instructables Iddisinja ECG Funzjonali Bi Plotting Awtomatizzat tal-Bijosinjal
Iddisinja ECG Funzjonali Bi Plotting Awtomatizzat tal-Bijosinjal
Dan il-proġett jgħaqqad dak kollu li tgħallem dan is-semestru u japplikah għal kompitu wieħed. Il-kompitu tagħna huwa li noħolqu ċirkwit li jista 'jintuża bħala elettrokardjogramma (ECG) bl-użu ta' strumentazzjoni. amplifier, filtru lowpass, u talja fi lter. ECG juża elettrodi mqiegħda fuq individwu biex ikejjel u juri l-attività tal-qalb. Saru kalkoli bbażati fuq il-qalb adulta medja, u l-iskemi taċ-ċirkwit oriġinali nħolqu fuq LTSpice biex jivverifikaw il-gwadann u l-frekwenzi tal-qtugħ. L-għanijiet ta’ dan il-proġett ta’ disinn huma dawn li ġejjin:
- Applika ħiliet ta' strumentazzjoni li tgħallmu fil-laboratorju dan is-semestru
- Iddisinja, tibni, u tivverifika l-funzjonalità ta 'apparat ta' akkwist tas-sinjali
- Ivvalida l-apparat fuq suġġett uman
Provvisti:
- Simulatur LTSpice (jew softwer simili) Breadboard
- Diversi resistors
- Kondensaturi varji
- Opamps
- Wajers tal-elettrodi
- Input voltagsors
- Apparat biex ikejjel il-volum tal-outputtage (jiġifieri oxxilloskopju)
Pass 1: Agħmel il-Kalkoli għal Kull Komponent taċ-Ċirkwit
L-immaġini ta 'hawn fuq juru l-kalkoli għal kull ċirkwit. Hawn taħt, jispjega aktar dwar il-komponenti u l-kalkoli li saru.
Strumentazzjoni Ampaktar ħaj
Strumentazzjoni amplifier, jew IA, jgħin biex jipprovdi ammont kbir ta 'qligħ għal sinjali ta' livell baxx. Jgħin biex jiżdied id-daqs tas-sinjal sabiex ikun aktar viżibbli u l-forma tal-mewġ tista 'tiġi analizzata.
Għall-kalkoli, għażilna żewġ valuri tar-reżistenza każwali għal R1 u R2, li huma 5 kΩ u 10 kΩ, rispettivament. Irridu wkoll li l-qligħ ikun 1000 sabiex is-sinjal ikun aktar faċli biex jiġi analizzat. Il-proporzjon għal R3 u R4 imbagħad jiġu solvuti bl-ekwazzjoni li ġejja:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Imbagħad użajna dak il-proporzjon biex niddeċiedu x'se jkun kull valur tar-reżistenza. Il-valuri huma kif ġej:
R3 = 1 kΩ
Filtru talja
Filtru talja jnaqqas is-sinjali f'medda dejqa ta 'frekwenzi jew ineħħi frekwenza waħda. Il-frekwenza li rridu nneħħu f'dan il-każ hija 60 Hz għax il-biċċa l-kbira tal-istorbju prodott minn apparat elettroniku huwa f'dik il-frekwenza. Fattur AQ huwa l-proporzjon tal-frekwenza taċ-ċentru għall-bandwidth, u jgħin ukoll biex jiddeskrivi l-forma tal-plott tal-kobor. Fattur Q akbar jirriżulta fi faxxa ta 'waqfien idjaq. Għall-kalkoli, se nkunu qed nużaw valur Q ta '8.
Iddeċidejna li nagħżlu l-valuri tal-kapaċitaturi li kellna. Allura, C1 = C2 = 0.1 uF, u C2 = 0.2 uF.
L-ekwazzjonijiet li se nużaw biex nikkalkulaw R1, R2, u R3 huma kif ġej:
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
Filtru Lowpass
Filtru low pass itattenwa frekwenzi għoljin filwaqt li jippermetti li jgħaddu frekwenzi aktar baxxi. Il-frekwenza ta 'qtugħ se jkollha valur ta' 150 Hz għaliex dak huwa l-valur ECG korrett għall-adulti. Ukoll, il-qligħ (valur K) se jkun 1, u l-kostanti a u b huma 1.414214 u 1, rispettivament.
Aħna għażilna C1 li ugwali 68 nF għaliex kellna dak capacitor. Biex nd C2 użajna l-ekwazzjoni li ġejja:
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
Għalhekk, għażilna C2 biex ikun ugwali għal 0.15 uF
Biex nikkalkulaw iż-żewġ valuri tar-reżistenza, kellna nużaw l-ekwazzjonijiet li ġejjin:
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
Pass 2: Oħloq Skematiċi fuq LTSpice
It-tliet komponenti kollha nħolqu u dam individwalment fuq LTSpice b'analiżi ta' sweep AC. Il-valuri użati huma dawk li kkalkulejna fil-pass 1.
Pass 3: Ibni l-Istrumentazzjoni Ampli fi er
Bnejna l-istrumentazzjoni amplifier fuq il-breadboard billi ssegwi l-skematika fuq LTSpice. Ladarba nbniet, l-input (isfar) u l-output (aħdar) voltages ġew murija. Il-linja ħadra għandha biss qligħ ta '743.5X meta mqabbla mal-linja safra.
Pass 4: Ibni l-Filtru Notch
Sussegwentement, bnejna l-filtru talja fuq il-breadboard ibbażat fuq l-iskematika magħmula fuq LTSpice. Inbniet ħdejn iċ-ċirkwit IA. Imbagħad irreġistrajna l-input u l-output voltage valuri fi frekwenzi varji biex jiddeterminaw il-kobor. Imbagħad, għamilna grafika kobor vs frekwenza fuq il-plott biex inqabbluha mas-simulazzjoni LTSpice. L-unika ħaġa li bdilna kienet il-valuri ta 'C3 u R2 li huma 0.22 uF u 430 kΩ, rispettivament. Għal darb'oħra, il-frekwenza li qed tneħħi hija 60 Hz.
Pass 5: Ibni l-Filtru Lowpass
Imbagħad bnejna l-filtru low pass fuq il-breadboard ibbażat fuq l-iskematika fuq LTSpice ħdejn il-filtru talja. Imbagħad irreġistrajna l-input u l-output voltages fi frekwenzi varji biex jiddeterminaw il-kobor. Imbagħad, ippjanajna l-kobor u l-frekwenza biex inqabbluha mas-simulazzjoni LTSpice. L-uniku valur li bdilna għal dan il-filtru kien C2 li huwa 0.15 uF. Il-frekwenza tal-qtugħ li konna nivverifikaw hija 150 Hz.
Pass 6: Test fuq Suġġett Uman
L-ewwel, qabbad it-tliet komponenti individwali taċ-ċirkwit flimkien. Imbagħad, ittestjaha b'taħbit tal-qalb simulat biex tiżgura li kollox qed jaħdem. Imbagħad, poġġi l-elettrodi fuq l-individwu sabiex il-pożittiv ikun fuq il-polz tal-lemin, negattiv fuq l-għaksa tax-xellug, u l-art tkun fuq l-għaksa tal-lemin. Ladarba l-individwu jkun lest, qabbad batterija 9V biex tħaddem l-opamps u turi s-sinjal tal-ħruġ. Innota li l-individwu għandu jibqa 'kwiet ħafna għal madwar 10 sekondi biex jikseb qari preċiż.
Prosit, inti ħloqt b'suċċess ECG awtomatizzat!
Dokumenti / Riżorsi
 |
instructables Iddisinja ECG Funzjonali Bi Plotting Awtomatizzat tal-Bijosinjal [pdf] Istruzzjonijiet Iddisinja ECG Funzjonali Bi Plotting Awtomatizzat tal-Bijosinjal, Iddisinja ECG Funzjonali, ECG Funzjonali, Plotting tal-Bijosinjal |
