Mga nilalaman magtago
1 instructables Magdisenyo ng Functional ECG na May Automated Plotting ng Biosignal
2 Magdisenyo ng Functional ECG na May Automated Plotting ng Biosignal
3 Mga Dokumento / Mga Mapagkukunan
3.1 Mga sanggunian
4 Mga Kaugnay na Post

instructables-logo

instructables Magdisenyo ng Functional ECG na May Automated Plotting ng Biosignal

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-product-image

Magdisenyo ng Functional ECG na May Automated Plotting ng Biosignal

Pinagsasama ng proyektong ito ang lahat ng natutunan ngayong semestre at inilalapat ito sa isang gawain. Ang aming gawain ay lumikha ng isang circuit na magagamit bilang isang electrocardiogram (ECG) sa pamamagitan ng paggamit ng mga instrumentasyon. amplifier, lowpass filter, at notch fi lter. Ang ECG ay gumagamit ng mga electrodes na inilagay sa isang indibidwal upang sukatin at ipakita ang aktibidad ng puso. Ang mga kalkulasyon ay ginawa batay sa average na pang-adultong puso, at ang orihinal na circuit schematics ay ginawa sa LTSpice upang i-verify ang gain at cutoff frequency. Ang mga layunin ng proyektong ito sa disenyo ay ang mga sumusunod:

  1. Ilapat ang mga kasanayan sa instrumentation na natutunan sa lab ngayong semestre
  2. Idisenyo, buuin, at i-verify ang functionality ng isang signal acquisition device
  3. I-validate ang device sa paksa ng tao

Mga Kagamitan:

  • LTSpice simulator (o katulad na software) Breadboard
  • Iba't ibang resistors
  • Iba't ibang mga capacitor
  • Opamps
  • Mga kawad ng elektrod
  • Input voltage pinagmulan
  • Device para sukatin ang output voltage (ibig sabihin oscilloscope)

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-1

Hakbang 1: Gawin ang Mga Pagkalkula para sa Bawat Bahagi ng Circuit
Ang mga larawan sa itaas ay nagpapakita ng mga kalkulasyon para sa bawat circuit. Sa ibaba, ipinapaliwanag nito ang higit pa tungkol sa mga bahagi at mga kalkulasyon na ginawa.
Instrumentasyon Amptagapagbuhay
Isang instrumentasyon ampAng lifier, o IA, ay tumutulong sa pagbibigay ng malaking halaga ng pakinabang para sa mga mababang antas ng signal. Nakakatulong ito na palakihin ang laki ng signal para mas makita ito at masuri ang waveform.
Para sa mga kalkulasyon, pumili kami ng dalawang random na halaga ng risistor para sa R1 at R2, na 5 kΩ at 10 kΩ, ayon sa pagkakabanggit. Gusto din namin na maging 1000 ang gain para mas madaling i-analyze ang signal. Ang ratio para sa R3 at R4 ay malulutas sa pamamagitan ng sumusunod na equation:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Pagkatapos ay ginamit namin ang ratio na iyon upang magpasya kung ano ang magiging halaga ng bawat risistor. Ang mga halaga ay ang mga sumusunod:
R3 = 1 kΩ

Filter ng Notch
Ang isang notch filter ay nagpapahina ng mga signal sa loob ng isang makitid na banda ng mga frequency o nag-aalis ng isang solong frequency. Ang frequency na gusto naming alisin sa kasong ito ay 60 Hz dahil karamihan sa ingay na ginawa ng mga electronic device ay nasa ganoong frequency. Ang AQ factor ay ang ratio ng center frequency sa bandwidth, at nakakatulong din itong ilarawan ang hugis ng magnitude plot. Ang mas malaking Q factor ay nagreresulta sa isang mas makitid na stop band. Para sa mga kalkulasyon, gagamit tayo ng Q value na 8.
Nagpasya kaming pumili ng mga halaga ng kapasitor na mayroon kami. Kaya, C1 = C2 = 0.1 uF, at C2 = 0.2 uF.
Ang mga equation na gagamitin namin upang kalkulahin ang R1, R2, at R3 ay ang mga sumusunod:
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
Ang isang low pass filter ay nagpapahina sa mga mataas na frequency habang pinapayagan ang mas mababang mga frequency na dumaan. Ang cutoff frequency ay magkakaroon ng value na 150 Hz dahil iyon ang tamang ECG value para sa mga nasa hustong gulang. Gayundin, ang makakuha (K halaga) ay magiging 1, at ang mga constants a at b ay 1.414214 at 1, ayon sa pagkakabanggit.
Pinili namin ang C1 na katumbas ng 68 nF dahil mayroon kaming kapasitor na iyon. Upang mahanap ang C2 ginamit namin ang sumusunod na equation:
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
Samakatuwid, pinili namin ang C2 na katumbas ng 0.15 uF
Upang kalkulahin ang dalawang halaga ng risistor, kailangan naming gamitin ang mga sumusunod na equation:
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

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-2 instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-3 instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-4 instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-5

Hakbang 2: Gumawa ng Schematics sa LTSpice
Ang lahat ng tatlong bahagi ay ginawa at isa-isang tumakbo sa LTSpice na may pagsusuri sa AC sweep. Ang mga value na ginamit ay ang mga nakalkula namin sa hakbang 1.

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-6

Hakbang 3: Buuin ang Instrumentasyon Ampsi li
Binuo namin ang instrumentation amplifier sa breadboard sa pamamagitan ng pagsunod sa eskematiko sa LTSpice. Kapag ito ay binuo, ang input (dilaw) at output (berde) voltages ay ipinakita. Ang berdeng linya ay mayroon lamang pakinabang na 743.5X kumpara sa dilaw na linya.instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-7

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-8

Hakbang 4: Buuin ang Notch Filter
Susunod, binuo namin ang notch filter sa breadboard batay sa schematic na ginawa sa LTSpice. Ito ay itinayo sa tabi ng circuit ng IA. Pagkatapos ay naitala namin ang input at output voltage value sa iba't ibang frequency para matukoy ang magnitude. Pagkatapos, nag-graph kami ng magnitude vs. frequency sa plot upang ihambing ito sa simulation ng LTSpice. Ang tanging bagay na binago namin ay ang mga halaga ng C3 at R2 na 0.22 uF at 430 kΩ, ayon sa pagkakabanggit. Muli, ang dalas ng pag-aalis nito ay 60 Hz.instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-9

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-10

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-11

Hakbang 5: Buuin ang Lowpass Filter
Pagkatapos ay binuo namin ang low pass filter sa breadboard batay sa schematic sa LTSpice sa tabi ng notch filter. Pagkatapos ay naitala namin ang input at output voltages sa iba't ibang frequency upang matukoy ang magnitude. Pagkatapos, inilagay namin ang magnitude at dalas upang ihambing ito sa simulation ng LTSpice. Ang tanging value na binago namin para sa filter na ito ay C2 na 0.15 uF. Ang cutoff frequency na aming bini-verify ay 150 Hz.

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-12

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-13

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-14

Hakbang 6: Pagsubok sa isang Paksa ng Tao
Una, ikonekta ang tatlong indibidwal na bahagi ng circuit nang magkasama. Pagkatapos, subukan ito gamit ang isang simulate na tibok ng puso upang matiyak na gumagana ang lahat. Pagkatapos, ilagay ang mga electrodes sa indibidwal upang ang positibo ay nasa kanang pulso, ang negatibo ay nasa kaliwang bukung-bukong, at ang lupa ay nasa kanang bukung-bukong. Kapag handa na ang indibidwal, kumonekta ng 9V na baterya para paganahin ang opamps at ipakita ang output signal. Tandaan na ang indibidwal ay dapat manatiling tahimik nang humigit-kumulang 10 segundo upang makakuha ng tumpak na pagbabasa.
Binabati kita, matagumpay kang nakagawa ng isang awtomatikong ECG!instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-15

instructables-Design-a-Functional-ECG-With-Automated-Plotting-of-the-Biosignal-16

Mga Dokumento / Mga Mapagkukunan

instructables Magdisenyo ng Functional ECG na May Automated Plotting ng Biosignal [pdf] Mga tagubilin
Magdisenyo ng Functional ECG na May Automated Plotting ng Biosignal, Magdisenyo ng Functional ECG, Functional ECG, Plotting ng Biosignal

Mga sanggunian

Mga Kaugnay na Post

Mag-iwan ng komento

Ang iyong email address ay hindi maipa-publish. Ang mga kinakailangang field ay minarkahan *