Պարզ ԷՍԳ ձայնագրման միացում և LabVIEW սրտի զարկերի մոնիտոր `5 քայլ

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

«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»:

Healthամանակակից առողջապահության ամենահիմնական ասպեկտներից մեկը ԷՍԳ -ի կամ էլեկտրասրտագրության միջոցով սրտի ալիքը գրավելու ունակությունն է: Այս տեխնիկան օգտագործում է մակերևույթի էլեկտրոդներ `սրտից արտանետվող տարբեր էլեկտրական նախշերը չափելու համար, այնպես որ ելքը կարող է օգտագործվել որպես ախտորոշիչ գործիք` սրտի և թոքերի հիվանդությունների ախտորոշման համար, ինչպիսիք են տախիկարդիայի տարբեր ձևերը, ճյուղերի բլոկը և հիպերտրոֆիան: Այս պայմանները ախտորոշելու համար ելքային ալիքի ձևը համեմատվում է սովորական ԷՍԳ ազդանշանի հետ:

ԷՍԳ ալիքի ձևը ձեռք բերող համակարգ ստեղծելու համար նախ պետք է ուժեղացնել ազդանշանը, այնուհետև համապատասխան զտել ՝ աղմուկը հեռացնելու համար: Դա անելու համար կարող է կառուցվել եռաստիճան միացում ՝ օգտագործելով OP ուժեղացուցիչներ:

Այս հրահանգը կտրամադրի անհրաժեշտ տեղեկատվությունը նախագծելու, այնուհետև կառուցելու համար մի պարզ միացում, որը կարող է մակերեսային էլեկտրոդների միջոցով գրանցել ԷՍԳ ազդանշան, այնուհետև այդ ազդանշանը զտել հետագա մշակման և վերլուծության համար: Բացի այդ, այս Ուղեցույցում կարտահայտվի մեկ ազդանշան, որն օգտագործվում է այդ ազդանշանը վերլուծելու համար `սխեմայի ելքի գրաֆիկական ներկայացում ստեղծելու համար, ինչպես նաև ԷՍԳ ալիքի ձևի միացումից սրտի բաբախման հաշվարկման մեթոդ:

Նշում. Յուրաքանչյուր փուլ նախագծելիս անպայման կատարեք AC մաքրում ինչպես փորձարարական, այնպես էլ մոդելավորման միջոցով `ապահովելու շրջանի ցանկալի պահվածքը:

Քայլ 1. Նախագծեք և կառուցեք գործիքավորման ուժեղացուցիչ

ԷՍԳ -ի այս սխեմայի առաջին փուլը գործիքավորման ուժեղացուցիչն է, որը բաղկացած է երեք OP ուժեղացուցիչից: Առաջին երկու OP ուժեղացուցիչները բուֆերային մուտքեր են, որոնք այնուհետև սնվում են երրորդ OP ուժեղացուցիչի մեջ, որը գործում է որպես դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչ: Մարմնից ստացվող ազդանշանները պետք է բուֆերացված լինեն, հակառակ դեպքում ելքը կնվազի, քանի որ մարմինը չի կարող ապահովել շատ հոսանք: Դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչը վերցնում է տարբերությունը երկու մուտքային աղբյուրների միջև `չափելի պոտենցիալ տարբերություն ապահովելու համար, միևնույն ժամանակ չեղյալ համարելով ընդհանուր աղմուկը: Այս փուլը նույնպես ունի 1000 շահույթ ՝ ուժեղացնելով բնորոշ մՎ -ն ավելի ընթեռնելի լարման:

Գործիքային ուժեղացուցիչի համար սխեմայի 1000 -ի շահույթը հաշվարկվում է ցուցադրված հավասարումներով: Գործիքային ուժեղացուցիչի 1 -ին փուլի շահույթը հաշվարկվում է (2) -ով, իսկ գործիքավորման ուժեղացուցիչի 2 -րդ փուլի շահույթը `(3) -ով: K1- ը և K2- ը հաշվարկվել են այնպես, որ նրանք միմյանցից չտարբերվեն ավելի քան 15 արժեքով:

1000 -ի օգուտ ստանալու համար K1- ը կարող է սահմանվել 40, իսկ K2- ը `25 -ի: Ռեզիստորի արժեքները կարելի է հաշվարկել, բայց գործիքավորման այս ուժեղացուցիչն օգտագործում է ստորև նշված ռեզիստորի արժեքները.

R1 = 40 kΩ

R2 = 780 kΩ

R3 = 4 kΩ

R4 = 100 kΩ

Քայլ 2. Նախագծեք և կառուցեք Notch զտիչը

Հաջորդ փուլը մի խազ ֆիլտր է, որը հեռացնում է հոսանքի վարդակից եկող 60 Հց ազդանշանը:

Theեղքման ֆիլտրում R1- ի դիմադրության արժեքը հաշվարկվում է (4) -ով, R2- ի արժեքը (5) -ով, իսկ R3- ի արժեքը (6 -ով): Շղթայի որակի գործոնը ՝ Q, սահմանվել է 8, քանի որ դա տալիս է սխալի ողջամիտ սահման ՝ իրատեսորեն ճշգրիտ լինելով: Q արժեքը կարող է հաշվարկվել (7) -ով: Խազի ֆիլտրի վերջին կառավարման հավասարումը օգտագործվում է թողունակության հաշվարկման համար և նկարագրված է (8) -ով: Բացի 8 -ի որակի գործակիցից, խազի զտիչն ուներ դիզայնի այլ բնութագրեր: Այս զտիչը նախատեսված է 1 շահույթ ունենալու համար, որպեսզի չփոխի ազդանշանը, մինչդեռ հեռացնում է 60 Հց ազդանշանը:

Ըստ այդ հավասարումների ՝ R1 = 11.0524 kΩ, R2 = 2.829 MΩ, R3 = 11.009 kΩ և C1 = 15 nF

Քայլ 3. Նախագծեք և կառուցեք 2-րդ կարգի Butterworth Low-Pass ֆիլտրը

Վերջնական փուլը ցածր անցողիկ զտիչ է `հեռացնելու բոլոր ազդանշանները, որոնք կարող են առաջանալ ԷՍԳ ալիքի ամենաբարձր հաճախականությունից, ինչպես, օրինակ, WiFi աղմուկը և շրջակա միջավայրի այլ ազդանշաններ, որոնք կարող են շեղել հետաքրքրության ազդանշանը: Այս փուլի համար -3 դԲ կետը պետք է լինի մոտ կամ մոտ 150 Հց, քանի որ ԷՍԳ ալիքի մեջ առկա ազդանշանների ստանդարտ տիրույթը տատանվում է 0.05 Հց -ից մինչև 150 Հց:

Orderածր անցումային երկրորդ կարգի Բաթերվորթ ֆիլտրը նախագծելիս, սխեման կրկին սահմանվում է 1-ի շահումով, ինչը թույլ տվեց ավելի պարզ սխեմայի նախագծում: Լրացուցիչ հաշվարկներ կատարելուց առաջ կարևոր է նշել, որ ցածր անցման ֆիլտրի ցանկալի անջատման հաճախականությունը սահմանվել է 150 Հց: Ամենահեշտն է սկսել 2, C2 կոնդենսատորի արժեքը հաշվարկելուց, քանի որ այս արժեքից են կախված այլ հավասարումներ: C2- ը կարելի է հաշվարկել (9) -ով: Ելնելով C2- ի հաշվարկումից, C1- ը կարող է հաշվարկվել (10) -ով: Այս ցածր անցման ֆիլտրի դեպքում a և b գործակիցները սահմանվում են, որտեղ a = 1.414214, և b = 1. R1- ի դիմադրության արժեքը հաշվարկվում է (11) -ով, իսկ R2- ի դիմադրության արժեքը `(12) -ով:.

Օգտագործվել են հետևյալ արժեքները.

R1 = 13.842kΩ

R2 = 54.36kΩ

C1 = 38 nF

C1 = 68 nF

Քայլ 4. Տեղադրեք LabVIEW ծրագիրը, որն օգտագործվում է տվյալների ձեռքբերման և վերլուծության համար

Հաջորդիվ, LabView համակարգչային ծրագիրը կարող է օգտագործվել առաջադրանք ստեղծելու համար, որը կստեղծի ԷԿԳ ազդանշանից սրտի բաբախյունի գրաֆիկական պատկերացում և նույն ազդանշանից հաշվարկելու սրտի բաբախյունը: LabView ծրագիրը հասնում է դրան ՝ նախ ընդունելով DAQ տախտակից անալոգային մուտք, որը նաև հանդես է գալիս որպես անալոգային թվային փոխարկիչ: Այս թվային ազդանշանն այնուհետև հետագայում վերլուծվում և գծագրվում է, որտեղ գծապատկերը ցույց է տալիս DAQ տախտակ մուտքագրվող ազդանշանի գրաֆիկական ներկայացումը: Ազդանշանի ալիքի ձևը վերլուծվում է `ընդունելով ընդունվող թվային ազդանշանի առավելագույն արժեքների 80% -ը, այնուհետև օգտագործում է գագաթնակետային դետեկտորի գործառույթը` ազդանշանի այս գագաթները հայտնաբերելու համար: Simրագիրը միաժամանակ վերցնում է ալիքի ձևը և հաշվարկում ալիքի ձևի գագաթների միջև եղած ժամանակային տարբերությունը: Պիկերի հայտնաբերումը զուգորդվում է կամ 1 -ի կամ 0 -ի ուղեկցող արժեքներով, որտեղ 1 -ը ներկայացնում է գագաթնակետ `գագաթների տեղակայման ինդեքս ստեղծելու համար, և այնուհետև այդ ցուցանիշը օգտագործվում է գագաթների միջև եղած ժամանակային տարբերության հետ համատեղ` սրտի բաբախյունը մաթեմատիկորեն հաշվարկելու համար: զարկ / րոպե (BPM): Blockուցադրված է LabView ծրագրում օգտագործված բլոկ -դիագրամը:

Քայլ 5: Ամբողջական հավաքում

Երբ կառուցեք ձեր բոլոր սխեմաներն ու LabVIEW ծրագիրը և համոզվեք, որ ամեն ինչ ճիշտ է աշխատում, պատրաստ եք ԷՍԳ ազդանշան ձայնագրել: Նկարում պատկերված է համակարգի ամբողջական միացման հնարավոր սխեմատիկ պատկերը:

Միացրեք դրական էլեկտրոդը ձեր աջ դաստակին և շրջանաձև գործիքավորման ուժեղացուցիչի մուտքերից մեկին, իսկ բացասական էլեկտրոդը ձախ դաստակին և գործիքների ուժեղացուցիչի այլ մուտքին, ինչպես նկարում է: Էլեկտրոդի մուտքագրման կարգը նշանակություն չունի: Վերջապես, տեղադրեք գրունտային էլեկտրոդ ձեր կոճի վրա և միացեք գետնին ձեր շրջագծում: Շնորհավորում ենք, դուք ավարտել եք ԷԿԳ ազդանշանի գրանցման և գրանցման համար անհրաժեշտ բոլոր քայլերը: