instructables Sêwirana ECG-ya Fonksiyonel Bi Pîşesaziya Xweser a Biosignalê
Sêwirana ECG-ya Fonksiyonel Bi Pîşesaziya Xweser a Biosignalê
Ev proje her tiştê ku di vê semesterê de hatî fêr kirin berhev dike û wê li yek peywirek yekane bicîh tîne. Karê me ev e ku em bi karanîna amûran ve çerxek ku bikaribe wekî elektrokardiogram (ECG) were bikar anîn çêbikin. amplifier, Parzûna kêmpass, û fîltera nok. ECG elektrodên ku li ser kesek têne danîn bikar tîne da ku çalakiya dil bipîve û nîşan bide. Hesab li ser bingeha dilê mezinan a navîn hatine çêkirin, û şematokên gerîdeyê yên orîjînal li ser LTSpice hatine afirandin da ku frekansên qezenc û qutkirinê verast bikin. Armancên vê projeya sêwiranê ev in:
- Zehmetiyên amûrkirinê yên ku di laboratûarê de vê semesterê fêr bûne bicîh bikin
- Karbidestiya amûrek wergirtina sînyalê sêwirandin, çêkirin û verast kirin
- Amûrê li ser mijarek mirovî rast bikin
Supplies:
- LTSpice simulator (an nermalava wekhev) Breadboard
- Berxwedêrên cihêreng
- Capacitors cuda
- Opamps
- Têlên elektrodê
- Input voltage çavkanî
- Amûra ji bo pîvandina voltage (ango oscilloscope)
Gav 1: Hesabên Ji bo Her Parçeyek Circuit bikin
Wêneyên li jor hesabên ji bo her çerxê nîşan didin. Li jêr, ew bêtir li ser pêkhate û hesabên hatine kirin rave dike.
Instrumentation Amplifier
Amûrek amplifier, an IA, ji bo îşaretên nizm arîkariyek mezin peyda dike. Ew dibe alîkar ku mezinahiya nîşanê zêde bike da ku ew bêtir xuya bibe û forma pêlê were analîz kirin.
Ji bo hesaban, me ji bo R1 û R2 du nirxên berxwedanê yên rasthatî hilbijart, ku bi rêzê 5 kΩ û 10 kΩ ne. Em jî dixwazin ku qezenc 1000 be, ji ber vê yekê analîz dê hêsantir be. Rêjeya ji bo R3 û R4 paşê bi hevkêşana jêrîn têne çareser kirin:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Dûv re me ew rêje bikar anî da ku biryar bidin ku dê her nirxa berxwedanê çi be. Nirx wiha ne:
R3 = 1 kΩ
Parzûna Notch
Parzûnek birêkûpêk sînyalan di nav bandek teng a frekansan de kêm dike an frekansek yekane jê dike. Frekansa ku em dixwazin di vê rewşê de jêbirin 60 Hz e ji ber ku piraniya dengê ku ji hêla amûrên elektronîkî ve têne hilberandin di wê frekansê de ye. Faktora AQ rêjeya frekansa navendê bi firehiya bandê re ye, û ew jî di danasîna şeklê nexşeya mezinahiyê de dibe alîkar. Faktorek Q mezintir dibe sedema bendek rawestanê ya teng. Ji bo hesaban, em ê nirxek Q 8 bikar bînin.
Me biryar da ku em nirxên kapasîtorê yên ku me hebûn hilbijêrin. Ji ber vê yekê, C1 = C2 = 0.1 uF, û C2 = 0.2 uF.
Wekheviyên ku em ê ji bo hesabkirina R1, R2 û R3 bikar bînin ev in:
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
Parzûna Lowpass
Parzûnek kêm derbas frekansên bilind kêm dike û di heman demê de dihêle ku frekansên jêrîn derbas bibin. Frekansa qutkirinê dê nirxa 150 Hz hebe ji ber ku ew nirxa ECG ya rast ji bo mezinan e. Her weha, qezenc (nirxa K) dê 1 be, û berdewamên a û b bi rêzê 1.414214 û 1 in.
Me C1 hilbijart ku 68 nF wekhev be ji ber ku me ew kondensator hebû. Ji bo nd C2 me hevkêşeya jêrîn bikar anîn:
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
Ji ber vê yekê, me C2 hilbijart ku 0.15 uF wekhev e
Ji bo hesabkirina du nirxên berxwedanê, pêdivî bû ku em hevkêşeyên jêrîn bikar bînin:
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
Gav 2: Li ser LTSpice Schematics biafirînin
Her sê beş bi vekolînek sweep AC-ê li ser LTSpice-ê ferdî hatin afirandin û meşandin. Nirxên ku têne bikar anîn ew in ku me di gava 1-ê de hesab kirin.
Gav 3: Instrumentation ava bikin Ampli fi er
Me amûr çêkir amplifier li ser breadboard bi şopandina şematîk li ser LTSpice. Piştî ku hate çêkirin, têketin (zer) û derketin (kesk) cildtages hatin nîşandan. Xeta kesk li gorî xeta zer tenê 743.5X qezencek heye.
Gav 4: Parzûna Notchê ava bikin
Dûv re, me li ser bingeha şematîka ku li ser LTSpice hatî çêkirin, parzûna nîskê li ser tabloya nanê çêkir. Ew li tenişta dora IA hate çêkirin. Dûv re me cildê ketin û derketinê tomar kirtage nirxan li frekansên cihêreng ji bo diyarkirina mezinahiya. Dûv re, me mezinahî li hember frekansa li ser nexşeyê grafîkî da ku wê bi simulasyona LTSpice re berhev bikin. Tiştê ku me guherand tenê nirxên C3 û R2 bû ku bi rêzê 0.22 uF û 430 kΩ ne. Dîsa, frekansa ku ew jê dike 60 Hz e.
Gav 5: Parzûna Lowpass ava bikin
Dûv re me parzûna derbasbûna nizm li ser tabloya nanê li ser bingeha şematîka li ser LTSpice li tenişta parzûna nişkê çêkir. Dûv re me cildê ketin û derketinê tomar kirtages li frekansên cuda ji bo destnîşankirina mezinahiya. Dûv re, me mezinahî û frekansa xêz kir ku wê bi simulasyona LTSpice re berhev bikin. Tenê nirxa ku me ji bo vê parzûnê guherand C2 bû ku 0.15 uF e. Frekansa qutkirinê ya ku me piştrast kir 150 Hz e.
Gav 6: Test li ser Mijarek Mirovan
Pêşîn, sê hêmanên ferdî yên çerxê bi hev ve girêdin. Dûv re, wê bi lêdana dil a simulated ceribandine da ku pê ewle bibin ku her tişt dixebite. Dûv re, elektrodê li ser kesan bixin da ku pozîtîf li milê rastê, neyînî li milê çepê û erd li milê rastê be. Gava ku kes amade ye, bataryek 9V ve girêdin da ku opêra hêzdar bikinamps û nîşana encam nîşan bide. Bala xwe bidinê ku divê mirov bi qasî 10 çirkeyan pir bêdeng bimîne da ku xwendinek rast bistîne.
Pîroz be, we bi serfirazî ECG-ya otomatîk çêkir!
Belge / Çavkanî
 |
instructables Sêwirana ECG-ya Fonksiyonel Bi Pîşesaziya Xweser a Biosignalê [pdf] Rênîşander Sêwirana ECG-ya Fonksiyonel Bi Pîşesazkirina Xweser a Biosignalê, Sêwirana ECG-ya Fonksiyonel, ECG-ya Fonksiyonel, Pîşesazkirina Biosignalê |
