ԷԿԳ թվային մոնիտորի և սխեմայի նախագծում. 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:

Այս նախագծի նպատակն է կառուցել մի շրջան, որը կարող է ուժեղացնել և զտել ԷՍԳ ազդանշանը, որը նաև հայտնի է որպես էլեկտրասրտագրություն: ԷՍԳ -ն կարող է օգտագործվել սրտի ռիթմը և սրտի ռիթմը որոշելու համար, քանի որ այն ի վիճակի է հայտնաբերել էլեկտրական ազդանշանները, որոնք անցնում են սրտի տարբեր մասերով սրտի ցիկլի տարբեր փուլերում: Այստեղ մենք օգտագործում ենք գործիքավորման ուժեղացուցիչ, խազ ֆիլտր և ցածր անցման զտիչ `ԷՍԳ -ն ուժեղացնելու և զտելու համար: Այնուհետև, օգտագործելով LabView- ը, հաշվարկվում են րոպեում զարկերը և ցուցադրվում է ԷՍԳ -ի գրաֆիկական պատկերը: Պատրաստի արտադրանքը կարելի է տեսնել վերևում:

Քայլ 1: Գործիքների ուժեղացուցիչ

Գործիքային ուժեղացուցիչի համար անհրաժեշտ շահույթը 1000 Վ/Վ է: Սա թույլ կտա բավականաչափ ուժեղացնել մուտքային ազդանշանը, որը շատ ավելի փոքր է: Գործիքների ուժեղացուցիչը բաժանված է երկու մասի `1 -ին և 2 -րդ փուլ: Յուրաքանչյուր փուլի (K) շահույթը պետք է լինի նույնը, որպեսզի միասին բազմապատկելիս շահույթը մոտ 1000 լինի: Ստորև բերված հավասարումները օգտագործվում են շահույթը հաշվարկելու համար:

K1 = 1 + ((2*R2)/R1)

K2 = -R4/R3

Այս հավասարումներից հայտնաբերվել են R1, R2, R3 և R4 արժեքները: Պատկերներում երևացող շղթան կառուցելու համար օգտագործվել են երեք uA741 գործառնական ուժեղացուցիչներ և դիմադրիչներ: Օպերացիոն հզորությունները սնուցվում են 15 Վ լարման հոսանքով DC հոսանքի աղբյուրից: Գործիքների ուժեղացուցիչի մուտքը միացված էր Ֆունկցիայի գեներատորին, իսկ ելքը `օսլիլոսկոպին: Հետո, AC մաքրում կատարվեց, և Instrumentation Amplifier- ի շահույթը գտնվեց, ինչպես դա երևում է վերևում գտնվող «Instrumentation Amplifier Gain» գծապատկերում: Վերջապես, սխեման վերստեղծվեց LabView- ում, որտեղ գործարկվեց շահույթի մոդելավորում, ինչպես երևում է վերևի սև գծապատկերում: Արդյունքները հաստատեցին, որ սխեման ճիշտ է աշխատել:

Քայլ 2: Notch զտիչ

Notանապարհային զտիչը օգտագործվում է 60 Հց հաճախականությամբ աղմուկը հեռացնելու համար: Բաղադրիչների արժեքները կարելի է հաշվարկել ՝ օգտագործելով ստորև բերված հավասարումները: Օգտագործվել է 8 -ի որակի գործակից (Q): C- ն ընտրվել է ՝ հաշվի առնելով առկա կոնդենսատորները:

R1 = 1/(2*Q*ω*C)

R2 = 2*Q/(ω*C)

R3 = (R1*R2)/(R1+R2)

Գտնվել են դիմադրության և կոնդենսատորի արժեքները, և կառուցվել է վերևի սխեման, հաշվարկված արժեքները կարելի է տեսնել այնտեղ: Գործող ուժեղացուցիչը սնուցվում էր DC հոսանքի աղբյուրի միջոցով, մուտքը միացված էր Ֆունկցիայի գեներատորի հետ, իսկ ելքը ՝ Օսկիլոսկոպին: AC Sweep- ի գործարկումը բերեց վերը նշված «Notch Filter AC Sweep» գծապատկերին ՝ ցույց տալով, որ 60 Հց հաճախականությունը հանվել է: Դա հաստատելու համար անցկացվեց LabView մոդելավորում, որը հաստատեց արդյունքները:

Քայլ 3: Passածր փոխանցման զտիչ

Օգտագործվում է երկրորդ կարգի Butterworth ցածր անցման զտիչ ՝ 250 Հց հաճախականությամբ: Ռեզիստորի և կոնդենսատորի արժեքները լուծելու համար օգտագործվել են ստորև ներկայացված հավասարումները: Այս հավասարումների համար Հց -ում կտրման հաճախականությունը փոխվել է ռադ/վրկ -ի, որը պարզվել է 1570.8: Օգտագործվել է K = 1 շահույթ: A- ի և b- ի արժեքները ներկայացվել են համապատասխանաբար 1.414214 և 1:

R1 = 2 / (wc (a C2 + sqrt (a^2 + 4 b (K - 1)) C2^2 - 4 b C1 C2))

R2 = 1/ (b C1 C2 R1 wc^2)

R3 = K (R1 + R2) / (K - 1)

R4 = K (R1 + R2)

C1 = (C2 (a^2 + 4 բ (K-1)) / (4 բ)

C2 = (10 / fc)

Արժեքները հաշվարկվելուց հետո շղթան կառուցվել է այն արժեքներով, որոնք երևում են վերևի պատկերներից մեկում: Պետք է նշել, որ քանի որ օգտագործվում էր 1 շահում, R3- ը փոխարինվեց բաց միացումով, իսկ R4- ը ՝ կարճ միացումով: Երբ միացումն արդեն հավաքվել էր, այնուհետև օպտիկական ուժեղացուցիչը սնուցվում էր 15 Վ լարման DC հոսանքի աղբյուրից: Մնացած բաղադրիչների նման, մուտքն ու ելքը համապատասխանաբար միացված էին Ֆունկցիայի գեներատորին և օսլիլոսկոպին: Ստեղծվեց AC մաքրման սյուժե, որը երևում է վերևում գտնվող «Low Pass Filter AC Sweep» - ում: Սև գծապատկերը սխեմայի LabView մոդելավորման մեջ ՝ հաստատելով մեր արդյունքները:

Քայլ 4: LabVIEW

Պատկերում ցուցադրված LabVIEW ծրագիրը օգտագործվում է րոպեում զարկերը հաշվարկելու և մուտքային ԷՍԳ -ի տեսողական ներկայացում ցուցադրելու համար: DAQ օգնականը ձեռք է բերում մուտքային ազդանշանը և սահմանում ընտրանքի պարամետրերը: Ալիքի ձևի գրաֆիկը այնուհետև գծապատկերում է, թե DAQ- ն ինչ ստացում է ստանում UI- ում ՝ օգտագործողին ցուցադրելու համար: Մուտքի տվյալների վրա կատարվում են բազմաթիվ վերլուծություններ: Մուտքային տվյալների առավելագույն արժեքները հայտնաբերվում են Max/Min Identifier- ի միջոցով, իսկ գագաթները հայտնաբերելու պարամետրերը սահմանվում են Peak Detection- ի միջոցով: Օգտագործելով գագաթների գտնվելու վայրերի ինդեքսային զանգված, theամանակի փոփոխության բաղադրիչով տրված առավելագույն արժեքների և տարբեր թվաբանական գործողությունների միջև ընկած ժամանակահատվածը, BPM- ն հաշվարկվում և ցուցադրվում է որպես թվային ելք:

Քայլ 5: Ավարտված շրջան

Երբ բոլոր բաղադրիչները միացված էին, ամբողջական համակարգը փորձարկվեց մոդելավորված ԷԿԳ ազդանշանով: Այնուհետև սխեման օգտագործվում էր մարդու ԷՍԳ -ի զտման և ուժեղացման համար `վերը նշված LabView ծրագրի միջոցով ցուցադրված արդյունքներով: Էլեկտրոդները ամրացված էին աջ դաստակին, ձախ դաստակին և ձախ կոճին: Ձախ դաստակն ու աջ դաստակը միացված էին գործիքավորման ուժեղացուցիչի մուտքերին, իսկ ձախ կոճը `գետնին: Lowածր անցուղի ֆիլտրի ելքն այնուհետեւ միացված էր DAQ օգնականին: Օգտագործելով նույն LabView բլոկ -դիագրամը նախկինում, ծրագիրը գործարկվեց: Մարդկային ԷՍԳ -ի միջով անցնելիս հստակ և կայուն ազդանշան է երևում ամբողջ համակարգի ելքից, որը երևում է վերևի նկարում: