instructables Desain hiji ECG Fungsional Jeung Plotting otomatis tina Biosignal
Rarancang ECG Fungsional Kalayan Plotting Otomatis Biosignal
Proyék ieu ngagabungkeun sadayana anu diajar semester ieu sareng nerapkeun kana hiji tugas. Tugas kami nyaéta nyiptakeun sirkuit anu tiasa dianggo salaku éléktrokardiogram (ECG) kalayan ngagunakeun alat-alat. ampLifier, saringan lowpass, sareng saringan kiyeu. Hiji ECG ngagunakeun éléktroda disimpen dina hiji individu pikeun ngukur sarta nembongkeun aktivitas jantung. Itungan dijieun dumasar kana haté sawawa rata, sarta schematics circuit aslina dijieun dina LTSpice pikeun pariksa gain sarta frékuénsi cutoff. Tujuan tina proyék desain ieu nyaéta kieu:
- Larapkeun kaahlian instrumentasi diajar di lab semester ieu
- Rarancang, ngawangun, sareng pariksa pungsionalitas alat akuisisi sinyal
- Validasi alat dina subyek manusa
suplai:
- LTSpice simulator (atawa software sarupa) Breadboard
- Rupa-rupa résistor
- Rupa-rupa kapasitor
- Opamps
- Kawat éléktroda
- Masukan voltage sumber
- Alat pikeun ngukur kaluaran voltage (ie osiloskop)
Lengkah 1: Jieun Itungan pikeun Unggal Komponén Circuit
Gambar di luhur nunjukkeun itungan pikeun unggal sirkuit. Di handap, éta ngajelaskeun langkung seueur ngeunaan komponén sareng itungan anu dilakukeun.
Instrumentasi Amppangagung
Hiji instrumentasi amplifier, atawa IA, mantuan nyadiakeun jumlah badag gain pikeun sinyal-tingkat low. Éta ngabantosan ningkatkeun ukuran sinyal supados langkung katingali sareng bentuk gelombang tiasa dianalisis.
Pikeun itungan, kami milih dua nilai résistor acak pikeun R1 sareng R2, masing-masing 5 kΩ sareng 10 kΩ. Simkuring oge hoyong gain janten 1000 jadi sinyal bakal gampang analisa. Babandingan pikeun R3 sareng R4 teras direngsekeun ku persamaan ieu:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) -> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] -> R4/ R3 = 200
Kami teras nganggo rasio éta pikeun mutuskeun naon unggal nilai résistor. Nilai-nilaina nyaéta kieu:
R3 = 1 kΩ
Kiyeu Filter
Filter kiyeu atenuates sinyal dina pita frékuénsi sempit atawa miceun frékuénsi tunggal. Frékuénsi anu urang hoyong miceun dina hal ieu nyaéta 60 Hz sabab kalolobaan bising anu dihasilkeun ku alat éléktronik aya dina frékuénsi éta. Faktor AQ nyaéta babandingan frékuénsi puseur pikeun rubakpita, sarta eta oge mantuan ngajelaskeun bentuk plot gedena. Faktor Q anu langkung ageung nyababkeun pita eureun anu langkung sempit. Pikeun itungan, urang bakal ngagunakeun nilai Q 8.
Urang mutuskeun pikeun milih nilai kapasitor urang tadi. Jadi, C1 = C2 = 0.1 uF, jeung C2 = 0.2 uF.
Persamaan anu bakal kami anggo pikeun ngitung R1, R2, sareng R3 nyaéta kieu:
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
Saringan Lowpass
A saringan low pass attenuates frékuénsi luhur bari sahingga frékuénsi handap ngaliwatan. Frékuénsi cutoff bakal gaduh nilai 150 Hz sabab éta mangrupikeun nilai ECG anu leres pikeun déwasa. Ogé, gain (nilai K) bakal 1, sarta konstanta a jeung b nyaéta 1.414214 jeung 1, masing-masing.
Urang milih C1 sarua 68 nF sabab urang tadi kapasitor éta. Pikeun nd C2 kami nganggo persamaan di handap ieu:
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
Kituna, urang milih C2 sarua 0.15 uF
Pikeun ngitung dua nilai résistor, urang kedah nganggo persamaan di handap ieu:
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
Lengkah 2: Jieun Schematics on LTSpice
Katiluna komponén didamel sareng dijalankeun masing-masing dina LTSpice kalayan analisa sapuan AC. Nilai anu dianggo nyaéta anu kami diitung dina léngkah 1.
Lengkah 3: Ngawangun Instrumentasi Ampjalma
Urang ngawangun instrumentasi amplifier on breadboard ku nuturkeun schematic on LTSpice. Sakali ieu diwangun, input (konéng) jeung kaluaran (héjo) voltages dipintonkeun. Garis héjo ngan boga gain tina 743.5X dibandingkeun garis konéng.
Lengkah 4: Ngawangun Filter kiyeu
Salajengna, urang ngawangun filter kiyeu dina breadboard dumasar kana schematic dijieun dina LTSpice. Ieu diwangun gigireun sirkuit IA. Urang lajeng dirékam input sarta kaluaran voltage nilai dina rupa frékuénsi pikeun nangtukeun gedena. Lajeng, urang graphed gedena vs frékuénsi on plot pikeun ngabandingkeun kana simulasi LTSpice. Hiji-hijina hal anu urang robih nyaéta nilai C3 sareng R2 masing-masing 0.22 uF sareng 430 kΩ. Sakali deui, frékuénsi anu dipiceun nyaéta 60 Hz.
Lengkah 5: Ngawangun Filter Lowpass
Urang lajeng ngawangun low pass filter on breadboard dumasar kana schematic on LTSpice gigireun filter kiyeu. Urang lajeng dirékam input sarta kaluaran voltages dina rupa-rupa frékuénsi pikeun nangtukeun gedena. Lajeng, urang plotted gedena jeung frékuénsi pikeun ngabandingkeun kana simulasi LTSpice. Hijina nilai kami robah pikeun filter ieu C2 nu 0.15 uF. Frékuénsi cutoff anu kami pariksa nyaéta 150 Hz.
Lengkah 6: Test dina Subject Manusa
Kahiji, sambungkeun tilu komponén individu sirkuit babarengan. Teras, uji éta kalayan simulasi denyut jantung pikeun mastikeun sadayana berpungsi. Lajeng, nempatkeun éléktroda dina individu jadi positif dina pigeulang katuhu, négatip dina ankle kénca, sarta taneuh dina ankle katuhu. Sakali individu geus siap, sambungkeun batré 9V pikeun kakuatan op nuamps tur mintonkeun sinyal kaluaran. Catet yén individu kedah tetep cicing sakitar 10 detik kanggo nampi bacaan anu akurat.
Gening, anjeun parantos suksés nyiptakeun ECG otomatis!
Dokumén / Sumberdaya
 |
instructables Desain hiji ECG Fungsional Jeung Plotting otomatis tina Biosignal [pdf] Parentah Rarancang ECG Fungsional Kalayan Plotting Otomatis Biosignal, Rancang ECG Fungsional, ECG Fungsional, Plotting of Biosignal |
