ԷՍԳ միացում `7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

ԷՍԳ -ն թեստ է, որը չափում է սրտի էլեկտրական ակտիվությունը `գրանցելով սրտի ռիթմը և գործունեությունը: Այն աշխատում է ՝ սրտից վերցնելով և կարդալով ազդանշաններ ՝ օգտագործելով էլեկտրասրտագրիչ ապարատին ամրացված լարեր: Այս հրահանգը ցույց կտա ձեզ, թե ինչպես կառուցել մի շրջան, որը գրանցում, զտում և ցուցադրում է սրտի կենսաէլեկտրական ազդանշանը: Սա բժշկական սարք չէ: Սա կրթական նպատակների համար է `միայն մոդելավորված ազդանշանների օգտագործմամբ: Եթե այս սխեման օգտագործում եք ԷՍԳ իրական չափումների համար, համոզվեք, որ միացումն ու գործիքը միացումն օգտագործում են մեկուսացման համապատասխան տեխնիկա:

Այս սխեման պարունակում է երեք տարբեր փուլեր, որոնք միացված են LabView ծրագրով: Գործիքային ուժեղացուցիչի դիմադրողները հաշվարկվել են 975 շահույթով `ապահովելու համար, որ սրտից ստացվող փոքր ազդանշանները դեռ կարող են միացվել: Խազ ֆիլտրը հանում է պատի հոսանքի վարդակից 60 Հց աղմուկը: Passածր անցուղի ֆիլտրը ապահովում է բարձր հաճախականության աղմուկի հեռացումը շղթայից `ազդանշանի ավելի լավ հայտնաբերման համար:

Սույն հրահանգը սկսելուց առաջ օգտակար կլիներ ծանոթանալ uA741 ընդհանուր նպատակի գործառնական ուժեղացուցիչին: Op-amp- ի տարբեր կապումներն ունեն տարբեր նպատակներ, և սխեման չի աշխատի, եթե դրանք միացված են սխալ: Սխալները հացաթղթին սխալ կապելը նույնպես հեշտ միջոց է տապակել օպերատորը և այն դարձնել ոչ ֆունկցիոնալ: Ստորև բերված հղումը պարունակում է սխեմա, որն օգտագործվում է այս հրահանգի մեջ op-amps- ի համար:

Պատկերի աղբյուր ՝

Քայլ 1: Հավաքեք նյութեր

Ֆիլտրի բոլոր 3 փուլերի համար անհրաժեշտ նյութեր.

• Օսցիլոսկոպ
• Ֆունկցիայի գեներատոր
• Սնուցման աղբյուր (+15V, -15V)
• Առանց զոդման տախտակ
• Բանանի տարբեր մալուխներ և ալիգատորների ամրակներ
• ԷԿԳ էլեկտրոդի կպչուն պիտակներ
• Տարբեր ցատկող լարեր

Գործիքների ուժեղացուցիչ.

• 3 օպերատոր (uA741)

• Ռեզիստորներ.

  • 1 կΩ x 3
  • 12 kΩ x 2
  • 39 kΩ x 2

Խազ զտիչ.

• 1 օպերատոր (uA741)

• Ռեզիստորներ.

  • 1.6 kΩ x 2
  • 417 kΩ

• Կոնդենսատորներ:

  • 100 nF x 2
  • 200 nF

Passածր փոխանցման զտիչ.

• 1 Op-Amp (uA741)

• Ռեզիստորներ.

  • 23.8 kΩ
  • 43 kΩ

• Կոնդենսատորներ:

  • 22 nF
  • 47 nF

Քայլ 2: Կառուցեք գործիքավորման ուժեղացուցիչ

Կենսաբանական ազդանշանները հաճախ միայն լարում են 0.2 -ից 2 մՎ լարման միջև [2]: Այս լարումները չափազանց փոքր են օսլիլոսկոպի վրա վերլուծելու համար, ուստի մեզ անհրաժեշտ էր ուժեղացուցիչ կառուցել:

Ձեր սխեման կառուցվելուց հետո փորձարկեք `համոզվելու համար, որ այն ճիշտ է աշխատում` չափելով Vout- ում լարումը (վերևում պատկերված է որպես 2 -րդ հանգույց): Մենք օգտագործեցինք ֆունկցիայի գեներատորը ՝ 20 մՎ մուտքային ամպլիտուդային լարման սինուսային ալիք ուղարկելու մեր գործիքավորման ուժեղացուցիչին: Այս ամենից շատ հեռու ձեզ չի տա ձեր փնտրած արդյունքները, քանի որ օպտիկական ուժեղացուցիչները ստանում էին միայն որոշակի հզորություն -15 և +15 Վ: Համեմատեք գործառույթի գեներատորի ելքը ձեր գործիքային ուժեղացուցիչի ելքին և փնտրեք 1000 Վ -ի մոտ շահույթ (Vout/Vin- ը պետք է լինի շատ մոտ 1000):

Խորհուրդ անսարքությունների վերացման համար. Համոզվեք, որ բոլոր դիմադրիչները գտնվում են kΩ տիրույթում:

[2] «Բարձր արդյունավետության էլեկտրասրտագրություն (ԷՍԳ) ազդանշանի կոնդիցիոներ | Կրթություն | Անալոգային սարքեր »: [Առցանց]: Հասանելի է ՝ https://www.analog.com/hy/education/education-library/articles/high-perf-electrocardiogram-signal-conditioning.html: [Հասանելի է ՝ 10-դեկ -2017]:]

Քայլ 3: Կառուցեք Notch զտիչ

Մեր խազ ֆիլտրը նախատեսված էր 60 Հց հաճախականությունը զտելու համար: Մենք ցանկանում ենք մեր ազդանշանից զտել 60 Հց -ը, քանի որ դա էլեկտրական վարդակներում հայտնաբերվող փոփոխական հոսանքի հաճախականությունն է:

Խափանման ֆիլտրը փորձարկելիս չափեք մուտքի և ելքի գրաֆիկների միջև պիկ-գագաթ հարաբերակցությունը: 60 Հց հաճախականությամբ պետք է լինի -20 դԲ հարաբերություն կամ ավելի լավ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ -20 դԲ -ում ելքային լարումը ըստ էության 0 Վ է, ինչը նշանակում է, որ դուք հաջողությամբ զտել եք ազդանշանը 60 Հց հաճախականությամբ: Փորձարկեք նաև 60 Հց հաճախականությունները `համոզվելու համար, որ այլ հաճախականություններ պատահաբար չեն զտվում:

Խնդիրների վերացման խորհուրդ. Եթե դուք չեք կարող ստանալ ճշգրիտ -20 դԲ 60 Հց հաճախականությամբ, ընտրեք մեկ դիմադրիչ և մի փոքր փոխեք այն, մինչև ցանկալի արդյունքների հասնելը: Մենք պետք է խաղայինք R2 արժեքով, մինչև չստացանք մեր ուզած արդյունքները:

Քայլ 4: Կառուցեք ցածր փոխանցման զտիչ

Մեր ցածր անցման ֆիլտրը նախագծված էր 150 Հց հաճախականությամբ: Մենք ընտրեցինք այս անջատումը, քանի որ ԷՍԳ -ի ախտորոշման ամենալայն միջակայքը 0,05 Հց - 150 Հց է ՝ ենթադրելով անշարժ և ցածր աղմուկի միջավայր [3]: Ածր անցուղի ֆիլտրը կարողանում է ազատվել մկաններից կամ մարմնի այլ մասերից եկող բարձր հաճախականության աղմուկից [4]:

Այս սխեման փորձարկելու համար, որպեսզի այն ճիշտ աշխատի, չափեք Vout- ը (սխեմայի գծապատկերում նշված է որպես հանգույց 1): 150 Հց հաճախականությամբ ելքային ազդանշանի ամպլիտուդը պետք է լինի 0.7 անգամ մուտքային ազդանշանի ամպլիտուդից: Մենք օգտագործեցինք 1 Վ մուտքային ազդանշան, որպեսզի կարողանանք հեշտությամբ տեսնել, որ մեր ելքը պետք է լինի 0.7 ՝ 150 Հց հաճախականությամբ:

Խնդիրների վերացման խորհուրդներ. Քանի դեռ ձեր անջատման հաճախականությունը 150 Հց -ից մի քանի Հց -ի սահմաններում է, ձեր միացումը դեռ պետք է աշխատի: Մեր անջատումը ավարտվեց 153 Հց: Կենսաբանական ազդանշանների տիրույթը մի փոքր կտատանվի մարմնում, քանի դեռ մի քանի Հց -ից ավելի անջատված չեք, ձեր միացումը դեռ պետք է աշխատի:

[3] «ԷՍԳ զտիչներ | MEDTEQ »: [Առցանց]: Հասանելի է ՝ https://www.medteq.info/med/ECGFilters: [Մուտք `10-դեկ -2017]:

[4] K. L. Venkatachalam, J. E. Herbrandson, and S. J. Asirvatham, “Signals and Signal Processing for Electrophysiologist: Part I: Electrogram Acquisition”, Circ. Առիթմիա Էլեկտրոֆիզիոլ., Հատ. 4, ոչ 6, էջ 965–973, դեկտեմբեր 2011:

Քայլ 5: Ստեղծեք LabView ծրագիր

[5] «BME 305 Design Lab Project» (2017 թվականի աշուն):

Այս labview բլոկ -դիագրամը նախատեսված է ծրագրով անցնող ազդանշանը վերլուծելու, ԷԿԳ գագաթներ հայտնաբերելու, գագաթների միջև եղած ժամանակային տարբերությունը հավաքելու և BPM- ի մաթեմատիկական հաշվարկի համար: Այն նաև թողարկում է ԷՍԳ ալիքի ձևի գրաֆիկը:

Քայլ 6: Միացրեք բոլոր երեք փուլերը

Միացրեք բոլոր երեք սխեմաները շարքով ՝ սարքի ուժեղացուցիչի ելքը միացնելով խազ ֆիլտրի մուտքին, իսկ խազ ֆիլտրի ելքը ՝ ցածր անցման ֆիլտրի մուտքին: Միացրեք ցածր փոխանցման ֆիլտրի ելքը DAQ օգնականին և միացրեք DAQ օգնականը համակարգչին: Շղթաներն իրար միացնելիս համոզվեք, որ յուրաքանչյուր տախտակի համար նախատեսված հոսանքի ժապավենները միացված են, և հողային շերտերը բոլորը միացված են միևնույն գրունտային տերմինալին:

Գործիքային ուժեղացուցիչում երկրորդ op-amp- ը պետք է անհիմն լինի, որպեսզի փորձարկվողին միացված երկու էլեկտրոդի լարերը կարողանան այդ ֆիլտրի առաջին փուլում միանալ տարբեր op-amp- ին:

Քայլ 7: Ստացեք ազդանշաններ մարդու փորձարկման առարկայից

Յուրաքանչյուր դաստակի վրա պետք է տեղադրվի մեկ էլեկտրոդի կպչուն, իսկ մեկը `կոճին` գետնին: Օգտագործեք ալիգատորային սեղմակներ `դաստակի երկու էլեկտրոդները միացնելու համար գործիքավորման ուժեղացուցիչի և կոճը` գետնին: Պատրաստ լինելուց հետո կտտացրեք «գործարկել» LabView ծրագրին և էկրանին տեսեք ձեր սրտի զարկերի հաճախականությունը և ԷՍԳ -ն: