instructables Biosignal को स्वचालित प्लटिङ संग एक कार्यात्मक ECG डिजाइन
Biosignal को स्वचालित प्लटिङ संग एक कार्यात्मक ECG डिजाइन गर्नुहोस्
यो परियोजनाले यस सेमेस्टरमा सिकेका सबै कुरालाई जोड्छ र यसलाई एउटा कार्यमा लागू गर्दछ। हाम्रो कार्य भनेको उपकरणहरू प्रयोग गरेर इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ECG) को रूपमा प्रयोग गर्न सक्ने सर्किट बनाउनु हो। ampलाइफायर, लोपास फिल्टर, र नोच फाइटर। एक ECG ले हृदय गतिविधि मापन र प्रदर्शन गर्न एक व्यक्ति मा राखिएको इलेक्ट्रोड प्रयोग गर्दछ। गणनाहरू औसत वयस्क हृदयको आधारमा बनाइएको थियो, र लाभ र कटअफ फ्रिक्वेन्सीहरू प्रमाणित गर्न LTSpice मा मूल सर्किट योजनाहरू सिर्जना गरिएको थियो। यस डिजाइन परियोजनाका उद्देश्यहरू निम्नानुसार छन्:
- यस सेमेस्टरमा प्रयोगशालामा सिकेका इन्स्ट्रुमेन्टेसन सीपहरू लागू गर्नुहोस्
- डिजाइन, निर्माण, र एक संकेत अधिग्रहण उपकरण को कार्यक्षमता प्रमाणित
- मानव विषय मा उपकरण मान्य
आपूर्ति:
- LTSpice सिम्युलेटर (वा समान सफ्टवेयर) Breadboard
- विभिन्न प्रतिरोधकहरू
- विभिन्न capacitors
- Opamps
- इलेक्ट्रोड तारहरू
- इनपुट भोलtagई स्रोत
- आउटपुट भोल्युम मापन गर्न उपकरणtage (अर्थात् ओसिलोस्कोप)
चरण १: प्रत्येक सर्किट कम्पोनेन्टको लागि गणना गर्नुहोस्
माथिका छविहरूले प्रत्येक सर्किटको लागि गणनाहरू देखाउँछन्। तल, यसले कम्पोनेन्टहरू र गरिएका गणनाहरूको बारेमा थप व्याख्या गर्दछ।
उपकरण Ampजीवनदाता
एक उपकरण amplifier, वा IA, कम-स्तर संकेतहरूको लागि ठूलो मात्रामा लाभ प्रदान गर्न मद्दत गर्दछ। यसले सिग्नलको साइज बढाउन मद्दत गर्छ त्यसैले यो अझ बढी देखिने र वेभफॉर्मलाई विश्लेषण गर्न सकिन्छ।
गणनाको लागि, हामीले R1 र R2 को लागि क्रमशः 5 kΩ र 10 kΩ दुई अनियमित प्रतिरोधक मानहरू छनोट गर्यौं। हामी पनि लाभ 1000 हुन चाहन्छौं त्यसैले संकेत विश्लेषण गर्न सजिलो हुनेछ। R3 र R4 को अनुपात निम्न समीकरण द्वारा हल गरिन्छ:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
हामीले त्यसपछि प्रत्येक प्रतिरोधक मान के हुनेछ भनेर निर्णय गर्न त्यो अनुपात प्रयोग गर्यौं। मानहरू निम्नानुसार छन्:
R3 = 1 kΩ
खाच फिल्टर
एक खाच फिल्टरले फ्रिक्वेन्सीको साँघुरो ब्यान्ड भित्र सिग्नलहरूलाई कम गर्छ वा एकल फ्रिक्वेन्सी हटाउँछ। हामीले यस अवस्थामा हटाउन चाहने फ्रिक्वेन्सी 60 हर्ट्ज हो किनभने इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूद्वारा उत्पादित अधिकांश आवाज त्यो आवृत्तिमा हुन्छ। AQ कारक ब्यान्डविथमा केन्द्र आवृत्तिको अनुपात हो, र यसले म्याग्निच्युड प्लटको आकार वर्णन गर्न पनि मद्दत गर्दछ। एउटा ठूलो Q कारकले एउटा साँघुरो स्टप ब्यान्डमा परिणाम दिन्छ। गणनाको लागि, हामी 8 को Q मान प्रयोग गर्नेछौं।
हामीले क्यापेसिटर मानहरू छनौट गर्ने निर्णय गर्यौं। त्यसैले, C1 = C2 = 0.1 uF, र C2 = 0.2 uF।
हामीले R1, R2 र R3 गणना गर्न प्रयोग गर्ने समीकरणहरू निम्नानुसार छन्:
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
कम पास फिल्टर
कम फ्रिक्वेन्सीहरू पार गर्न अनुमति दिँदा कम पास फिल्टरले उच्च फ्रिक्वेन्सीहरूलाई कम गर्छ। कटअफ फ्रिक्वेन्सीमा 150 Hz को मान हुनेछ किनभने त्यो वयस्कहरूको लागि सही ECG मान हो। साथै, लाभ (K मान) 1 हुनेछ, र स्थिरांक a र b क्रमशः 1.414214 र 1 छन्।
हामीले C1 लाई 68 nF बराबर गर्न रोज्यौं किनभने हामीसँग त्यो क्यापेसिटर थियो। nd C2 मा हामीले निम्न समीकरण प्रयोग गर्यौं:
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
त्यसकारण, हामीले C2 लाई 0.15 uF बराबर गर्न रोज्यौं
दुई प्रतिरोधक मानहरू गणना गर्न, हामीले निम्न समीकरणहरू प्रयोग गर्नुपर्यो:
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
चरण १: LTSpice मा Schematics सिर्जना गर्नुहोस्
सबै तीन कम्पोनेन्टहरू सिर्जना गरिएका थिए र AC स्वीप विश्लेषणको साथ LTSpice मा व्यक्तिगत रूपमा चलाइएको थियो। प्रयोग गरिएका मानहरू हामीले चरण 1 मा गणना गरेका छौँ।
चरण १: उपकरण निर्माण गर्नुहोस् Ampलाइफेर
हामीले उपकरण निर्माण गरेका छौं ampLTSpice मा योजनाबद्ध पालना गरेर breadboard मा lifier। एक पटक यो निर्माण भएपछि, इनपुट (पहेंलो) र आउटपुट (हरियो) भोल्युमtages प्रदर्शन गरिएको थियो। हरियो रेखामा पहेंलो रेखाको तुलनामा 743.5X को लाभ मात्र छ।
चरण १: नच फिल्टर बनाउनुहोस्
अर्को, हामीले LTSpice मा बनाइएको योजनाबद्ध आधारमा ब्रेडबोर्डमा खाच फिल्टर बनायौं। यो आईए सर्किटको छेउमा बनाइएको थियो। त्यसपछि हामीले इनपुट र आउटपुट भोल्युम रेकर्ड गर्यौंtage परिमाण निर्धारण गर्न विभिन्न फ्रिक्वेन्सीहरूमा मानहरू। त्यसपछि, हामीले यसलाई LTSpice सिमुलेशनसँग तुलना गर्नको लागि प्लटमा म्याग्निच्युड बनाम फ्रिक्वेन्सी ग्राफ गरेका छौं। हामीले परिवर्तन गरेको मात्र कुरा C3 र R2 को मानहरू थिए जुन क्रमशः 0.22 uF र 430 kΩ हो। फेरि, यो हटाउने आवृत्ति 60 Hz हो।
चरण १: Lowpass फिल्टर बनाउनुहोस्
हामीले त्यसपछि खाच फिल्टरको छेउमा LTSpice मा योजनाबद्ध आधारमा ब्रेडबोर्डमा कम पास फिल्टर बनायौं। त्यसपछि हामीले इनपुट र आउटपुट भोल्युम रेकर्ड गर्यौंtagपरिमाण निर्धारण गर्न विभिन्न फ्रिक्वेन्सीहरूमा। त्यसपछि, हामीले यसलाई LTSpice सिमुलेशनसँग तुलना गर्न परिमाण र फ्रिक्वेन्सी प्लट गर्यौं। हामीले यस फिल्टरको लागि परिवर्तन गरेको मात्र मान C2 थियो जुन 0.15 uF हो। हामीले प्रमाणित गरेको कटअफ फ्रिक्वेन्सी 150 हर्ट्ज हो।
चरण १: मानव विषय मा परीक्षण
पहिले, सर्किटको तीन अलग-अलग कम्पोनेन्टहरू सँगै जोड्नुहोस्। त्यसपछि, सबै काम गरिरहेको छ भनी सुनिश्चित गर्न सिमुलेटेड मुटुको धड्कनसँग परीक्षण गर्नुहोस्। त्यसपछि, इलेक्ट्रोडहरू व्यक्तिमा राख्नुहोस् ताकि सकारात्मक दाहिने नाडीमा छ, नकारात्मक बायाँ खुट्टामा छ, र जमीन दाहिने खुट्टामा छ। एक पटक व्यक्ति तयार भएपछि, op लाई पावर गर्न 9V ब्याट्री जडान गर्नुहोस्amps र आउटपुट सिग्नल प्रदर्शन गर्नुहोस्। ध्यान दिनुहोस् कि व्यक्ति सही पढाइ प्राप्त गर्न लगभग 10 सेकेन्डको लागि धेरै स्थिर रहनुपर्छ।
बधाई छ, तपाईंले सफलतापूर्वक स्वचालित ECG सिर्जना गर्नुभएको छ!
कागजातहरू / स्रोतहरू
 |
instructables Biosignal को स्वचालित प्लटिङ संग एक कार्यात्मक ECG डिजाइन [pdf] निर्देशनहरू बायोसिग्नलको स्वचालित प्लटिङको साथ एक कार्यात्मक ईसीजी डिजाइन गर्नुहोस्, कार्यात्मक ईसीजी डिजाइन गर्नुहोस्, कार्यात्मक ईसीजी, बायोसिग्नलको प्लटिङ |
