нұсқаулықтары Биосигналдың автоматтандырылған сызбасы бар функционалды ЭКГ құрастыру
Биосигналдың автоматтандырылған сызбасы бар функционалды ЭКГ құрастырыңыз
Бұл жоба осы семестрде үйренгендердің барлығын біріктіреді және оны бір тапсырмаға қолданады. Біздің міндетіміз - аспаптық құралдарды пайдалана отырып, электрокардиограмма (ЭКГ) ретінде пайдалануға болатын схеманы құру. ampкөтергіш, төмен жиілікті сүзгі және ойық фильтр. ЭКГ жүрек қызметін өлшеу және көрсету үшін адамға орналастырылған электродтарды пайдаланады. Есептеулер орташа ересек жүрек негізінде жасалды және LTSpice сайтында күшейту және кесу жиіліктерін тексеру үшін бастапқы схема схемалары жасалды. Бұл дизайн жобасының мақсаттары келесідей:
- Осы семестрде зертханада үйренген аспап жасау дағдыларын қолданыңыз
- Сигнал қабылдау құрылғысын жобалау, құрастыру және функционалдығын тексеру
- Құрылғыны адам затында растаңыз
Жабдықтар:
- LTSpice симуляторы (немесе ұқсас бағдарламалық құрал) Breadboard
- Әртүрлі резисторлар
- Әртүрлі конденсаторлар
- Opamps
- Электрод сымдары
- Енгізу көлеміtage көзі
- Шығу көлемін өлшеуге арналған құрылғыtage (яғни осциллограф)
1-қадам: Әрбір тізбек құрамдас бөлігі үшін есептеулер жасаңыз
Жоғарыдағы суреттер әрбір тізбек үшін есептеулерді көрсетеді. Төменде ол құрамдас бөліктер мен орындалған есептеулер туралы көбірек түсіндіреді.
Аспаптар Ampқұтқарушы
Аспаптар ampкөтергіш немесе IA төмен деңгейлі сигналдар үшін үлкен көлемдегі күшейтуді қамтамасыз етуге көмектеседі. Бұл сигнал өлшемін ұлғайтуға көмектеседі, осылайша ол көрінеді және толқын пішінін талдауға болады.
Есептеулер үшін біз R1 және R2 үшін 5 кОм және 10 кОм болатын екі кездейсоқ резистор мәнін таңдадық. Біз сондай-ақ пайданың 1000 болуын қалаймыз, сондықтан сигналды талдау оңайырақ болады. R3 және R4 қатынасы келесі теңдеу арқылы шешіледі:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Содан кейін біз әрбір резистордың мәні қандай болатынын шешу үшін осы қатынасты қолдандық. Мәндер келесідей:
R3 = 1 кОм
Сүзгі сүзгісі
Кетік сүзгісі тар жиілік диапазонындағы сигналдарды әлсіретеді немесе бір жиілікті жояды. Бұл жағдайда біз алып тастағымыз келетін жиілік 60 Гц, себебі электрондық құрылғылар шығаратын шудың көпшілігі осы жиілікте болады. AQ коэффициенті орталық жиіліктің өткізу қабілетіне қатынасы болып табылады және ол сондай-ақ шама сызбасының пішінін сипаттауға көмектеседі. Үлкен Q факторы тар тоқтату жолағына әкеледі. Есептеулер үшін біз 8 Q мәнін қолданамыз.
Бізде бар конденсатор мәндерін таңдауды шештік. Сонымен, С1 = С2 = 0.1 мкФ, ал С2 = 0.2 мкФ.
R1, R2 және R3 есептеу үшін қолданылатын теңдеулер келесідей:
R1 = 1 / (4*pi*Q*f*C1) = 1 / (4*pi*8*60*0.1E-6) = 1.6 кОм
R2 = (2*Q) / (2*pi*f*C1) = (2*8) / (2*pi*60*0.1E-6) = 424 кОм
R3 = (R1*R2) / (R1 + R2) = (1.6*424) / (1.6 + 424) = 1.6 кОм
Төмен өткізгіш сүзгі
Төмен жиілік сүзгісі жоғары жиіліктерді әлсіретіп, төменгі жиіліктердің өтуіне мүмкіндік береді. Шектеу жиілігі 150 Гц мәніне ие болады, себебі бұл ересектер үшін дұрыс ЭКГ мәні. Сондай-ақ, күшейту (K мәні) 1 болады, ал a және b тұрақтылары сәйкесінше 1.414214 және 1 болады.
Біз C1 мәнін 68 нФ тең етіп таңдадық, өйткені бізде бұл конденсатор болды. С2 үшін біз келесі теңдеуді қолдандық:
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
Сондықтан 2 мкФ тең болу үшін С0.15 таңдадық
Екі резистордың мәнін есептеу үшін келесі теңдеулерді пайдалану керек болды:
R1 = 2 / (2*pi*f*[a*C2 + sqrt([a^2 + 4*b(K-1)]*C2^2 – 4*b*C1*C2)] = 7.7 кОм
R2 = 1 / (b*C1*C2*R1*(2*pi*f)^2) = 14.4 кОм
2-қадам: LTSpice жүйесінде схемалар жасаңыз
Барлық үш құрамдас LTSpice жүйесінде айнымалы токты тазалау талдауымен жеке құрылды және іске қосылды. Қолданылған мәндер 1-қадамда есептелген мәндер болып табылады.
3-қадам: Құрал-сайманды құрастыру Ampөтірік
Біз аспаптарды құрастырдық ampLTSpice бағдарламасындағы схеманы орындау арқылы нан тақтасындағы көтергіш. Ол салынғаннан кейін кіріс (сары) және шығыс (жасыл) томtages көрсетілді. Жасыл жолдың сары сызықпен салыстырғанда тек 743.5X өсімі бар.
4-қадам: Кетік сүзгісін жасаңыз
Әрі қарай, біз LTSpice-те жасалған схема негізінде нан тақтасына ойық сүзгісін жасадық. Ол IA схемасының жанында салынған. Содан кейін біз кіріс және шығыс көлемін жазып алдықtagшамасын анықтау үшін әртүрлі жиіліктердегі e мәндері. Содан кейін біз оны LTSpice симуляциясымен салыстыру үшін сюжеттегі шама мен жиіліктің графигін салдық. Біз өзгерткен жалғыз нәрсе - сәйкесінше 3 мкФ және 2 кОм болатын C0.22 және R430 мәндері. Қайтадан, ол жойылатын жиілік 60 Гц.
5-қадам: Төменөту сүзгісін құрастырыңыз
Содан кейін біз LTSpice жүйесіндегі сызба негізінде ойық сүзгісінің жанындағы нан тақтасында төмен өту сүзгісін жасадық. Содан кейін біз кіріс және шығыс көлемін жазып алдықtagшамасын анықтау үшін әртүрлі жиіліктерде ES. Содан кейін біз оны LTSpice симуляциясымен салыстыру үшін шама мен жиілікті сыздық. Бұл сүзгі үшін біз өзгерткен жалғыз мән 2 мкФ болатын C0.15 болды. Біз тексеріп жатқан кесу жиілігі 150 Гц.
6-қадам: Адам тақырыбы бойынша тест
Алдымен, тізбектің үш жеке құрамдас бөліктерін біріктіріңіз. Содан кейін бәрі жұмыс істеп тұрғанына көз жеткізу үшін оны жүрек соғысының симуляциясымен сынап көріңіз. Содан кейін электродтарды оң жақ білекке, теріс сол жақ тобыққа, жер оң жақ тобыққа болатындай етіп жеке адамға орналастырыңыз. Жеке адам дайын болғаннан кейін операцияны қуаттандыру үшін 9 В батареяны қосыңызamps және шығыс сигналын көрсетеді. Нақты көрсеткішті алу үшін адам шамамен 10 секунд өте қозғалыссыз болуы керек екенін ескеріңіз.
Құттықтаймыз, сіз автоматтандырылған ЭКГ сәтті жасадыңыз!
Құжаттар / Ресурстар
 |
нұсқаулықтары Биосигналдың автоматтандырылған сызбасы бар функционалды ЭКГ құрастыру [pdf] Нұсқаулар Биосигналдың автоматтандырылған графигі бар функционалды ЭКГ құрастыру, функционалды ЭКГ, функционалды ЭКГ, биосигналдың графигін құрастыру |
