურათებში ნაჩვენებია გამოთვლები თითოეული სქემისთვის. ქვემოთ, ის უფრო მეტს განმარტავს კომპონენტებისა და შესრულებული გამოთვლების შესახებ.
ინსტრუმენტაცია Ampუფრო ცოცხალი
ინსტრუმენტაცია ampგამაფართოვებელი, ან IA, ხელს უწყობს დაბალი დონის სიგნალების დიდი რაოდენობის გაზრდას. ეს ხელს უწყობს სიგნალის ზომის გაზრდას, რათა ის უფრო ხილული იყოს და ტალღის ფორმა გაანალიზდეს.
გამოთვლებისთვის, ჩვენ ავირჩიეთ ორი შემთხვევითი რეზისტორის მნიშვნელობა R1 და R2, რომლებიც არის 5 kΩ და 10 kΩ, შესაბამისად. ჩვენ ასევე გვინდა, რომ მოგება იყოს 1000, ასე რომ სიგნალის გაანალიზება უფრო ადვილი იქნება. R3-ისა და R4-ის თანაფარდობა იხსნება შემდეგი განტოლებით:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
შემდეგ ჩვენ გამოვიყენეთ ეს თანაფარდობა, რათა გადავწყვიტოთ რა იქნება თითოეული რეზისტორის მნიშვნელობა. ღირებულებები შემდეგია:
R3 = 1 kΩ
მაღალი დონის ფილტრი
მაღალი დონის ფილტრი აქვეითებს სიგნალებს სიხშირეების ვიწრო დიაპაზონში ან შლის ერთ სიხშირეს. სიხშირე, რომლის ამოღება გვინდა ამ შემთხვევაში არის 60 ჰც, რადგან ელექტრონული მოწყობილობების მიერ წარმოებული ხმაურის უმეტესობა სწორედ ამ სიხშირეზეა. AQ ფაქტორი არის ცენტრის სიხშირის თანაფარდობა გამტარუნარიანობასთან და ის ასევე ხელს უწყობს სიდიდის ნაკვეთის ფორმის აღწერას. უფრო დიდი Q ფაქტორი იწვევს გაჩერების ვიწრო ზოლს. გამოთვლებისთვის ჩვენ გამოვიყენებთ Q მნიშვნელობას 8.
ჩვენ გადავწყვიტეთ ავირჩიოთ კონდენსატორის მნიშვნელობები, რაც გვქონდა. ასე რომ, C1 = C2 = 0.1 uF და C2 = 0.2 uF.
განტოლებები, რომლებსაც გამოვიყენებთ R1, R2 და R3-ის გამოსათვლელად, შემდეგია:
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
დაბალი გამტარი ფილტრი
დაბალი გამტარი ფილტრი აქვეითებს მაღალ სიხშირეებს, ხოლო ქვედა სიხშირეების გავლის საშუალებას აძლევს. გამორთვის სიხშირე იქნება 150 ჰც, რადგან ეს არის სწორი ეკგ მნიშვნელობა მოზრდილებში. ასევე, მომატება (K მნიშვნელობა) იქნება 1, ხოლო მუდმივები a და b არის 1.414214 და 1, შესაბამისად.
ჩვენ ავირჩიეთ C1 ტოლი 68 nF, რადგან გვქონდა ეს კონდენსატორი. C2-სთვის გამოვიყენეთ შემდეგი განტოლება:
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
ამიტომ, ჩვენ ავირჩიეთ C2 ტოლი 0.15 uF
რეზისტორის ორი მნიშვნელობის გამოსათვლელად, ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ შემდეგი განტოლებები:
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
ნაბიჯი 2: შექმენით სქემები LTSpice-ზე
სამივე კომპონენტი შეიქმნა და ინდივიდუალურად გაუშვა LTSpice-ზე AC sweep ანალიზით. გამოყენებული მნიშვნელობები არის ის მნიშვნელობები, რომლებიც გამოვთვალეთ პირველ ეტაპზე.
ნაბიჯი 3: შექმენით ინსტრუმენტი Ampტყუილი
ჩვენ ავაშენეთ ინსტრუმენტი ampლიფიერი პურის დაფაზე LTSpice-ის სქემის მიხედვით. მას შემდეგ რაც აშენდა, შეყვანის (ყვითელი) და გამომავალი (მწვანე) ტომიtagიყო ნაჩვენები. მწვანე ხაზს აქვს მხოლოდ 743.5X მომატება ყვითელ ხაზთან შედარებით.
ნაბიჯი 4: შექმენით Notch ფილტრი
შემდეგი, ჩვენ ავაშენეთ მაღალი დონის ფილტრი პურის დაფაზე, LTSpice-ზე გაკეთებული სქემის მიხედვით. იგი აშენდა IA სქემის გვერდით. შემდეგ ჩვენ ჩავწერეთ შემავალი და გამომავალი ტომიtage მნიშვნელობები სხვადასხვა სიხშირეზე სიდიდის დასადგენად. შემდეგ, ჩვენ შევადგინეთ სიდიდე და სიხშირე ნაკვეთზე, რათა შევადაროთ იგი LTSpice სიმულაციას. ერთადერთი, რაც ჩვენ შევცვალეთ, იყო C3 და R2 მნიშვნელობები, რომლებიც არის 0.22 uF და 430 kΩ, შესაბამისად. ისევ და ისევ, მისი წაშლის სიხშირეა 60 ჰც.
ნაბიჯი 5: შექმენით Lowpass ფილტრი
შემდეგ ჩვენ ავაშენეთ დაბალი გამტარი ფილტრი პურის დაფაზე, LTSpice-ის სქემაზე დაყრდნობით, მაღალი დონის ფილტრის გვერდით. შემდეგ ჩვენ ჩავწერეთ შემავალი და გამომავალი ტომიtages სხვადასხვა სიხშირეზე სიდიდის დასადგენად. შემდეგ, ჩვენ დავხატეთ სიდიდე და სიხშირე, რომ შევადაროთ იგი LTSpice სიმულაციას. ერთადერთი მნიშვნელობა, რომელიც ჩვენ შევცვალეთ ამ ფილტრისთვის იყო C2, რომელიც არის 0.15 uF. წყვეტის სიხშირე, რომელსაც ჩვენ ვამოწმებდით, არის 150 ჰც.
ნაბიჯი 6: ტესტი ადამიანის თემაზე
პირველი, დააკავშირეთ მიკროსქემის სამი ცალკეული კომპონენტი. შემდეგ, შეამოწმეთ ის სიმულირებული გულისცემით, რათა დარწმუნდეთ, რომ ყველაფერი მუშაობს. შემდეგ, მოათავსეთ ელექტროდები ინდივიდზე ისე, რომ დადებითი იყოს მარჯვენა მაჯაზე, უარყოფითი იყოს მარცხენა კოჭზე და მიწა იყოს მარჯვენა ტერფზე. მას შემდეგ, რაც ინდივიდი მზად იქნება, შეაერთეთ 9 ვ ბატარეა ოპamps და გამომავალი სიგნალის ჩვენება. გაითვალისწინეთ, რომ ინდივიდი უნდა დარჩეს ძალიან მშვიდად დაახლოებით 10 წამის განმავლობაში, რომ ზუსტი კითხვა მიიღოს.
გილოცავთ, თქვენ წარმატებით შექმენით ავტომატური ეკგ!
დოკუმენტები / რესურსები
 |
instructables შეიმუშავეთ ფუნქციური ეკგ ბიოსიგნალის ავტომატური შედგენით [pdf] ინსტრუქციები შეიმუშავეთ ფუნქციური ეკგ ბიოსიგნალის ავტომატური გამოსახულებით, შეიმუშავეთ ფუნქციური ეკგ, ფუნქციური ეკგ, ბიოსიგნალის დახატვა |
