Biosignalning avtomatlashtirilgan chizmasi bilan funktsional EKGni loyihalash
Biosignalning avtomatlashtirilgan chizmasi bilan funktsional EKGni loyihalash
Ushbu loyiha ushbu semestrda o'rganilgan barcha narsalarni birlashtiradi va uni bitta vazifaga qo'llaydi. Bizning vazifamiz - asboblar yordamida elektrokardiogramma (EKG) sifatida foydalanish mumkin bo'lgan sxemani yaratish. ampko'taruvchi, past o'tkazuvchi filtr va tishli filtr. EKG yurak faoliyatini o'lchash va ko'rsatish uchun odamga o'rnatilgan elektrodlardan foydalanadi. Hisob-kitoblar o'rtacha kattalar yuragi asosida amalga oshirildi va daromad va kesish chastotalarini tekshirish uchun LTSpice-da dastlabki sxemalar yaratildi. Ushbu dizayn loyihasining maqsadlari quyidagilardan iborat:
- Ushbu semestrda laboratoriyada o'rganilgan asbobsozlik ko'nikmalarini qo'llang
- Signalni qabul qilish qurilmasini loyihalash, qurish va funksionalligini tekshirish
- Qurilmani inson mavzusida tasdiqlang
Materiallar:
- LTSpice simulyatori (yoki shunga o'xshash dastur) Breadboard
- Har xil rezistorlar
- Har xil kondensatorlar
- Opamps
- Elektrod simlari
- Kirish hajmitage manba
- Chiqish hajmini o'lchash uchun qurilmatage (ya'ni osiloskop)
1-qadam: Har bir elektron komponent uchun hisob-kitoblarni amalga oshiring
Yuqoridagi rasmlarda har bir davr uchun hisob-kitoblar ko'rsatilgan. Quyida u komponentlar va bajarilgan hisob-kitoblar haqida ko'proq ma'lumot beradi.
Asboblar Amphayotiyroq
Asbob ampliifier yoki IA, past darajadagi signallar uchun katta miqdordagi daromadni ta'minlashga yordam beradi. Bu signal hajmini oshirishga yordam beradi, shuning uchun u ko'proq ko'rinadi va to'lqin shakli tahlil qilinadi.
Hisob-kitoblar uchun biz R1 va R2 uchun ikkita tasodifiy qarshilik qiymatini tanladik, ular mos ravishda 5 kŌ va 10 kŌ. Shuningdek, biz daromad 1000 bo'lishini xohlaymiz, shuning uchun signalni tahlil qilish osonroq bo'ladi. Keyin R3 va R4 nisbati quyidagi tenglama bilan echiladi:
Vout / (Vin1 – Vin2) = [1 + (2*R2/R1)] * (R4/R3) –> R4/R3 = 1000 / [1 + 2*(10) / (5)] –> R4/ R3 = 200
Keyin biz har bir qarshilik qiymati qanday bo'lishini aniqlash uchun ushbu nisbatdan foydalandik. Qiymatlar quyidagicha:
R3 = 1 kŌ
Nish filtri
Teshik filtri tor chastota diapazonidagi signallarni susaytiradi yoki bitta chastotani olib tashlaydi. Bu holda biz olib tashlamoqchi bo'lgan chastota 60 Gts ni tashkil qiladi, chunki elektron qurilmalar tomonidan ishlab chiqarilgan shovqinning aksariyati shu chastotada. AQ omili markaz chastotasining tarmoqli kengligiga nisbati bo'lib, u kattalik syujetining shaklini tasvirlashga yordam beradi. Kattaroq Q faktor torroq to'xtash bandiga olib keladi. Hisob-kitoblar uchun biz Q qiymati 8 dan foydalanamiz.
Bizda mavjud bo'lgan kondansatör qiymatlarini tanlashga qaror qildik. Shunday qilib, C1 = C2 = 0.1 uF va C2 = 0.2 uF.
R1, R2 va R3 ni hisoblash uchun biz foydalanadigan tenglamalar quyidagicha:
R1 = 1 / (4 * pi * Q * f * C1) = 1 / (4 * pi * 8 * 60 * 0.1E-6) = 1.6 kŌ
R2 = (2*Q) / (2*pi*f*C1) = (2*8) / (2*pi*60*0.1E-6) = 424 kŌ
R3 = (R1 * R2) / (R1 + R2) = (1.6 * 424) / (1.6 + 424) = 1.6 kŌ
Past o'tkazuvchi filtr
Past chastotali filtr yuqori chastotalarni susaytiradi va past chastotalarni o'tkazishga imkon beradi. Chiqib ketish chastotasi 150 Gts qiymatiga ega bo'ladi, chunki bu kattalar uchun to'g'ri EKG qiymati. Shuningdek, daromad (K qiymati) 1 bo'ladi va a va b doimiylari mos ravishda 1.414214 va 1 ga teng.
Biz C1 ni 68 nF ga teng qilib tanladik, chunki bizda bu kondansatör bor edi. C2 uchun biz quyidagi tenglamadan foydalandik:
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
Shuning uchun biz C2 ni 0.15 uF ga teng qilib tanladik
Ikki rezistor qiymatini hisoblash uchun biz quyidagi tenglamalardan foydalanishimiz kerak edi:
R1 = 2 / (2*pi*f*[a*C2 + sqrt([a^2 + 4*b(K-1)]*C2^2 – 4*b*C1*C2)] = 7.7 kŌ
R2 = 1 / (b*C1*C2*R1*(2*pi*f)^2) = 14.4 kŌ
2-qadam: LTSpice-da sxemalar yarating
Barcha uchta komponent LTSpice-da AC supurgi tahlili bilan alohida yaratilgan va ishga tushirilgan. Amaldagi qiymatlar biz 1-bosqichda hisoblagan qiymatlardir.
3-qadam: Asboblarni yaratish Ampyolg'onchi
Biz asboblarni qurdik ampLTSpice-dagi sxemaga rioya qilish orqali non panelidagi liifier. U qurilgandan so'ng, kirish (sariq) va chiqish (yashil) voltages namoyish etildi. Yashil chiziq sariq chiziqqa nisbatan faqat 743.5X daromadga ega.
4-qadam: Notch filtrini yarating
Keyinchalik, biz LTSpice-da tayyorlangan sxemaga asoslanib, non panelidagi tishli filtrni qurdik. U IA sxemasi yonida qurilgan. Keyin biz kirish va chiqish hajmini yozdiktagkattalikni aniqlash uchun turli chastotalarda e qiymatlari. Keyin, biz uni LTSpice simulyatsiyasi bilan solishtirish uchun uchastkadagi chastota va kattalik grafigini tuzdik. Biz o'zgartirgan yagona narsa C3 va R2 qiymatlari edi, ular mos ravishda 0.22 uF va 430 kŌ. Shunga qaramay, u olib tashlaydigan chastota 60 Hz.
5-qadam: Past o'tkazgich filtrini yarating
Keyin biz tishli filtr yonidagi LTSpice-dagi sxema asosida non taxtasida past o'tish filtrini qurdik. Keyin biz kirish va chiqish hajmini yozdiktagkattaligini aniqlash uchun turli chastotalarda es. Keyin, biz uni LTSpice simulyatsiyasi bilan solishtirish uchun kattalik va chastotani chizdik. Ushbu filtr uchun biz o'zgartirgan yagona qiymat 2 uF bo'lgan C0.15 edi. Biz tekshirayotgan o'chirish chastotasi 150 Gts.
6-qadam: Inson mavzusi bo'yicha test
Birinchidan, sxemaning uchta alohida komponentini bir-biriga ulang. Keyin hamma narsa ishlayotganiga ishonch hosil qilish uchun uni simulyatsiya qilingan yurak urishi bilan sinab ko'ring. Keyin, elektrodlarni shaxsga qo'ying, shunda musbat o'ng bilakda, salbiy chap to'piqda va zamin o'ng to'piqda bo'ladi. Shaxs tayyor bo'lgach, opni quvvatlantirish uchun 9V batareyani ulangamps va chiqish signalini ko'rsating. E'tibor bering, aniq o'qish uchun odam taxminan 10 soniya davomida juda harakatsiz turishi kerak.
Tabriklaymiz, siz avtomatlashtirilgan EKGni muvaffaqiyatli yaratdingiz!
Hujjatlar / manbalar
 |
Biosignalning avtomatlashtirilgan chizmasi bilan funktsional EKGni loyihalash [pdf] Ko'rsatmalar Biosignalning avtomatlashtirilgan chizmasi bilan funktsional EKGni loyihalash, funktsional EKGni loyihalash, funktsional EKG, biosignalning grafigini yaratish |
