BME 305 EEG: 4 vaihetta

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-23 14:41

Elektroenkefalogrammi (EEG) on laite, jota käytetään kohteen sähköisen aivotoiminnan mittaamiseen. Nämä testit voivat olla erittäin hyödyllisiä eri aivosairauksien diagnosoinnissa. Kun yrität tehdä EEG: tä, sinun on pidettävä mielessä eri parametrit ennen toimivan piirin luomista. Yksi asia aivotoiminnan lukemisessa päänahasta on se, että jännite on hyvin pieni, joka voidaan todella lukea. Normaali alue aikuisen aivoaallolle on noin 10 uV - 100 uV. Tällaisen pienen tulojännitteen vuoksi piirin kokonaislähdössä on oltava suuri vahvistus, mieluiten yli 10 000 kertaa tulosta. Toinen asia, joka on pidettävä mielessä EEG: tä luotaessa, on se, että tyypilliset aallot, jotka tulostamme, vaihtelevat 1 Hz: stä 60 Hz: iin. Tämän tietäessä on oltava erilaisia suodattimia, jotka vaimentavat kaikki ei -toivotut taajuudet kaistanleveyden ulkopuolella.

Tarvikkeet

-LM741 -operaatiovahvistin (4)

-8,2 kOhm vastus (3)

-820 ohmin vastus (3)

-100 ohmin vastus (3)

-15 kOhm vastus (3)

-27 kOhm vastus (4)

-0,1 uF kondensaattori (3)

-100 uF kondensaattori (1)

-Leipälauta (1)

-Arduino -mikrokontrolleri (1)

-9V paristot (2)

Vaihe 1: Instrumentation Amplifier

Ensimmäinen askel EEG: n luomisessa on luoda oma instrumentointivahvistin (INA), jota voidaan käyttää kahden eri signaalin vastaanottamiseen ja vahvistetun signaalin lähettämiseen. INA sai inspiraationsa LT1101: stä, joka on yleinen instrumenttivahvistin, jota käytetään signaalien erottamiseen. Käyttämällä kahta LM741 -operaatiovahvistintasi voit luoda INA: n käyttämällä yllä olevassa kytkentäkaaviossa annettuja eri suhteita. Voit kuitenkin käyttää vaihtelua näistä suhteista ja silti saada saman tuloksen, jos suhde on samanlainen. Tätä piiriä varten suosittelemme käyttämään 100 ohmin vastusta R: lle, 820 ohmin vastusta 9R: lle ja 8,2 kOhm: n vastusta 90R: lle. Käyttämällä 9 V: n paristoja voit käyttää operaatiovahvistimia. Asettamalla yksi 9 V: n akku V+ -tappia varten ja toinen 9 V: n akku siten, että se syöttää -9 V: n V -nastaan. Tämän instrumentointivahvistimen pitäisi antaa sinulle 100 -vahvistus.

Vaihe 2: Suodatus

Kun tallennat biologisia signaaleja, on tärkeää pitää mielessä alue, josta olet kiinnostunut, ja mahdolliset melulähteet. Suodattimet voivat auttaa ratkaisemaan tämän. Tätä piirin suunnittelua varten käytetään kaistanpäästösuodatinta ja aktiivista lovesuodatinta tämän saavuttamiseksi. Tämän vaiheen ensimmäinen osa koostuu ylipäästösuodattimesta ja sitten alipäästösuodattimesta. Tämän suodattimen arvot ovat taajuusalueella 0,1 Hz - 55 Hz, joka sisältää kiinnostavan EEG -signaalin taajuusalueen. Tämä suodattaa halutun alueen ulkopuolelta tulevat signaalit. Jännitteen seuraaja istuu sitten kaistan kulun jälkeen ennen lovisuodatinta varmistaakseen, että lovisuodattimen lähtöjännite on alhainen. Lovisuodatin on asetettu suodattamaan kohinaa 60 Hz: n taajuudella vähintään -20dB: n signaalin vähenemisen vuoksi, koska sen taajuudella on suuria kohinavääristymiä. Lopuksi toinen jännitteen seuraaja tämän vaiheen loppuun saattamiseksi.

Vaihe 3: Käänteinen toimintavahvistin

Tämän piirin viimeinen vaihe koostuu ei-invertoivasta vahvistimesta suodatetun signaalin lisäämiseksi 1-2 V: n alueelle noin 99. vahvistuksella. Aivoaaltojen erittäin pienen tulosignaalin voimakkuuden vuoksi tämä viimeinen vaihe on tarvitaan tuottamaan lähtöaaltomuoto, joka on helppo näyttää ja ymmärtää mahdolliseen ympäristön kohinaan verrattuna. On myös huomattava, että DC-offset ei-invertoivista vahvistimista on normaali ja se on otettava huomioon analysoitaessa ja näytettäessä lopputulosta.

Vaihe 4: Analoginen digitaaliseen muuntamiseen

Kun koko piiri on valmis, analoginen signaali, jonka vahvistimme koko piirissä, on digitoitava. Onneksi, jos käytät arduino -mikrokontrolleria, siinä on jo sisäänrakennettu analoginen digitaalimuunnin (ADC). Kun voit lähettää piirisi mille tahansa kuudesta arduinoon sisäänrakennetusta analogisesta nastasta, voit koodata oskilloskoopin mikrokontrolleriin. Yllä olevassa koodissa luemme analogisen aaltomuodon ja muunnamme sen digitaalilähdöksi analogisella A0 -nastalla. Myös asioiden lukemisen helpottamiseksi sinun on muunnettava jännite välillä 0 - 1023 alueeseen 0 V - 5 V.