ہدایات بایو سیگنل کی خودکار پلاٹنگ کے ساتھ ایک فنکشنل ای سی جی ڈیزائن کرتی ہیں۔

بایو سگنل کی خودکار پلاٹنگ کے ساتھ ایک فنکشنل ای سی جی ڈیزائن کریں۔

یہ پروجیکٹ اس سمسٹر میں سیکھی ہوئی ہر چیز کو یکجا کرتا ہے اور اسے ایک ہی کام پر لاگو کرتا ہے۔ ہمارا کام ایک ایسا سرکٹ بنانا ہے جسے آلات کے استعمال سے الیکٹرو کارڈیوگرام (ECG) کے طور پر استعمال کیا جا سکے۔ ampلائفائر، لو پاس فلٹر، اور نوچ فائی لیٹر۔ ایک ECG دل کی سرگرمی کی پیمائش اور ڈسپلے کرنے کے لیے کسی فرد پر رکھے گئے الیکٹروڈز کا استعمال کرتا ہے۔ حسابات اوسط بالغ دل کی بنیاد پر کیے گئے تھے، اور حاصل اور کٹ آف فریکوئنسی کی تصدیق کے لیے LTSpice پر اصل سرکٹ سکیمیٹکس بنائے گئے تھے۔ اس ڈیزائن پروجیکٹ کے مقاصد درج ذیل ہیں:

1. اس سمسٹر میں لیب میں سیکھی گئی آلات سازی کی مہارتوں کا اطلاق کریں۔
2. سگنل کے حصول کے آلے کی فعالیت کو ڈیزائن، بنائیں اور اس کی تصدیق کریں۔
3. انسانی موضوع پر ڈیوائس کی توثیق کریں۔

سامان:

• LTSpice سمیلیٹر (یا اسی طرح کا سافٹ ویئر) Breadboard
• مختلف مزاحم
• مختلف capacitors
• Opamps
• الیکٹروڈ تاریں۔
• ان پٹ جلدtagای ذریعہ
• آؤٹ پٹ والیوم کی پیمائش کرنے والا آلہtage (یعنی آسیلوسکوپ)

مرحلہ 1: ہر سرکٹ اجزاء کے لئے حساب بنائیں
اوپر کی تصاویر ہر سرکٹ کے حساب کو دکھاتی ہیں۔ ذیل میں، یہ اجزاء اور کئے گئے حسابات کے بارے میں مزید وضاحت کرتا ہے۔
ساز Ampزندگی
ایک آلہ amplifier، یا IA، کم درجے کے سگنلز کے لیے بڑی مقدار میں فائدہ فراہم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ یہ سگنل کے سائز کو بڑھانے میں مدد کرتا ہے تاکہ یہ زیادہ دکھائی دے اور ویوفارم کا تجزیہ کیا جا سکے۔
حساب کے لیے، ہم نے R1 اور R2 کے لیے دو بے ترتیب ریزسٹر ویلیوز کا انتخاب کیا، جو بالترتیب 5 kΩ اور 10 kΩ ہیں۔ ہم یہ بھی چاہتے ہیں کہ فائدہ 1000 ہو تاکہ سگنل کا تجزیہ کرنا آسان ہو۔ R3 اور R4 کا تناسب پھر درج ذیل مساوات کے ذریعے حل کیا جاتا ہے۔
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
پھر ہم نے اس تناسب کو یہ فیصلہ کرنے کے لیے استعمال کیا کہ ہر ریزسٹر کی قدر کیا ہوگی۔ اقدار درج ذیل ہیں:
R3 = 1 kΩ

نوچ فلٹر۔
ایک نوچ فلٹر فریکوئنسی کے تنگ بینڈ کے اندر سگنلز کو کم کرتا ہے یا ایک ہی فریکوئنسی کو ہٹاتا ہے۔ اس معاملے میں ہم جس فریکوئنسی کو ہٹانا چاہتے ہیں وہ 60 ہرٹز ہے کیونکہ الیکٹرانک آلات کے ذریعہ پیدا ہونے والا زیادہ تر شور اسی فریکوئنسی پر ہوتا ہے۔ اے کیو فیکٹر سینٹر فریکوئنسی اور بینڈوتھ کا تناسب ہے، اور یہ میگنیٹوڈ پلاٹ کی شکل کو بیان کرنے میں بھی مدد کرتا ہے۔ ایک بڑے Q عنصر کے نتیجے میں ایک تنگ سٹاپ بینڈ ہوتا ہے۔ حساب کے لیے، ہم 8 کی Q قدر استعمال کریں گے۔
ہم نے اپنے پاس موجود کیپسیٹر اقدار کو منتخب کرنے کا فیصلہ کیا۔ تو، C1 = C2 = 0.1 uF، اور C2 = 0.2 uF۔
R1، R2 اور R3 کا حساب لگانے کے لیے ہم جو مساوات استعمال کریں گے وہ درج ذیل ہیں:
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

لوپاس فلٹر
کم پاس فلٹر اعلی تعدد کو کم کرتا ہے جبکہ کم تعدد کو گزرنے دیتا ہے۔ کٹ آف فریکوئنسی کی قدر 150 ہرٹز ہوگی کیونکہ یہ بالغوں کے لیے درست ECG قدر ہے۔ نیز، فائدہ (K ویلیو) 1 ہوگا، اور مستقل a اور b بالترتیب 1.414214 اور 1 ہیں۔
ہم نے 1 این ایف کے برابر C68 کا انتخاب کیا کیونکہ ہمارے پاس وہ کپیسیٹر تھا۔ nd C2 میں ہم نے درج ذیل مساوات کا استعمال کیا:
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
لہذا، ہم نے 2 uF کے برابر C0.15 کا انتخاب کیا۔
دو ریزسٹر اقدار کا حساب لگانے کے لیے، ہمیں درج ذیل مساوات کا استعمال کرنا پڑا:
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

مرحلہ 2: LTSpice پر اسکیمیٹکس بنائیں
تینوں اجزاء AC سویپ تجزیہ کے ساتھ LTSpice پر انفرادی طور پر بنائے گئے اور چلائے گئے۔ استعمال شدہ اقدار وہی ہیں جن کا حساب ہم نے مرحلہ 1 میں کیا ہے۔

مرحلہ 3: انسٹرومینٹیشن بنائیں Ampلیفر
ہم نے آلہ بنایا ampLTSpice پر اسکیمیٹک کی پیروی کرتے ہوئے بریڈ بورڈ پر لائفائر۔ ایک بار جب یہ بنایا گیا تو، ان پٹ (پیلا) اور آؤٹ پٹ (سبز) والیومtages ظاہر کیے گئے تھے۔ پیلی لائن کے مقابلے گرین لائن میں صرف 743.5X کا فائدہ ہے۔

مرحلہ 4: نوچ فلٹر بنائیں
اگلا، ہم نے LTSpice پر بنائے گئے اسکیمیٹک کی بنیاد پر روٹی بورڈ پر نوچ فلٹر بنایا۔ یہ IA سرکٹ کے ساتھ بنایا گیا تھا۔ پھر ہم نے ان پٹ اور آؤٹ پٹ والیوم کو ریکارڈ کیا۔tage قدریں مختلف تعدد پر طول و عرض کا تعین کرنے کے لیے۔ پھر، ہم نے LTSpice تخروپن سے موازنہ کرنے کے لیے پلاٹ پر طول و عرض بمقابلہ تعدد کو گراف کیا۔ صرف ایک چیز جس کو ہم نے تبدیل کیا وہ C3 اور R2 کی قدریں تھیں جو بالترتیب 0.22 uF اور 430 kΩ ہیں۔ ایک بار پھر، یہ جس فریکوئنسی کو ہٹا رہا ہے وہ 60 ہرٹز ہے۔

مرحلہ 5: لو پاس فلٹر بنائیں
اس کے بعد ہم نے نوچ فلٹر کے آگے LTSpice پر اسکیمیٹک کی بنیاد پر بریڈ بورڈ پر لو پاس فلٹر بنایا۔ پھر ہم نے ان پٹ اور آؤٹ پٹ والیوم کو ریکارڈ کیا۔tagطول و عرض کا تعین کرنے کے لیے مختلف تعدد پر۔ پھر، ہم نے LTSpice تخروپن سے موازنہ کرنے کے لیے طول و عرض اور تعدد کا منصوبہ بنایا۔ اس فلٹر کے لیے ہم نے صرف ایک قدر C2 کو تبدیل کیا جو 0.15 uF ہے۔ کٹ آف فریکوئنسی جس کی ہم تصدیق کر رہے تھے وہ 150 ہرٹز ہے۔

مرحلہ 6: انسانی موضوع پر ٹیسٹ
سب سے پہلے، سرکٹ کے تین انفرادی اجزاء کو ایک ساتھ جوڑیں۔ پھر، یہ یقینی بنانے کے لیے کہ ہر چیز کام کر رہی ہے، نقلی دل کی دھڑکن کے ساتھ اس کی جانچ کریں۔ پھر، الیکٹروڈز کو فرد پر رکھیں تاکہ مثبت دائیں کلائی پر ہو، منفی بائیں ٹخنے پر ہو، اور زمین دائیں ٹخنے پر ہو۔ فرد کے تیار ہونے کے بعد، آپشن کو پاور کرنے کے لیے 9V بیٹری کو جوڑیں۔amps اور آؤٹ پٹ سگنل ڈسپلے کریں۔ نوٹ کریں کہ درست پڑھنے کے لیے فرد کو تقریباً 10 سیکنڈ تک خاموش رہنا چاہیے۔
مبارک ہو، آپ نے کامیابی کے ساتھ ایک خودکار ECG بنا لیا ہے!

دستاویزات / وسائل

ہدایات بایو سیگنل کی خودکار پلاٹنگ کے ساتھ ایک فنکشنل ای سی جی ڈیزائن کرتی ہیں۔ [پی ڈی ایف] ہدایات بایو سگنل کی خودکار پلاٹنگ کے ساتھ ایک فنکشنل ای سی جی ڈیزائن کریں، ایک فنکشنل ای سی جی ڈیزائن کریں، فنکشنل ای سی جی، بائیو سگنل کی پلاٹنگ

حوالہ جات

• صارف دستی