Krug elektrokardiograma: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Zdravo! Ovo pišu dva studenta koji trenutno studiraju biomedicinsko inženjerstvo i pohađaju časove strujnih krugova. Napravili smo EKG i vrlo smo uzbuđeni što ga možemo podijeliti s vama.

Supplies

Osnovne potrepštine koje će biti potrebne za ovaj projekt uključuju:

- matična ploča

- otpornici

- kondenzatori

- operativna pojačala (LM741)

- elektrode

Trebat će vam i navedena elektronička oprema:

- DC napajanje

- Generator funkcija

- Osciloskop

Korak 1: Diferencijalno pojačalo

Zašto je to potrebno?

Diferencijalno pojačalo koristi se za pojačavanje signala i smanjenje šuma koji se može pojaviti između elektroda. Buka se smanjuje uzimanjem razlike u naponu s dvije elektrode. Kako bismo odredili potrebne vrijednosti otpornika, odlučili smo da želimo da pojačalo stvori pojačanje od 1000.

Kako se gradi?

Da bi se to postiglo, korištena je jednadžba pojačanja za diferencijalno pojačalo, matematiku možete pronaći na priloženoj slici. Prilikom izračunavanja utvrđeno je da bi vrijednosti otpornika trebale biti 100Ω i 50kΩ. Međutim, budući da nismo imali otpornik od 50 kΩ, koristili smo 47 kΩ. Postavljanje diferencijalnog pojačala za LTSpice i matičnu ploču može se vidjeti na priloženoj fotografiji. Diferencijalno pojačalo zahtijeva matičnu ploču za njegovo spajanje, 1 x 100Ω otpornik, 6 x 47 kΩ otpornik, 3 LM741 operativna pojačala i mnogo kratkospojnih žica.

Kako to testirati?

Prilikom testiranja u LTSpice -u i na fizičkom uređaju, želite biti sigurni da proizvodi dobitak od 1000. To se postiže pomoću jednadžbe pojačanja pojačanja = Vout/ Vin. Vout je ulaz od vrha do vrha, a Vin ulaz od vrha do vrha. Na primjer, za testiranje na generatoru funkcija, ja bih u krug unosio 10 mV od vrha do vrha, tako da bih trebao dobiti izlaz od 10V.

Korak 2: Notch filter

Zašto je to potrebno?

Urezani filter je stvoren za uklanjanje buke. Budući da većina zgrada ima izmjeničnu struju od 60 Hz koja bi stvarala šum u krugu, odlučili smo napraviti urezani filter koji će oslabiti signal na 60 Hz.

Kako ga izgraditi?

Dizajn urezanog filtera zasnovan je na gornjoj slici. Jednačine za izračunavanje vrijednosti otpornika i kondenzatora su također gore navedene. Odlučili smo koristiti frekvenciju od 60 Hz i 0,1 uF kondenzatora jer je to vrijednost kondenzatora koju smo imali. Prilikom izračunavanja jednadžbi, ustanovili smo da su R1 i R2 jednaki 37, 549 kΩ, a vrijednost za R3 je 9021,19 Ω. Da bismo mogli stvoriti ove vrijednosti na našoj ploči, koristili smo 39 kΩ za R1 i R2 i 9,1 kΩ za R3. Sve u svemu, zarezni filter zahtijeva 1 x 9,1 kΩ otpornik, 2 x 39 kΩ otpornik, 3 x 0,1 uF kondenzator, 1 operativna pojačala LM741 i dosta kratkospojnih žica. na gornjoj slici.

Kako to testirati?

Funkcionalnost urezanog filtera može se provjeriti izvođenjem izmjenične struje. Sve frekvencije trebaju proći kroz filter osim 60 Hz. To se može testirati i na LTS spice i na fizičkom krugu

Korak 3: Niskopropusni filter

Zašto je to potrebno?

Niskopropusni filter je potreban za smanjenje buke iz vašeg tijela i prostorije koja nas okružuje. Prilikom odlučivanja o graničnoj frekvenciji za niskopropusni filter, važno je uzeti u obzir da se otkucaji srca javljaju na frekvenciji od 1 Hz-3Hz, a talasni oblici koji čine EKG su blizu 1- 50 Hz.

Kako ga izgraditi?

Odlučili smo napraviti graničnu frekvenciju 60 Hz kako bismo još uvijek mogli dobiti sve korisne signale, ali i izrezati nepotrebne signale. Kada smo određivali graničnu frekvenciju od 70 Hz, odlučili smo odabrati vrijednost kondenzatora od 0,15uF budući da je to ona koju smo imali u svom kompletu. Izračun vrijednosti kondenzatora može se vidjeti na slici. Ishod proračuna bila je vrijednost otpornika od 17,638 kΩ. Odlučili smo se za otpornik od 18 kΩ. Niskopropusni filter zahtijeva 2 x 18 kΩ otpornik, 2x0,15 uF kondenzator, 1 operativna pojačala LM741 i obilje kratkospojnih žica. Shema niskopropusnog filtera i za LTSspice i za fizičko kolo može se pronaći na slici.

Kako to testirati?

Niskopropusni filter može se testirati pomoću AC izmjene na LTSspice i fizičkom krugu. Prilikom izvođenja izmjenične struje trebali biste vidjeti da su donje frekvencije do granične vrijednosti nepromijenjene, ali frekvencije iznad granične vrijednosti počinju se filtrirati.

Korak 4: Dovršite projekat

Kada se kolo završi, trebalo bi da izgleda kao na gornjoj slici! Sada ste spremni za pričvršćivanje elektroda na tijelo i pregled EKG -a! Uz osciloskop, EKG se može prikazati i na Arduinu.