Հեշտ ավտոմատացված ԷՍԳ (1 ուժեղացուցիչ, 2 զտիչ) ՝ 7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Էլեկտրասրտագրությունը (ԷՍԳ) չափում և ցուցադրում է սրտի էլեկտրական ակտիվությունը ՝ օգտագործելով մաշկի վրա տեղադրված տարբեր էլեկտրոդներ: ԷՍԳ -ն կարող է ստեղծվել գործիքավորման ուժեղացուցիչի, խազի ֆիլտրի և ցածր անցման ֆիլտրի միջոցով: Վերջապես, ֆիլտրացված և ուժեղացված ազդանշանը կարող է պատկերացվել LabView ծրագրաշարի միջոցով: LabView- ը նաև օգտագործում է ազդանշանի մուտքային հաճախականությունը `հաշվարկելու մարդու առարկայի սրտի բաբախյունը: Կառուցված գործիքավորման ուժեղացուցիչը հաջողությամբ վերցրեց մարմնի փոքր ազդանշանը և ուժեղացրեց այն 1 Վ -ի, այնպես որ այն կարող է դիտվել համակարգչում ՝ օգտագործելով LabView- ը: Notանապարհային և ցածր անցման ֆիլտրերը հաջողությամբ նվազեցրին էներգիայի աղբյուրներից 60 Հց աղմուկը և 350 Հց -ից բարձր ազդանշանների միջամտությունը: Հանգստի ժամանակ սրտի բաբախյունը չափվել է 75 րոպե / րոպե, իսկ 137 զ / րոպե `հինգ րոպե ինտենսիվ վարժությունից հետո: Կառուցված ԷԿԳ -ն կարողացավ չափել սրտի զարկերը իրատեսական արժեքներով և պատկերացնել տիպիկ ԷԿԳ ալիքի ձևի տարբեր բաղադրիչները: Ապագայում այս ԷՍԳ -ն կարող է բարելավվել ՝ փոխելով խազի ֆիլտրի պասիվ արժեքները `60 Հց -ի շուրջ ավելի շատ աղմուկ նվազեցնելու համար:

Քայլ 1: Ստեղծեք գործիքավորման ուժեղացուցիչ

Ձեզ հարկավոր կլինի. LTSpice (կամ միացումի արտացոլման այլ ծրագրակազմ)

Գործիքների ուժեղացուցիչը ստեղծվել է ազդանշանի չափը մեծացնելու համար, որպեսզի այն տեսանելի լինի և թույլ տա վերլուծել ալիքի ձևը:

R1 = 3.3k ohms, R2 = 33k ohms, R3 = 1k ohms, R4 = 48 ohms- ի միջոցով ձեռք է բերվում X- ի շահույթ: Շահույթ = -R4/R3 (1+R2/R1) = -47k/1k (1- (33k/3.3k)) = -1008

Քանի որ վերջնական օպերատորում ազդանշանը մտնում է շրջադարձային փին, շահույթը 1008 է: Այս դիզայնը ստեղծվել է LTSpice- ում, այնուհետև մոդելավորվել է 1 -ից 1 կՀց հաճախականությամբ AC հոսքով ՝ մեկ տասնամյակում 100 միավոր սինուսային ալիքի մուտքի համար ՝ 1 Վ լարման ամպլիտուդով:.

Մենք ստուգեցինք, որ մեր շահույթը նմանատիպ նպատակային շահույթ էր: Գրաֆիկից մենք գտանք Gain = 10^(60/20) = 1000, որը բավական մոտ է 1008 մեր նպատակային շահույթին:

Քայլ 2: Ստեղծեք Notch զտիչ

Ձեզ հարկավոր կլինի. LTSpice (կամ շրջանագծի արտացոլման այլ ծրագրակազմ)

Խազ ֆիլտրը ցածրորակ ֆիլտրի որոշակի տեսակ է, որին հաջորդում է բարձր փոխանցման զտիչը `որոշակի հաճախականությունը վերացնելու համար: Notանապարհային զտիչ է օգտագործվում բոլոր էլեկտրոնային սարքերի կողմից արտադրվող աղմուկը վերացնելու համար, որը առկա է 60 Հց հաճախականությամբ:

Պասիվ արժեքները հաշվարկվել են. C =.1 uF (արժեքը ընտրված է) 2C =.2 uF (օգտագործվում է.22 uF կոնդենսատոր)

Օգտագործվելու է AQ 8 գործակից ՝ R1 = 1/(2*Q*2*pi*f*C) = 1/(2*8*2*3.14159*60*.1E-6) = 1.66 kOhm (1.8 kOhm օգտագործվել է) R2 = 2Q/(2*pi*f*C) = (2*8)/(60 Hz*2*3.14159*.1E-6 F) = 424 kOhm (390 kOhm + 33 kOhm = 423 kOhm էր օգտագործված) Լարման բաժին. Rf = R1 * R2 / (R1 + R2) = 1.8 kOhm * 423 kOhm / (1.8 kOhm + 423 kOhm) = 1.79 kOhm (օգտագործվել է 1.8 kOhm)

Այս զտիչի դիզայնը ունի 1 շահույթ, ինչը նշանակում է, որ ուժեղացուցիչ հատկություններ չկան:

Պասիվ արժեքները միացնելը և LTSpice- ի վրա մոդելավորումը AC Sweep- ով և 0.1 Վ սինուս ալիքի մուտքային ազդանշանով, 1 ԿՀց հաճախականությամբ AC հաճախականությամբ, հանգեցնում է կցված հատվածի գծապատկերին:

Մոտ 60 Հց հաճախականությամբ ազդանշանը հասնում է իր ամենացածր լարման: Ֆիլտրը հաջողությամբ հեռացնում է 60 Հց աղմուկը 0,01 Վ աննկատ լարման և ապահովում 1 շահույթ, քանի որ մուտքային լարումը կազմում է.1 Վ:

Քայլ 3: Ստեղծեք ցածր փոխանցման զտիչ

Ձեզ հարկավոր կլինի. LTSpice (կամ միացումի արտացոլման այլ ծրագրակազմ)

Passածր անցման ֆիլտր ստեղծվեց `հեռացնելու այն ազդանշանները, որոնք գերազանցում են հետաքրքրության շեմը, որը կպարունակի ԷՍԳ ազդանշանը: Հետաքրքրության շեմը 0-350 Հց -ի սահմաններում էր:

Կոնդենսատորի արժեքը ընտրվել է.1 uF: Պահանջվող դիմադրությունը հաշվարկվում է 335 Հց բարձր անջատման հաճախականության համար ՝ C = 0.1 uF R = 1/(2pi*0.1*(10^-6)*335 Հց) = 4.75 kOhm (օգտագործվել է 4.7 kOhm)

Պասիվ արժեքները միացնելը և LTSpice- ի վրա մոդելավորումը AC Sweep- ով և 0.1 Վ սինուս ալիքի մուտքային ազդանշանով, 1 ԿՀց հաճախականությամբ AC հաճախականությամբ, հանգեցնում է կցված հատվածի գծապատկերին:

Քայլ 4. Ստեղծեք միացում Breadboard- ի վրա

Ձեզ հարկավոր կլինի ՝ տարբեր արժեքների դիմադրիչներ, տարբեր արժեքների կոնդենսատորներ, UA 471 գործառնական ուժեղացուցիչներ, ցատկող մալուխներ, տախտակ, միացման մալուխներ, սնուցման աղբյուր կամ 9 Վ մարտկոց

Այժմ, երբ դուք մոդելավորեցիք ձեր միացումը, ժամանակն է այն կառուցել հացահատիկի վրա: Եթե դուք չունեք թվարկված ճշգրիտ արժեքներ, օգտագործեք եղածը կամ միացրեք ռեզիստորներն ու կոնդենսատորները `անհրաժեշտ արժեքները կազմելու համար: Հիշեք, որ ձեր հացի տախտակը միացրեք 9 Վոլտ մարտկոցով կամ DC սնուցման աղբյուրով: Յուրաքանչյուր op amp- ի համար անհրաժեշտ է դրական և բացասական լարման աղբյուր:

Քայլ 5: Կարգավորեք LabView Environment- ը

Ձեզ հարկավոր է ՝ LabView ծրագրակազմ, համակարգիչ

Ալիքի ձևի ցուցադրումը և սրտի զարկերի հաշվարկը ավտոմատացնելու համար օգտագործվել է LabView- ը: LabView- ը ծրագիր է, որն օգտագործվում է տվյալների արտացոլման և վերլուծության համար: ԷԿԳ սխեմայի ելքը LabView- ի մուտքն է: Տվյալները մուտքագրվում, գծագրվում և վերլուծվում են ստորև ներկայացված բլոկ -դիագրամի հիման վրա:

Նախ, DAQ օգնականը միացումից վերցնում է անալոգային ազդանշանը: Նմուշառման հրահանգները տեղադրված են այստեղ: Նմուշառման արագությունը եղել է 1k նմուշ վայրկյանում, իսկ միջակայքը ՝ 3k ms, հետևաբար ալիքի ձևի գրաֆիկում տեսած ժամանակային միջակայքը 3 վայրկյան է: Waveform Graph- ը տվյալներ է ստացել DAQ օգնականից, այնուհետև դրանք տեղադրում է առջևի վահանակի պատուհանում: Բլոկ -դիագրամի ստորին հատվածը ներառում է սրտի հաճախության հաշվարկը: Սկզբում չափվում են ալիքի առավելագույնը և նվազագույնը: Այնուհետև, ամպլիտուդիայի այս չափումները օգտագործվում են որոշելու համար, թե արդյոք տեղի են ունենում գագաթներ, որոնք սահմանված են որպես առավելագույն ամպլիտուդի 95% -ը, և եթե այո, ապա գրանցվում է ժամանակը: Երբ գագաթները հայտնաբերվում են, ամպլիտուդը և ժամանակային պահը պահվում են զանգվածներում: Այնուհետև գագաթների/ վայրկյանների թիվը փոխակերպվում է րոպեների և ցուցադրվում առջևի վահանակի վրա: Առջեւի վահանակը ցույց է տալիս ալիքի ձեւը եւ զարկը մեկ րոպեում:

Շղթան միացված էր LabVIEW- ին National Instruments ADC- ի միջոցով, ինչպես ցույց է տրված վերևում նկարում: Ֆունկցիայի գեներատորը, որը արտադրում էր մոդելավորված ԷՍԳ ազդանշանը, մուտքագրվում էր ADC- ի մեջ, որը տվյալները փոխանցում էր LabView- ին գրաֆիկացման և վերլուծության համար: Բացի այդ, երբ BPM- ը հաշվարկվել է LabVIEW- ում, Թվային ցուցիչն օգտագործվել է դիմումի առջևի վահանակի վրա այդ արժեքը տպելու համար ալիքի ձևի գրաֆիկի կողքին, ինչպես երևում է նկար 2 -ում:

Քայլ 6: Փորձարկեք սխեման `օգտագործելով գործառույթի գեներատորը

Ձեզ հարկավոր կլինի. Միացում տախտակի վրա, միացման մալուխներ, սնուցման աղբյուր կամ 9 Վ մարտկոց, National Instruments ADC, LabView Software, համակարգիչ

LabView գործիքավորումը փորձարկելու համար մոդելավորված ԷՍԳ -ն մուտքագրվում էր շղթա, իսկ սխեմայի ելքը միանում էր LabView- ին National Instruments ADC- ի միջոցով: Սկզբում 20mVpp ազդանշան 1 Հց -ով մուտքագրվեց շղթա `նմանեցնելով հանգստացող սրտի բաբախումը: LabView- ի առջևի վահանակը ներկայացված է ստորև ներկայացված պատկերում: P, T, U ալիքը և QRS համալիրը բոլորը տեսանելի են: BMP- ը ճիշտ հաշվարկված է և ցուցադրվում է թվային ցուցիչով: Շղթայի միջոցով կա մոտ 8 Վ/0,02 Վ = 400 շահույթ, որը նման է այն, ինչ մենք տեսանք, երբ միացումն ամրացվեց օսլիլոսկոպին: LabView- ում արդյունքի նկարը կցված է: Հաջորդը, օրինակ ՝ վարժությունների ժամանակ սրտի բարձրացված բաբախյունը նմանեցնելու համար, 20 մՎպ ազդանշան 2 Հց հաճախականությամբ մուտքագրվեց շրջան: Թեստի հետ համեմատելի օգուտ կար հանգստի սրտի բաբախյունից: Ալիքի ձևի ներքևում երևում է, որ այն նույն բոլոր մասերն ունի, ինչ նախկինում, ավելի արագ: Սրտի հաճախությունը հաշվարկվում և ցուցադրվում է թվային ցուցիչով, և մենք տեսնում ենք ակնկալվող 120 BPM:

Քայլ 7: Մարդկային սուբյեկտի միջոցով փորձարկել շրջանը

Ձեզ հարկավոր է. Միացում տախտակի վրա, միացման մալուխներ, սնուցման աղբյուր կամ 9 Վ մարտկոց, National Instruments ADC, LabView Software, համակարգիչ, էլեկտրոդներ (առնվազն երեք), մարդու առարկա

Ի վերջո, շղթան փորձարկվում էր մարդու առարկայի միջոցով ԷՍԳ տանում դեպի LabView մուտք գործող շղթայի և ելքի միացում: Իրական ազդանշան ստանալու համար առարկայի վրա տեղադրվել է երեք էլեկտրոդ: Էլեկտրոդներ տեղադրվեցին ինչպես դաստակի, այնպես էլ աջ կոճի վրա: Աջ դաստակը դրական մուտք էր, ձախը ՝ բացասական, իսկ կոճը ՝ գետնին: Կրկին տվյալները մշակման համար մուտքագրվեցին LabView: Էլեկտրոդի կոնֆիգուրացիան կցված է որպես նկար:

Նախ ցուցադրվեց և վերլուծվեց առարկայի ԷԿԳ ազդանշանը: Հանգստի ժամանակ հետազոտվողի սրտի բաբախյունը մոտ 75 րոպե / րոպե էր: Հետո առարկան 5 րոպե մասնակցեց ինտենսիվ ֆիզիկական ակտիվության: Առարկան նորից միացվեց, և բարձրացված ազդանշանը ձայնագրվեց: Գործունեությունից հետո սրտի բաբախյունը կազմել է մոտ 137 րոպե / րոպե: Այս ազդանշանն ավելի փոքր էր և ավելի շատ աղմուկ ուներ: Էլեկտրոդներ տեղադրվեցին ինչպես դաստակի, այնպես էլ աջ կոճի վրա: Աջ դաստակը դրական մուտք էր, ձախը ՝ բացասական, իսկ կոճը ՝ գետնին: Կրկին տվյալները մուտքագրվեցին LabView- ի մեջ `մշակման համար:

Միջին անձը ունի մոտ 1 մՎ ԷԿԳ ազդանշան: Մեր ակնկալվող շահույթը մոտ 1000 էր, հետևաբար մենք ակնկալում էինք ելքային լարման 1 Վ: Հանգիստ ձայնագրությունից, որը երևում է XX պատկերում, QRS համալիրի ամպլիտուդը մոտավորապես (-0.7)-(-1.6) = 0.9 Վ է: Սա առաջացնում է 10% սխալ: (1-0.9)/1*100 = 10% Ստանդարտ մարդու սրտի բաբախյունը 60 է, չափվածը `մոտ 75, դա առաջացնում է | 60-75 |*100/60 = 25% սխալ: Ստանդարտ մարդու սրտի բաբախյունը 120 է, չափվածը `մոտ 137, դա առաջացնում է | 120-137 |*100/120 = 15% սխալ:

Շնորհավոր! Դուք այժմ կառուցել եք ձեր սեփական ավտոմատացված ԷՍԳ -ն: