Elektrokardiogrammipiiri: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Hei! Tämän kirjoittavat kaksi opiskelijaa, jotka opiskelevat tällä hetkellä biolääketieteen tekniikkaa ja ottavat piiritunnin. Olemme luoneet EKG: n ja olemme innoissamme voidessamme jakaa sen kanssanne.

Tarvikkeet

Perustarvikkeita, joita tässä projektissa tarvitaan, ovat:

- leipälauta

- vastukset

- kondensaattorit

- operatiiviset vahvistimet (LM741)

- elektrodit

Tarvitset myös lueteltuja elektronisia laitteita:

- DC -virtalähde

- Toimintogeneraattori

- Oskilloskooppi

Vaihe 1: Differentiaalivahvistin

Miksi se on välttämätöntä?

Differentiaalivahvistinta käytetään vahvistamaan signaalia ja vähentämään elektrodien välillä esiintyvää kohinaa. Melu vähenee ottamalla kahden elektrodin jännite -ero. Tarvittavien vastuksen arvojen määrittämiseksi päätimme, että haluamme vahvistimen luovan vahvistuksen 1000.

Miten se on rakennettu?

Tämän saavuttamiseksi käytettiin differentiaalivahvistimen vahvistusyhtälöä, matematiikka löytyy liitteenä olevasta kuvasta. Laskettaessa havaittiin, että vastuksen arvojen tulisi olla 100Ω ja 50kΩ. Koska meillä ei kuitenkaan ollut 50 kΩ: n vastusta, käytimme 47 kΩ. Sekä LTSpicen että leipälevyn differentiaalivahvistimen asennus näkyy liitteenä olevassa kuvassa. Differentiaalivahvistin vaatii liitäntälevyn, 1 x 100Ω vastuksen, 6 x 47 kΩ vastuksen, 3 LM741 -operaatiovahvistinta ja runsaasti hyppyjohtoja.

Kuinka testata se?

Kun testaat LTSpicessa ja fyysisellä laitteella, haluat varmistaa, että se tuottaa 1000 vahvistuksen. Tämä tehdään käyttämällä vahvistusyhtälöä gain = Vout/ Vin. Vout on huippu -huipputeho ja Vin on huippu -huipputulo. Esimerkiksi toimintogeneraattorin testaamiseksi haluaisin syöttää piiriin 10 mV huippu-huippu, joten minun pitäisi saada 10 V: n lähtö.

Vaihe 2: Lovisuodatin

Miksi se on välttämätöntä?

Lovisuodatin luodaan melun poistamiseksi. Koska useimmissa rakennuksissa on 60 Hz: n vaihtovirta, joka aiheuttaisi melua piiriin, päätimme tehdä lovisuodattimen, joka vaimentaa signaalin 60 Hz: n taajuudella.

Kuinka rakentaa se?

Lovisuodattimen rakenne perustuu yllä olevaan kuvaan. Yhtälöt vastuiden ja kondensaattoreiden arvojen laskemiseksi on lueteltu edellä. Päätimme käyttää taajuutta 60 Hz ja 0,1 uF kondensaattoreita, koska se on kondensaattorin arvo, joka meillä oli. Yhtälöitä laskettaessa havaitsimme, että R1 & R2 ovat yhtä suuret kuin 37, 549 kΩ ja R3: n arvo on 9021,19 Ω. Voidaksemme luoda nämä arvot piirilevyllemme käytimme 39 kΩ R1: lle ja R2: lle ja 9,1 kΩ R3: lle. Kaiken kaikkiaan lovisuodatin vaatii 1 x 9,1 kΩ vastuksen, 2 x 39 kΩ vastuksen, 3 x 0,1 uF kondensaattorin, 1 LM741 operaatiovahvistimen ja runsaasti hyppyjohtoja. yllä olevassa kuvassa.

Kuinka testata se?

Lokasuodattimen toimivuus voidaan testata tekemällä AC -pyyhkäisy. Kaikkien taajuuksien tulee kulkea suodattimen läpi paitsi 60 Hz. Tämä voidaan testata sekä LTSpice- että fyysisellä piirillä

Vaihe 3: Alipäästösuodatin

Miksi se on välttämätöntä?

Alipäästösuodatin tarvitaan kehon ja meitä ympäröivän huoneen melun vähentämiseksi. Päätettäessä alipäästösuodattimen rajataajuudesta oli tärkeää ottaa huomioon, että syke esiintyy 1–3 Hz: n taajuudella ja EKG: n muodostavat aaltomuodot ovat lähellä 1–50 Hz.

Kuinka rakentaa se?

Päätimme asettaa rajataajuudeksi 60 Hz, jotta voimme silti saada kaikki hyödylliset signaalit mutta myös katkaista tarpeettoman signaalin. Kun määritimme rajataajuuden olevan 70 Hz, päätimme valita kondensaattorin arvon 0,15uF, koska se on sarjamme. Kondensaattorin arvon laskenta näkyy kuvassa. Laskennan tulos oli vastusarvo 17,638 kΩ. Päätimme käyttää 18 kΩ: n vastusta. Alipäästösuodatin vaatii 2 x 18 kΩ vastusta, 2x0,15 uF kondensaattoria, 1 LM741 -operaatiovahvistinta ja runsaasti hyppyjohtoja. Sekä LTSpice- että fyysisen piirin alipäästösuodattimen kaavio löytyy kuvasta.

Kuinka testata se?

Alipäästösuodatin voidaan testata käyttämällä AC-pyyhkäisyä sekä LTSpice- että fyysisessä piirissä. Kun käytät AC -pyyhkäisyä, alla olevien rajataajuuksien pitäisi olla muuttumattomia, mutta raja -arvon yläpuolella olevat taajuudet alkavat suodattaa pois.

Vaihe 4: Suorita projekti loppuun

Kun piiri on valmis, sen pitäisi näyttää yllä olevasta kuvasta! Olet nyt valmis kiinnittämään elektrodit vartaloosi ja näkemään EKG: si! Oskilloskoopin ohella EKG voidaan näyttää myös Arduinolla.