instructables बायोसिग्नलच्या स्वयंचलित प्लॉटिंगसह कार्यात्मक ईसीजी डिझाइन करतात
बायोसिग्नलच्या स्वयंचलित प्लॉटिंगसह कार्यात्मक ईसीजी डिझाइन करा
हा प्रकल्प या सेमेस्टरमध्ये शिकलेल्या सर्व गोष्टी एकत्र करतो आणि ते एका कामासाठी लागू करतो. उपकरणे वापरून इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ECG) म्हणून वापरले जाऊ शकणारे सर्किट तयार करणे हे आमचे कार्य आहे ampलाइफायर, लोपास फिल्टर आणि नॉच फायलीटर. ECG हृदयाची क्रिया मोजण्यासाठी आणि प्रदर्शित करण्यासाठी एखाद्या व्यक्तीवर ठेवलेले इलेक्ट्रोड वापरते. सरासरी प्रौढ हृदयावर आधारित गणना केली गेली आणि लाभ आणि कटऑफ फ्रिक्वेन्सी सत्यापित करण्यासाठी LTSpice वर मूळ सर्किट स्कीमॅटिक्स तयार केले गेले. या डिझाइन प्रकल्पाची उद्दिष्टे खालीलप्रमाणे आहेत.
- या सत्रात प्रयोगशाळेत शिकलेली इन्स्ट्रुमेंटेशन कौशल्ये लागू करा
- डिझाईन, तयार करा आणि सिग्नल संपादन उपकरणाची कार्यक्षमता सत्यापित करा
- मानवी विषयावर डिव्हाइस सत्यापित करा
पुरवठा:
- LTSpice सिम्युलेटर (किंवा तत्सम सॉफ्टवेअर) ब्रेडबोर्ड
- विविध प्रतिरोधक
- विविध कॅपेसिटर
- Opamps
- इलेक्ट्रोड वायर्स
- इनपुट व्हॉल्यूमtagई स्रोत
- आउटपुट व्हॉल्यूम मोजण्यासाठी डिव्हाइसtage (म्हणजे ऑसिलोस्कोप)
पायरी 1: प्रत्येक सर्किट घटकासाठी गणना करा
वरील प्रतिमा प्रत्येक सर्किटची गणना दर्शवतात. खाली, हे घटक आणि केलेल्या गणनेबद्दल अधिक स्पष्ट करते.
इन्स्ट्रुमेंटेशन Ampअधिक जिवंत
एक इन्स्ट्रुमेंटेशन ampलाइफायर, किंवा IA, निम्न-स्तरीय सिग्नलसाठी मोठ्या प्रमाणात लाभ प्रदान करण्यात मदत करते. हे सिग्नलचा आकार वाढवण्यास मदत करते त्यामुळे ते अधिक दृश्यमान होते आणि वेव्हफॉर्मचे विश्लेषण केले जाऊ शकते.
गणनेसाठी, आम्ही R1 आणि R2 साठी दोन यादृच्छिक प्रतिरोधक मूल्ये निवडली, जी अनुक्रमे 5 kΩ आणि 10 kΩ आहेत. आम्हाला फायदा 1000 असावा असे वाटते त्यामुळे सिग्नलचे विश्लेषण करणे सोपे होईल. R3 आणि R4 चे गुणोत्तर खालील समीकरणाने सोडवले जाते:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
त्यानंतर प्रत्येक रेझिस्टर व्हॅल्यू काय असेल हे ठरवण्यासाठी आम्ही ते गुणोत्तर वापरले. मूल्ये खालीलप्रमाणे आहेत:
आर३ = १ किलोΩ
नॉच फिल्टर
एक नॉच फिल्टर फ्रिक्वेन्सीच्या अरुंद बँडमध्ये सिग्नल कमी करतो किंवा एकल वारंवारता काढून टाकतो. या प्रकरणात आम्ही जी वारंवारता काढू इच्छितो ती 60 Hz आहे कारण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांद्वारे निर्माण होणारा बहुतेक आवाज त्या वारंवारतेवर असतो. AQ फॅक्टर हे केंद्र वारंवारता आणि बँडविड्थचे गुणोत्तर आहे आणि ते परिमाण प्लॉटच्या आकाराचे वर्णन करण्यास देखील मदत करते. मोठ्या Q घटकाचा परिणाम अरुंद स्टॉप बँडमध्ये होतो. गणनेसाठी, आम्ही 8 चे Q मूल्य वापरणार आहोत.
आम्ही आमच्याकडे असलेल्या कॅपेसिटर मूल्यांची निवड करण्याचा निर्णय घेतला. तर, C1 = C2 = 0.1 uF, आणि C2 = 0.2 uF.
R1, R2 आणि R3 ची गणना करण्यासाठी आपण जी समीकरणे वापरणार आहोत ती खालीलप्रमाणे आहेत:
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
लोपास फिल्टर
कमी पास फिल्टर उच्च फ्रिक्वेन्सी कमी करते आणि कमी फ्रिक्वेन्सी पार करू देते. कटऑफ फ्रिक्वेन्सीचे मूल्य 150 Hz असेल कारण ते प्रौढांसाठी योग्य ECG मूल्य आहे. तसेच, लाभ (K मूल्य) 1 असेल आणि स्थिरांक a आणि b अनुक्रमे 1.414214 आणि 1 आहेत.
आम्ही C1 बरोबर 68 nF निवडले कारण आमच्याकडे तो कॅपेसिटर होता. nd C2 साठी आम्ही खालील समीकरण वापरले:
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
म्हणून, आम्ही 2 uF च्या बरोबरीने C0.15 निवडले
दोन प्रतिरोधक मूल्यांची गणना करण्यासाठी, आम्हाला खालील समीकरणे वापरावी लागतील:
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
पायरी 2: LTSpice वर स्कीमॅटिक्स तयार करा
सर्व तीन घटक तयार केले गेले आणि AC स्वीप विश्लेषणासह LTSpice वर वैयक्तिकरित्या चालवले गेले. वापरलेली मूल्ये ही आम्ही चरण 1 मध्ये मोजली आहेत.
पायरी 3: इन्स्ट्रुमेंटेशन तयार करा Ampलिफ्रर
आम्ही इन्स्ट्रुमेंटेशन तयार केले ampLTSpice वर योजनाबद्ध अनुसरण करून ब्रेडबोर्डवर लाइफायर. एकदा ते तयार झाल्यानंतर, इनपुट (पिवळा) आणि आउटपुट (हिरवा) व्हॉल्यूमtages प्रदर्शित केले होते. पिवळ्या रेषेच्या तुलनेत ग्रीन लाइनमध्ये फक्त 743.5X वाढ आहे.
पायरी 4: नॉच फिल्टर तयार करा
पुढे, आम्ही LTSpice वर बनवलेल्या योजनांच्या आधारे ब्रेडबोर्डवर नॉच फिल्टर तयार केले. हे आयए सर्किटच्या पुढे बांधले गेले होते. त्यानंतर आम्ही इनपुट आणि आउटपुट व्हॉल्यूम रेकॉर्ड केलेtagपरिमाण निर्धारित करण्यासाठी e मूल्ये विविध फ्रिक्वेन्सींवर. त्यानंतर, LTSpice सिम्युलेशनशी तुलना करण्यासाठी आम्ही प्लॉटवर मॅग्निच्युड वि. फ्रिक्वेंसी ग्राफ केली. आम्ही बदललेली एकमेव गोष्ट म्हणजे C3 आणि R2 ची मूल्ये जी अनुक्रमे 0.22 uF आणि 430 kΩ आहेत. पुन्हा, ते काढून टाकत असलेली वारंवारता 60 Hz आहे.
पायरी 5: लोपास फिल्टर तयार करा
आम्ही नंतर नॉच फिल्टरच्या शेजारी असलेल्या LTSpice वरील योजनाबद्ध आधारावर ब्रेडबोर्डवर लो पास फिल्टर तयार केला. त्यानंतर आम्ही इनपुट आणि आउटपुट व्हॉल्यूम रेकॉर्ड केलेtagतीव्रता निर्धारित करण्यासाठी विविध फ्रिक्वेन्सींवर es. त्यानंतर, LTSpice सिम्युलेशनशी तुलना करण्यासाठी आम्ही परिमाण आणि वारंवारता प्लॉट केली. या फिल्टरसाठी आम्ही बदललेले एकमेव मूल्य C2 होते जे 0.15 uF आहे. आम्ही पडताळत असलेली कटऑफ वारंवारता 150 Hz आहे.
पायरी 6: मानवी विषयावर चाचणी
प्रथम, सर्किटचे तीन वैयक्तिक घटक एकत्र जोडा. त्यानंतर, सर्वकाही कार्य करत आहे याची खात्री करण्यासाठी सिम्युलेटेड हृदयाच्या ठोक्याने त्याची चाचणी करा. त्यानंतर, इलेक्ट्रोड्स व्यक्तीवर ठेवा जेणेकरून सकारात्मक उजव्या मनगटावर असेल, नकारात्मक डाव्या घोट्यावर असेल आणि जमीन उजव्या घोट्यावर असेल. एकदा व्यक्ती तयार झाल्यावर, ऑप पॉवर करण्यासाठी 9V बॅटरी कनेक्ट कराamps आणि आउटपुट सिग्नल प्रदर्शित करा. लक्षात घ्या की अचूक वाचन मिळविण्यासाठी व्यक्तीने सुमारे 10 सेकंद अगदी स्थिर राहिले पाहिजे.
अभिनंदन, तुम्ही यशस्वीरित्या स्वयंचलित ईसीजी तयार केला आहे!
कागदपत्रे / संसाधने
 |
instructables बायोसिग्नलच्या स्वयंचलित प्लॉटिंगसह कार्यात्मक ईसीजी डिझाइन करतात [pdf] सूचना बायोसिग्नलच्या ऑटोमेटेड प्लॉटिंगसह फंक्शनल ईसीजी डिझाइन करा, फंक्शनल ईसीजी डिझाइन करा, फंक्शनल ईसीजी, बायोसिग्नलचे प्लॉटिंग |
