Elektrokardiogramos grandinė: 4 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Sveiki! Tai rašo du studentai, kurie šiuo metu studijuoja biomedicinos inžineriją ir lanko grandinių klasę. Mes sukūrėme EKG ir labai džiaugiamės galėdami pasidalinti ja su jumis.

Prekės

Pagrindiniai reikmenys, kurių reikės šiam projektui, yra šie:

- Bandomoji Lenta

- rezistoriai

- kondensatoriai

- operaciniai stiprintuvai (LM741)

- elektrodai

Jums taip pat reikės išvardytos elektroninės įrangos:

- DC maitinimo šaltinis

- Funkcijų generatorius

- Osciloskopas

1 žingsnis: diferencialinis stiprintuvas

Kodėl tai būtina?

Diferencialinis stiprintuvas naudojamas signalui sustiprinti ir triukšmui, kuris gali atsirasti tarp elektrodų, sumažinti. Triukšmas sumažėja, paėmus dviejų elektrodų įtampos skirtumą. Norėdami nustatyti būtinas rezistoriaus vertes, nusprendėme, kad norime, kad stiprintuvas padidintų 1000.

Kaip jis pastatytas?

Tam buvo naudojama diferencialinio stiprintuvo stiprinimo lygtis, matematiką galima rasti pridedamame paveikslėlyje. Skaičiuojant buvo nustatyta, kad rezistoriaus vertės turėtų būti 100Ω ir 50kΩ. Tačiau kadangi neturėjome 50 kΩ rezistoriaus, naudojome 47 kΩ. Tiek „LTSpice“, tiek duonos lentos diferencialinio stiprintuvo sąranką galima pamatyti pridedamoje nuotraukoje. Norint prijungti diferencialinį stiprintuvą, jam reikia maitinimo plokštės, 1 x 100Ω rezistoriaus, 6 x 47 kΩ rezistoriaus, 3 operacinių stiprintuvų LM741 ir daugybės jungiamųjų laidų.

Kaip tai išbandyti?

Bandydami „LTSpice“ir fiziniame įrenginyje, norite įsitikinti, kad jis padidina 1000. Tai daroma naudojant padidinimo lygtį „gain = Vout/ Vin“. Vout yra išvestis nuo piko iki piko, o Vin - įvestis nuo piko iki piko. Pavyzdžiui, norėdamas išbandyti funkcijų generatorių, į grandinę įvesčiau 10 mV piko-smailės, taigi turėčiau gauti 10 V išėjimą.

2 žingsnis: įpjovos filtras

Kodėl tai būtina?

Triukšmui pašalinti sukurtas išpjovos filtras. Kadangi dauguma pastatų turi 60 Hz kintamosios srovės srovę, kuri sukeltų triukšmą grandinėje, nusprendėme padaryti įpjovos filtrą, kuris slopintų signalą esant 60 Hz dažniui.

Kaip jį sukurti?

Įpjovos filtro dizainas pagrįstas aukščiau esančiu vaizdu. Taip pat aukščiau išvardytos lygtys rezistorių ir kondensatorių vertėms apskaičiuoti. Mes nusprendėme naudoti 60 Hz dažnį ir 0,1 uF kondensatorius, nes tai yra kondensatoriaus vertė, kurią turėjome. Skaičiuojant lygtis, mes nustatėme, kad R1 ir R2 yra lygūs 37, 549 kΩ, o R3 vertė yra 9021,19 Ω. Kad galėtume sukurti šias vertes savo plokštėje, R1 ir R2 naudojome 39 kΩ ir R3 - 9,1 kΩ. Apskritai, įpjovos filtrui reikia 1 x 9,1 kΩ rezistoriaus, 2 x 39 kΩ rezistoriaus, 3 x 0,1 uF kondensatoriaus, 1 operacinių stiprintuvų LM741 ir daug jungiamųjų laidų. Įpjovos filtro nustatymo schema tiek „LTSpice“, tiek duonos plokštėje yra aukščiau esančiame paveikslėlyje.

Kaip tai išbandyti?

Įpjovos filtro funkcionalumą galima patikrinti atlikus kintamosios srovės valymą. Visi dažniai turi praeiti pro filtrą, išskyrus 60 Hz. Tai galima išbandyti tiek „LTSpice“, tiek fizinėje grandinėje

3 žingsnis: žemo dažnio filtras

Kodėl tai būtina?

Žemo pralaidumo filtras reikalingas norint sumažinti jūsų kūno ir mus supančios patalpos triukšmą. Sprendžiant žemo dažnio filtro išjungimo dažnį, svarbu atsižvelgti į tai, kad širdies plakimas vyksta nuo 1 Hz iki 3 Hz, o bangos formos, sudarančios EKG, yra artimos 1–50 Hz.

Kaip jį sukurti?

Mes nusprendėme nustatyti 60 Hz ribinį dažnį, kad galėtume gauti visus naudingus signalus, bet taip pat išjungti nereikalingą signalą. Nustatydami, kad ribinis dažnis būtų 70 Hz, mes nusprendėme pasirinkti 0,15uF kondensatoriaus vertę, nes tai yra mūsų rinkinyje. Kondensatoriaus vertės apskaičiavimas matomas paveikslėlyje. Skaičiavimo rezultatas buvo rezistoriaus vertė 17,638 kΩ. Mes pasirinkome naudoti 18 kΩ rezistorių. Žemo dažnio filtrui reikia 2 x 18 kΩ rezistoriaus, 2x0,15 uF kondensatoriaus, 1 operacinio stiprintuvo LM741 ir daugybės jungiamųjų laidų. Žemo dažnio filtro schema tiek „LTSpice“, tiek fizinei grandinei pateikiama paveikslėlyje.

Kaip tai išbandyti?

Žemo dažnio filtrą galima išbandyti naudojant kintamosios srovės šlifavimą tiek „LTSpice“, tiek fizinėje grandinėje. Vykdydami kintamosios srovės valymą, turėtumėte matyti, kad žemiau esantys dažniai nesikeičia, tačiau dažniai virš ribinės ribos pradedami filtruoti.

4 žingsnis: Užbaikite projektą

Kai grandinė bus baigta, ji turėtų atrodyti kaip aukščiau pateiktas vaizdas! Dabar esate pasiruošę pritvirtinti elektrodus prie savo kūno ir pamatyti savo EKG! Kartu su osciloskopu EKG taip pat gali būti rodomas „Arduino“.