Instructables Sukurkite funkcinę EKG su automatiniu biosignalo braižymu
Sukurkite funkcinę EKG su automatiniu biosignalo braižymu
Šis projektas sujungia viską, kas išmokta per šį semestrą, ir pritaiko tai vienai užduočiai. Mūsų užduotis yra sukurti grandinę, kurią būtų galima naudoti kaip elektrokardiogramą (EKG), naudojant prietaisus. ampkeltuvas, žemųjų dažnių filtras ir įpjovos filtras. EKG naudojami elektrodai, uždedami ant asmens, kad išmatuotų ir parodytų širdies veiklą. Skaičiavimai buvo atlikti remiantis vidutine suaugusiųjų širdimi, o originalios grandinės schemos buvo sukurtos LTSpice, siekiant patikrinti stiprinimo ir ribinius dažnius. Šio projektavimo projekto tikslai yra šie:
- Taikykite šį semestrą laboratorijoje įgytus instrumentavimo įgūdžius
- Suprojektuokite, sukurkite ir patikrinkite signalo gavimo įrenginio funkcionalumą
- Patvirtinkite įrenginį su žmogumi
Reikmenys:
- LTSpice simuliatorius (ar panaši programinė įranga) Breadboard
- Įvairūs rezistoriai
- Įvairūs kondensatoriai
- Opamps
- Elektrodų laidai
- Įvesties tūristage šaltinis
- Prietaisas išėjimo tūriui matuotitage (ty osciloskopas)
1 veiksmas: Atlikite kiekvieno grandinės komponento skaičiavimus
Aukščiau pateiktuose paveikslėliuose parodyti kiekvienos grandinės skaičiavimai. Žemiau paaiškinama daugiau apie komponentus ir atliktus skaičiavimus.
Instrumentuotė Ampgyvybingesnis
Instrumentuotė ampLifier arba IA padeda užtikrinti didelį žemo lygio signalų stiprinimą. Tai padeda padidinti signalo dydį, kad jis būtų geriau matomas ir būtų galima analizuoti bangos formą.
Skaičiavimams pasirinkome dvi atsitiktines R1 ir R2 rezistorių reikšmes, kurios yra atitinkamai 5 kΩ ir 10 kΩ. Taip pat norime, kad stiprinimas būtų 1000, kad būtų lengviau analizuoti signalą. Tada R3 ir R4 santykis išsprendžiamas pagal šią lygtį:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Tada naudojome šį santykį, kad nuspręstume, kokia bus kiekvieno rezistoriaus vertė. Vertės yra tokios:
R3 = 1 kΩ
Įpjovos filtras
Įpjovos filtras susilpnina signalus siauroje dažnių juostoje arba pašalina vieną dažnį. Dažnis, kurį šiuo atveju norime pašalinti, yra 60 Hz, nes dauguma elektroninių prietaisų keliamo triukšmo yra tokiu dažniu. AQ koeficientas yra centrinio dažnio ir juostos pločio santykis, taip pat padeda apibūdinti dydžio diagramos formą. Didesnis Q koeficientas lemia siauresnę sustojimo juostą. Skaičiavimams naudosime Q reikšmę 8.
Mes nusprendėme pasirinkti kondensatoriaus vertes, kurias turėjome. Taigi, C1 = C2 = 0.1 uF ir C2 = 0.2 uF.
Lygtys, kurias naudosime apskaičiuodami R1, R2 ir R3, yra šios:
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
Žemo dažnio filtras
Žemo dažnio filtras slopina aukštus dažnius, tuo pačiu leisdamas prasiskverbti žemesniems dažniams. Ribinis dažnis bus 150 Hz, nes tai yra teisinga EKG reikšmė suaugusiems. Be to, stiprinimas (K reikšmė) bus 1, o konstantos a ir b yra atitinkamai 1.414214 ir 1.
Mes pasirinkome C1, kad būtų lygus 68 nF, nes turėjome tą kondensatorių. Norėdami rasti C2, naudojome šią lygtį:
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
Todėl pasirinkome C2, kad būtų lygus 0.15 uF
Norėdami apskaičiuoti dvi rezistorių reikšmes, turėjome naudoti šias lygtis:
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
2 veiksmas: Sukurkite schemas LTSpice
Visi trys komponentai buvo sukurti ir paleisti atskirai LTSpice naudojant kintamosios srovės valymo analizę. Naudojamos vertės yra tos, kurias apskaičiavome 1 veiksme.
3 veiksmas: Sukurkite instrumentą Amptirštesnis
Sukūrėme prietaisus ampkeltuvą duonos lentoje, vadovaudamiesi LTSpice schema. Kai jis buvo pastatytas, įvestis (geltona) ir išvestis (žalia) ttages buvo rodomi. Žalia linija, palyginti su geltona linija, padidina tik 743.5 karto.
4 veiksmas: Sukurkite įpjovos filtrą
Tada mes sukūrėme įpjovos filtrą ant duonos lentos pagal schemą, padarytą naudojant LTSpice. Jis buvo pastatytas šalia IA grandinės. Tada įrašėme įvesties ir išvesties tūrįtage reikšmes įvairiais dažniais, kad nustatytų dydį. Tada diagramoje pavaizdavome dydį ir dažnį, kad palygintume jį su LTSpice modeliavimu. Vienintelis dalykas, kurį pakeitėme, buvo C3 ir R2 vertės, kurios yra atitinkamai 0.22 uF ir 430 kΩ. Vėlgi, jo pašalinamas dažnis yra 60 Hz.
5 veiksmas: Sukurkite žemo dažnio filtrą
Tada mes sukūrėme žemųjų dažnių filtrą duonos lentoje pagal LTSpice schemą šalia įpjovos filtro. Tada įrašėme įvesties ir išvesties tūrįtages įvairiais dažniais, kad nustatytų dydį. Tada mes nubraižėme dydį ir dažnį, kad palygintume jį su LTSpice modeliavimu. Vienintelė šio filtro vertė buvo C2, kuri yra 0.15 uF. Ribinis dažnis, kurį tikrinome, yra 150 Hz.
6 veiksmas: Testas su žmogumi
Pirmiausia sujunkite tris atskirus grandinės komponentus. Tada išbandykite jį imituotu širdies plakimu, kad įsitikintumėte, jog viskas veikia. Tada uždėkite elektrodus ant asmens taip, kad teigiamas būtų ant dešiniojo riešo, neigiamas – ant kairės čiurnos, o žemė – ant dešinės kulkšnies. Kai asmuo bus pasirengęs, prijunkite 9 V bateriją, kad maitintumėte operacinę sistemąamps ir rodomas išvesties signalas. Atminkite, kad asmuo turi išbūti labai ramus maždaug 10 sekundžių, kad gautų tikslų rodmenį.
Sveikiname, sėkmingai sukūrėte automatizuotą EKG!
Dokumentai / Ištekliai
 |
Instructables Sukurkite funkcinę EKG su automatiniu biosignalo braižymu [pdfInstrukcijos Sukurkite funkcinę EKG su automatiniu biosignalo braižymu, suprojektuokite funkcinę EKG, funkcinę EKG, biosignalo braižymą |
