നിർദ്ദേശങ്ങൾ ബയോസിഗ്നലിന്റെ ഓട്ടോമേറ്റഡ് പ്ലോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഫംഗ്ഷണൽ ഇസിജി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നു
ബയോസിഗ്നലിന്റെ ഓട്ടോമേറ്റഡ് പ്ലോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഫങ്ഷണൽ ഇസിജി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുക
ഈ പ്രൊജക്റ്റ് ഈ സെമസ്റ്റർ പഠിച്ചതെല്ലാം സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരൊറ്റ ടാസ്‌ക്കിന് ബാധകമാക്കുന്നു. ഇൻസ്ട്രുമെന്റേഷനുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇലക്ട്രോകാർഡിയോഗ്രാം (ഇസിജി) ആയി ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സർക്യൂട്ട് സൃഷ്ടിക്കുക എന്നതാണ് ഞങ്ങളുടെ ചുമതല. ampലൈഫയർ, ലോപാസ് ഫിൽട്ടർ, നോച്ച് ഫൈ എൽറ്റർ. ഹൃദയത്തിന്റെ പ്രവർത്തനം അളക്കാനും പ്രദർശിപ്പിക്കാനും ഒരു ഇസിജി ഒരു വ്യക്തിയിൽ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ശരാശരി മുതിർന്നവരുടെ ഹൃദയത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തിയത്, കൂടാതെ ഗെയിൻ, കട്ട്ഓഫ് ഫ്രീക്വൻസികൾ പരിശോധിക്കുന്നതിനായി യഥാർത്ഥ സർക്യൂട്ട് സ്കീമാറ്റിക്സ് LTSപൈസിൽ സൃഷ്ടിച്ചു. ഈ ഡിസൈൻ പ്രോജക്റ്റിന്റെ ലക്ഷ്യങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്നവയാണ്:
- ഈ സെമസ്റ്ററിൽ ലാബിൽ പഠിച്ച ഇൻസ്ട്രുമെന്റേഷൻ കഴിവുകൾ പ്രയോഗിക്കുക
- ഒരു സിഗ്നൽ ഏറ്റെടുക്കൽ ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രവർത്തനക്ഷമത രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുകയും നിർമ്മിക്കുകയും പരിശോധിക്കുകയും ചെയ്യുക
- ഒരു മനുഷ്യ വിഷയത്തിൽ ഉപകരണം സാധൂകരിക്കുക
സപ്ലൈസ്:
- LTSപൈസ് സിമുലേറ്റർ (അല്ലെങ്കിൽ സമാനമായ സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ) ബ്രെഡ്‌ബോർഡ്
- വിവിധ റെസിസ്റ്ററുകൾ
- വിവിധ കപ്പാസിറ്ററുകൾ
- Opamps
- ഇലക്ട്രോഡ് വയറുകൾ
- ഇൻപുട്ട് വോളിയംtagഇ ഉറവിടം
- ഔട്ട്പുട്ട് വോളിയം അളക്കുന്നതിനുള്ള ഉപകരണംtagഇ (അതായത് ഓസിലോസ്കോപ്പ്)
ഘട്ടം 1: ഓരോ സർക്യൂട്ട് ഘടകത്തിനും കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തുക
മുകളിലുള്ള ചിത്രങ്ങൾ ഓരോ സർക്യൂട്ടിനുമുള്ള കണക്കുകൂട്ടലുകൾ കാണിക്കുന്നു. ചുവടെ, ഇത് ഘടകങ്ങളെക്കുറിച്ചും നടത്തിയ കണക്കുകൂട്ടലുകളെക്കുറിച്ചും കൂടുതൽ വിശദീകരിക്കുന്നു.
ഇൻസ്ട്രുമെൻ്റേഷൻ Ampജീവപര്യന്തം
ഒരു ഉപകരണം ampലൈഫയർ, അല്ലെങ്കിൽ IA, ലോ-ലെവൽ സിഗ്നലുകൾക്ക് വലിയ തോതിൽ നേട്ടം നൽകാൻ സഹായിക്കുന്നു. ഇത് സിഗ്നലിന്റെ വലുപ്പം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഇത് കൂടുതൽ ദൃശ്യമാകുകയും തരംഗരൂപം വിശകലനം ചെയ്യുകയും ചെയ്യാം.
കണക്കുകൂട്ടലുകൾക്കായി, R1, R2 എന്നിവയ്‌ക്കായി ഞങ്ങൾ രണ്ട് റാൻഡം റെസിസ്റ്റർ മൂല്യങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുത്തു, അവ യഥാക്രമം 5 kΩ ഉം 10 kΩ ഉം ആണ്. നേട്ടം 1000 ആയിരിക്കണമെന്നും ഞങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നു, അതിനാൽ സിഗ്നൽ വിശകലനം ചെയ്യാൻ എളുപ്പമാകും. R3, R4 എന്നിവയുടെ അനുപാതം ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് പരിഹരിക്കുന്നു:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
ഓരോ റെസിസ്റ്റർ മൂല്യവും എന്തായിരിക്കുമെന്ന് തീരുമാനിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ആ അനുപാതം ഉപയോഗിച്ചു. മൂല്യങ്ങൾ ഇപ്രകാരമാണ്:
R3 = 1 കെ.ഐ.എച്ച്.
നോച്ച് ഫിൽട്ടർ
ഒരു നോച്ച് ഫിൽട്ടർ ആവൃത്തികളുടെ ഇടുങ്ങിയ ബാൻഡിനുള്ളിൽ സിഗ്നലുകളെ ദുർബലമാക്കുന്നു അല്ലെങ്കിൽ ഒരൊറ്റ ആവൃത്തി നീക്കം ചെയ്യുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ നമ്മൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്ന ആവൃത്തി 60 Hz ആണ്, കാരണം ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്ന മിക്ക ശബ്ദവും ആ ആവൃത്തിയിലാണ്. സെൻട്രൽ ഫ്രീക്വൻസിയും ബാൻഡ്‌വിഡ്‌ത്തും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ് AQ ഫാക്ടർ, മാഗ്നിറ്റ്യൂഡ് പ്ലോട്ടിന്റെ ആകൃതി വിവരിക്കാനും ഇത് സഹായിക്കുന്നു. ഒരു വലിയ Q ഘടകം ഇടുങ്ങിയ സ്റ്റോപ്പ് ബാൻഡിൽ കലാശിക്കുന്നു. കണക്കുകൂട്ടലുകൾക്കായി, ഞങ്ങൾ 8 ന്റെ Q മൂല്യം ഉപയോഗിക്കും.
ഞങ്ങൾക്കുണ്ടായിരുന്ന കപ്പാസിറ്റർ മൂല്യങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കാൻ ഞങ്ങൾ തീരുമാനിച്ചു. അതിനാൽ, C1 = C2 = 0.1 uF, C2 = 0.2 uF.
R1, R2, R3 എന്നിവ കണക്കാക്കാൻ ഞങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന സമവാക്യങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്നവയാണ്:
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
ലോപാസ് ഫിൽട്ടർ
താഴ്ന്ന ആവൃത്തികൾ കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുമ്പോൾ, ഒരു ലോ പാസ് ഫിൽട്ടർ ഉയർന്ന ആവൃത്തികളെ ദുർബലമാക്കുന്നു. കട്ട്ഓഫ് ഫ്രീക്വൻസിക്ക് 150 ഹെർട്സ് മൂല്യം ഉണ്ടായിരിക്കും, കാരണം അത് മുതിർന്നവർക്ക് ശരിയായ ഇസിജി മൂല്യമാണ്. കൂടാതെ, നേട്ടം (K മൂല്യം) 1 ആയിരിക്കും, കൂടാതെ a, b എന്നിവ യഥാക്രമം 1.414214 ഉം 1 ഉം ആയിരിക്കും.
ഞങ്ങൾക്ക് ആ കപ്പാസിറ്റർ ഉള്ളതിനാൽ 1 nF ന് തുല്യമായി C68 തിരഞ്ഞെടുത്തു. C2-ലേക്ക് ഞങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ചു:
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
അതിനാൽ, ഞങ്ങൾ 2 uF ന് തുല്യമായി C0.15 തിരഞ്ഞെടുത്തു
രണ്ട് റെസിസ്റ്റർ മൂല്യങ്ങൾ കണക്കാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്:
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
ഘട്ടം 2: LTSspice-ൽ സ്കീമാറ്റിക്സ് സൃഷ്ടിക്കുക
മൂന്ന് ഘടകങ്ങളും സൃഷ്ടിക്കുകയും AC സ്വീപ്പ് വിശകലനം ഉപയോഗിച്ച് LTSpice-ൽ വ്യക്തിഗതമായി പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്തു. ഉപയോഗിച്ച മൂല്യങ്ങൾ ഞങ്ങൾ ഘട്ടം 1 ൽ കണക്കാക്കിയവയാണ്.
ഘട്ടം 3: ഇൻസ്ട്രുമെന്റേഷൻ നിർമ്മിക്കുക Ampലിഫയർ
ഞങ്ങൾ ഇൻസ്ട്രുമെന്റേഷൻ നിർമ്മിച്ചു ampLTSpice-ലെ സ്കീമാറ്റിക് പിന്തുടർന്ന് ബ്രെഡ്ബോർഡിൽ ലൈഫയർ ചെയ്യുക. ഇത് നിർമ്മിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, ഇൻപുട്ടും (മഞ്ഞ) ഔട്ട്പുട്ടും (പച്ച) വോള്യംtages പ്രദർശിപ്പിച്ചു. മഞ്ഞ വരയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഗ്രീൻ ലൈനിന് 743.5X നേട്ടമേ ഉള്ളൂ.
ഘട്ടം 4: നോച്ച് ഫിൽട്ടർ നിർമ്മിക്കുക
അടുത്തതായി, LTSpice-ൽ നിർമ്മിച്ച സ്കീമാറ്റിക് അടിസ്ഥാനമാക്കി ഞങ്ങൾ ബ്രെഡ്ബോർഡിൽ നോച്ച് ഫിൽട്ടർ നിർമ്മിച്ചു. ഐഎ സർക്യൂട്ടിനോട് ചേർന്നാണ് ഇത് നിർമ്മിച്ചത്. ഞങ്ങൾ ഇൻപുട്ടും ഔട്ട്പുട്ടും വോളിയം രേഖപ്പെടുത്തിtagകാന്തിമാനം നിർണ്ണയിക്കാൻ വിവിധ ആവൃത്തികളിൽ ഇ മൂല്യങ്ങൾ. തുടർന്ന്, LTSപൈസ് സിമുലേഷനുമായി താരതമ്യം ചെയ്യാൻ പ്ലോട്ടിലെ മാഗ്നിറ്റ്യൂഡ് വേഴ്സസ് ഫ്രീക്വൻസി ഞങ്ങൾ ഗ്രാഫ് ചെയ്തു. C3, R2 എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങൾ യഥാക്രമം 0.22 uF ഉം 430 kΩ ഉം ആണ് ഞങ്ങൾ മാറ്റിയത്. വീണ്ടും, അത് നീക്കം ചെയ്യുന്ന ആവൃത്തി 60 Hz ആണ്.
ഘട്ടം 5: ലോപാസ് ഫിൽട്ടർ നിർമ്മിക്കുക
നോച്ച് ഫിൽട്ടറിന് അടുത്തുള്ള എൽ‌ടി‌എസ്‌പൈസിലെ സ്കീമാറ്റിക് അടിസ്ഥാനമാക്കി ഞങ്ങൾ ബ്രെഡ്ബോർഡിൽ ലോ പാസ് ഫിൽട്ടർ നിർമ്മിച്ചു. ഞങ്ങൾ ഇൻപുട്ടും ഔട്ട്പുട്ട് വോളിയവും രേഖപ്പെടുത്തിtagവ്യാപ്തി നിർണ്ണയിക്കാൻ വിവിധ ആവൃത്തികളിൽ es. തുടർന്ന്, എൽ‌ടി‌എസ്‌പൈസ് സിമുലേഷനുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഞങ്ങൾ വ്യാപ്തിയും ആവൃത്തിയും രൂപപ്പെടുത്തി. ഈ ഫിൽട്ടറിനായി ഞങ്ങൾ മാറ്റിയ ഒരേയൊരു മൂല്യം C2 ആണ്, അത് 0.15 uF ആണ്. ഞങ്ങൾ പരിശോധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന കട്ട്ഓഫ് ഫ്രീക്വൻസി 150 Hz ആണ്.
ഘട്ടം 6: ഒരു മനുഷ്യ വിഷയത്തിൽ പരീക്ഷിക്കുക
ആദ്യം, സർക്യൂട്ടിന്റെ മൂന്ന് വ്യക്തിഗത ഘടകങ്ങളെ ഒരുമിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കുക. തുടർന്ന്, എല്ലാം പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ ഒരു സിമുലേറ്റഡ് ഹൃദയമിടിപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് ഇത് പരീക്ഷിക്കുക. തുടർന്ന്, ഇലക്ട്രോഡുകൾ വ്യക്തിഗതമായി സ്ഥാപിക്കുക, അങ്ങനെ പോസിറ്റീവ് വലത് കൈത്തണ്ടയിലും നെഗറ്റീവ് ഇടത് കണങ്കാലിലുമുണ്ട്, നിലം വലത് കണങ്കാലിലുമായിരിക്കും. വ്യക്തി തയ്യാറായിക്കഴിഞ്ഞാൽ, OP പവർ ചെയ്യാൻ 9V ബാറ്ററി കണക്റ്റ് ചെയ്യുകamps, ഔട്ട്പുട്ട് സിഗ്നൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുക. കൃത്യമായ വായന ലഭിക്കുന്നതിന് വ്യക്തി ഏകദേശം 10 സെക്കൻഡ് വളരെ നിശ്ചലമായിരിക്കുക എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക.
അഭിനന്ദനങ്ങൾ, നിങ്ങൾ ഒരു ഓട്ടോമേറ്റഡ് ഇസിജി വിജയകരമായി സൃഷ്ടിച്ചു!
പ്രമാണങ്ങൾ / വിഭവങ്ങൾ
 |
നിർദ്ദേശങ്ങൾ ബയോസിഗ്നലിന്റെ ഓട്ടോമേറ്റഡ് പ്ലോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഫംഗ്ഷണൽ ഇസിജി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നു [pdf] നിർദ്ദേശങ്ങൾ ബയോസിഗ്നലിന്റെ ഓട്ടോമേറ്റഡ് പ്ലോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഫങ്ഷണൽ ഇസിജി ഡിസൈൻ ചെയ്യുക, ഒരു ഫങ്ഷണൽ ഇസിജി, ഫങ്ഷണൽ ഇസിജി, ബയോസിഗ്നലിന്റെ പ്ലോട്ടിംഗ് എന്നിവ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുക |
