instructables ဇီဝsignal ၏အလိုအလျောက်ကြံစည်မှုဖြင့် Functional ECG ကိုဒီဇိုင်းဆွဲပါ။
Biosignal ၏ အလိုအလျောက် ကြံစည်မှုဖြင့် Functional ECG ကို ဒီဇိုင်းဆွဲပါ။
ဤပရောဂျက်သည် ဤစာသင်နှစ်တွင် သင်ယူခဲ့သမျှကို ပေါင်းစပ်ပြီး အလုပ်တစ်ခုတည်းတွင် အသုံးချသည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏တာဝန်မှာ ကိရိယာတန်ဆာပလာများကို အသုံးပြု၍ electrocardiogram (ECG) အဖြစ်အသုံးပြုနိုင်သည့် ဆားကစ်တစ်ခုဖန်တီးရန်ဖြစ်သည်။ amplifier၊ lowpass filter နှင့် notch fi lter။ ECG သည် နှလုံးလှုပ်ရှားမှုကို တိုင်းတာရန်နှင့် ပြသရန် လူတစ်ဦးစီတွင် ထားရှိသည့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို အသုံးပြုသည်။ ပျမ်းမျှအရွယ်ရောက်ပြီးသူ၏နှလုံးအပေါ်အခြေခံ၍ တွက်ချက်မှုများပြုလုပ်ထားပြီး အကြိမ်ရေနှင့်ဖြတ်တောက်မှုအကြိမ်ရေများကိုစစ်ဆေးရန် LTSpice တွင် မူလပတ်လမ်းအစီအစဉ်များကို ဖန်တီးထားသည်။ ဤဒီဇိုင်းပရောဂျက်၏ ရည်ရွယ်ချက်များမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။
- ဤစာသင်နှစ်တွင် ဓာတ်ခွဲခန်းတွင် သင်ယူခဲ့သော တူရိယာကျွမ်းကျင်မှုကို အသုံးချပါ။
- အချက်ပြရယူသည့်ကိရိယာ၏ လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းကို ဒီဇိုင်းဆွဲခြင်း၊ တည်ဆောက်ခြင်းနှင့် စစ်ဆေးခြင်း
- စက်ပစ္စည်းကို လူသားအကြောင်းအရာတစ်ခုပေါ်တွင် အတည်ပြုပါ။
ပစ္စည်းများ-
- LTSpice simulator (သို့မဟုတ် အလားတူဆော့ဖ်ဝဲ) Breadboard
- အမျိုးမျိုးသော resistors
- အမျိုးမျိုးသော capacitors
- Opamps
- လျှပ်ကူးကြိုးများ
- ထည့်သွင်း voltage အရင်းအမြစ်
- အထွက်ပမာဏကို တိုင်းတာရန် ကိရိယာtage (ဆိုလိုသည်မှာ oscilloscope)
အဆင့် 1- Circuit Component တစ်ခုစီအတွက် တွက်ချက်မှုများကို ပြုလုပ်ပါ။
အထက်ဖော်ပြပါပုံများသည် ဆားကစ်တစ်ခုစီအတွက် တွက်ချက်မှုများကို ပြသထားသည်။ အောက်တွင် အစိတ်အပိုင်းများနှင့် တွက်ချက်မှုများအကြောင်း ပိုမိုရှင်းပြထားသည်။
တူရိယာ Ampပိုအသက်ကြီး
ကိရိယာတစ်ခု amplifier သို့မဟုတ် IA သည် low-level signals များအတွက် အမြတ်အစွန်းများစွာကို ပံ့ပိုးပေးသည်။ ၎င်းသည် signal ၏အရွယ်အစားကို တိုးမြင့်စေပြီး ၎င်းကိုပိုမိုမြင်နိုင်စေရန်နှင့် လှိုင်းပုံစံကိုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာနိုင်သည်။
တွက်ချက်မှုများအတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် 1 kΩ နှင့် 2 kΩ အသီးသီးဖြစ်သည့် R5 နှင့် R10 အတွက် ကျပန်းခုခံမှုတန်ဖိုးနှစ်ခုကို ရွေးချယ်ခဲ့သည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည်လည်း အမြတ် 1000 ဖြစ်လိုသောကြောင့် signal ကိုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန်ပိုမိုလွယ်ကူပါမည်။ ထို့နောက် R3 နှင့် R4 အတွက် အချိုးကို အောက်ပါညီမျှခြင်းဖြင့် ဖြေရှင်းသည် ။
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1+2*(10)/(5)] –> R4/ R3 = 200
ထို့နောက် resistor တစ်ခုစီ၏တန်ဖိုးကိုဆုံးဖြတ်ရန် ထိုအချိုးကိုအသုံးပြုခဲ့သည်။ တန်ဖိုးများမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။
R3 = 1 kΩ
Notch Filter ပါ
notch filter သည် ကြိမ်နှုန်းကျဉ်းမြောင်းသောလှိုင်းအတွင်း အချက်ပြမှုများကို လျော့ပါးစေသည် သို့မဟုတ် ကြိမ်နှုန်းတစ်ခုတည်းကို ဖယ်ရှားသည်။ ဤကိစ္စတွင် ကျွန်ုပ်တို့ဖယ်ရှားလိုသော ကြိမ်နှုန်းမှာ 60 Hz ဖြစ်သောကြောင့် အီလက်ထရွန်နစ်စက်ပစ္စည်းများမှ ထွက်လာသော ဆူညံသံအများစုမှာ ထိုအကြိမ်နှုန်းတွင် ရှိနေသောကြောင့် ဖြစ်သည်။ AQ factor သည် အလယ်ကြိမ်နှုန်းနှင့် bandwidth ၏ အချိုးဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် ပြင်းအားဆွဲကွက်၏ ပုံသဏ္ဍာန်ကို ဖော်ပြရာတွင်လည်း ကူညီပေးပါသည်။ ပိုကြီးသော Q factor သည် ပိုကျဉ်းသော stop band ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ တွက်ချက်မှုအတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် Q တန်ဖိုး 8 ကို အသုံးပြုပါမည်။
ကျွန်ုပ်တို့တွင်ရှိသော capacitor တန်ဖိုးများကို ရွေးချယ်ရန် ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။ ဒီတော့ C1 = C2 = 0.1 uF နဲ့ C2 = 0.2 uF ။
R1၊ R2 နှင့် R3 တွက်ချက်ရန် ကျွန်ုပ်တို့အသုံးပြုမည့် ညီမျှခြင်းများမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည် ။
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
Lowpass Filter
low pass filter သည် မြင့်မားသော ကြိမ်နှုန်းများကို လျော့ပါးစေပြီး နိမ့်သော ကြိမ်နှုန်းများကို ဖြတ်သန်းခွင့်ပြုသည်။ ဖြတ်တောက်မှုအကြိမ်ရေသည် 150 Hz တန်ဖိုးရှိမည်ဖြစ်သောကြောင့် ၎င်းသည် အရွယ်ရောက်ပြီးသူများအတွက် မှန်ကန်သော ECG တန်ဖိုးဖြစ်သည်။ ထို့အပြင် အမြတ် (K တန်ဖိုး) သည် 1 ဖြစ်မည်ဖြစ်ပြီး ကိန်းသေ a နှင့် b သည် 1.414214 နှင့် 1 အသီးသီးဖြစ်သည်။
ကျွန်ုပ်တို့တွင် အဆိုပါ capacitor ပါရှိသောကြောင့် 1 nF နှင့် ညီမျှစေရန် C68 ကို ရွေးချယ်ခဲ့သည်။ nd C2 သို့ကျွန်ုပ်တို့သည်အောက်ပါညီမျှခြင်းကိုအသုံးပြုသည်-
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
ထို့ကြောင့် ကျွန်ုပ်တို့သည် 2 uF နှင့် ညီမျှစေရန် C0.15 ကို ရွေးချယ်ခဲ့သည်။
ခုခံမှုတန်ဖိုးနှစ်ခုကို တွက်ချက်ရန်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အောက်ပါညီမျှခြင်းများကို အသုံးပြုရပါမည်-
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
အဆင့် 2- LTSpice တွင် Schematics ဖန်တီးပါ။
အစိတ်အပိုင်းသုံးခုစလုံးကို AC ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုဖြင့် LTSpice တွင် တစ်ဦးချင်းလုပ်ဆောင်ပြီး ဖန်တီးထားသည်။ အသုံးပြုထားသောတန်ဖိုးများသည် အဆင့် 1 တွင် ကျွန်ုပ်တို့တွက်ချက်ထားသော တန်ဖိုးများဖြစ်သည်။
အဆင့် 3- ကိရိယာတန်ဆာပလာကိုတည်ဆောက်ပါ။ Ampလီစာ
ကိရိယာတန်ဆာပလာကို ကျွန်ုပ်တို့ တည်ဆောက်ခဲ့သည်။ ampLTSpice ပေါ်ရှိ ဇယားကွက်ကို လိုက်နာခြင်းဖြင့် ပေါင်မုန့်ဘုတ်ပေါ်ရှိ lifier ။ တည်ဆောက်ပြီးသည်နှင့် input (အဝါ) နှင့် output (အစိမ်းရောင်) voltages ကိုပြသခဲ့သည်။ အစိမ်းမျဉ်းသည် အဝါရောင်မျဉ်းထက် 743.5X သာ ရရှိသည်။
အဆင့် 4- Notch Filter ကိုတည်ဆောက်ပါ။
ထို့နောက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် LTSpice တွင်ပြုလုပ်ထားသော schematic ကိုအခြေခံ၍ breadboard တွင် notch filter ကိုတည်ဆောက်ခဲ့သည်။ IA ပတ်လမ်းဘေးတွင် တည်ဆောက်ထားသည်။ ထို့နောက် input နှင့် output vol ကို မှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည်။tagပြင်းအားကိုဆုံးဖြတ်ရန် ကြိမ်နှုန်းအမျိုးမျိုးရှိ e တန်ဖိုးများ။ ထို့နောက် ၎င်းကို LTSpice simulation နှင့် နှိုင်းယှဉ်ရန် ကွက်ကွက်ပေါ်တွင် ပြင်းအား နှင့် ကြိမ်နှုန်းကို ဂရပ်ဖစ်ပြထားပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့ပြောင်းလဲခဲ့သည့်တစ်ခုတည်းသောအရာမှာ 3 uF နှင့် 2 kΩ အသီးသီးဖြစ်သည့် C0.22 နှင့် R430 တန်ဖိုးများဖြစ်သည်။ တဖန်၊ ၎င်းကိုဖယ်ရှားသည့်အကြိမ်ရေသည် 60 Hz ဖြစ်သည်။
အဆင့် 5- Lowpass Filter ကိုတည်ဆောက်ပါ။
ထို့နောက် notch filter ဘေးရှိ LTSpice ပေါ်ရှိ ဇယားကွက်ကို အခြေခံ၍ breadboard တွင် low pass filter ကို တည်ဆောက်ခဲ့ပါသည်။ ထို့နောက် input နှင့် output vol ကို မှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည်။tagပြင်းအားကိုဆုံးဖြတ်ရန် ကြိမ်နှုန်းအမျိုးမျိုးတွင် es။ ထို့နောက် ၎င်းကို LTSpice simulation နှင့် နှိုင်းယှဉ်ရန် ပြင်းအားနှင့် ကြိမ်နှုန်းကို ကျွန်ုပ်တို့ ကြံစည်ခဲ့သည်။ ဤစစ်ထုတ်မှုအတွက် ကျွန်ုပ်တို့ပြောင်းလဲထားသော တစ်ခုတည်းသောတန်ဖိုးမှာ C2 ဖြစ်ပြီး 0.15 uF ဖြစ်သည်။ ကျွန်ုပ်တို့စစ်ဆေးခဲ့သော ဖြတ်တောက်မှုအကြိမ်ရေသည် 150 Hz ဖြစ်သည်။
အဆင့် 6- လူ့ဘာသာရပ်တစ်ခုအပေါ်စမ်းသပ်
ပထမဦးစွာ ဆားကစ်၏ အစိတ်အပိုင်းသုံးခုကို အတူတကွ ချိတ်ဆက်ပါ။ ထို့နောက် အရာအားလုံး အလုပ်လုပ်ကြောင်း သေချာစေရန် ၎င်းကို ပုံဖော်ထားသော နှလုံးခုန်သံဖြင့် စမ်းသပ်ပါ။ ထို့နောက် လျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုချင်းစီပေါ်တွင် အပြုသဘောသည် ညာဘက်လက်ကောက်ဝတ်တွင်၊ အနှုတ်သည် ဘယ်ဘက်ခြေကျင်းဝတ်တွင်ရှိပြီး မြေသည် ညာဘက်ခြေကျင်းဝတ်ပေါ်တွင် ရှိနေသည်။ တစ်ဦးချင်းစီအဆင်သင့်ဖြစ်ပါက op ကိုအားသွင်းရန် 9V ဘက်ထရီကိုချိတ်ဆက်ပါ။amps နှင့် output signal ကိုပြသပါ။ တိကျသောစာဖတ်ခြင်းရရှိရန် တစ်ဦးချင်းစီသည် အလွန်ငြိမ်ဝပ်စွာနေသင့်သည်ကို သတိပြုပါ။
ဂုဏ်ယူပါသည်၊ သင်သည် အလိုအလျောက် ECG တစ်ခုကို အောင်မြင်စွာ ဖန်တီးနိုင်ပြီဖြစ်သည်။
စာရွက်စာတမ်းများ / အရင်းအမြစ်များ
 |
instructables ဇီဝsignal ၏အလိုအလျောက်ကြံစည်မှုဖြင့် Functional ECG ကိုဒီဇိုင်းဆွဲပါ။ [pdf] ညွှန်ကြားချက်များ Biosignal ကို အလိုအလျောက် ပုံဖော်ခြင်း၊ Functional ECG ဒီဇိုင်းထုတ်ခြင်း၊ Functional ECG ၊ Biosignal များကို ပုံဖော်ခြင်း |
