Ինչպես կառուցել ԷՍԳ և սրտի զարկերի թվային մոնիտոր `6 քայլ

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

Էլեկտրասրտագրությունը (ԷՍԳ) չափում է սրտի բաբախյունի էլեկտրական ակտիվությունը `ցույց տալու համար, թե որքան արագ է սիրտը բաբախում, ինչպես նաև դրա ռիթմը: Կա էլեկտրական իմպուլս, որը նաև հայտնի է որպես ալիք, որն անցնում է սրտի միջով ՝ ստիպելով սրտի մկանին արյունը դուրս մղել յուրաքանչյուր բաբախումից: Աջ և ձախ նախասրտերը ստեղծում են առաջին P ալիքը, իսկ աջ և ձախ ստորին փորոքները կազմում են QRS համալիրը: Վերջնական T ալիքը էլեկտրական վերականգնումից մինչև հանգստյան վիճակ է: Բժիշկները ԷՍԳ ազդանշաններ են օգտագործում սրտի հիվանդությունները ախտորոշելու համար, ուստի կարևոր է հստակ պատկերներ ստանալը:

Այս հրահանգի նպատակը էլեկտրասրտագրության (ԷՍԳ) ազդանշանի ձեռքբերումն ու զտումն է `միացնելով գործիքավորման ուժեղացուցիչը, խազ ֆիլտրը և ցածր անցման ֆիլտրը միացումում: Այնուհետև ազդանշանները կանցնեն A/D փոխարկիչի միջոցով LabView ՝ BPM- ում իրական ժամանակի գրաֆիկ և սրտի բաբախյուն արտադրելու համար:

«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»:

Քայլ 1. Նախագծեք գործիքավորման ուժեղացուցիչ

Գործիքային ուժեղացուցիչ կառուցելու համար մեզ պետք են 3 օպ ուժեղացուցիչ և 4 տարբեր ռեզիստորներ: Գործիքային ուժեղացուցիչը մեծացնում է ելքային ալիքի շահույթը: Այս դիզայնի համար մենք նպատակ ունեինք ձեռք բերել 1000 Վ ՝ լավ ազդանշան ստանալու համար: Օգտագործեք հետևյալ հավասարումները `համապատասխան ռեզիստորները հաշվարկելու համար, որտեղ K1 և K2 շահույթն են:

Փուլ 1: K1 = 1 + (2R2/R1)

2 -րդ փուլ. K2 = -(R4/R3)

Այս դիզայնի համար օգտագործվել են R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω:

Քայլ 2. Նախագծեք խազ ֆիլտր

Երկրորդ, մենք պետք է կառուցենք բարձրորակ զտիչ ՝ օգտագործելով op ուժեղացուցիչ, դիմադրիչներ և կոնդենսատորներ: Այս բաղադրիչի նպատակն է զտել աղմուկը 60 Հց հաճախականությամբ: Մենք ցանկանում ենք զտել հենց 60 Հց հաճախականությամբ, այնպես որ այս հաճախականությունից ներքև և վերևում ամեն ինչ կանցնի, բայց ալիքի ձևի ամպլիտուդը կլինի ամենացածրը ՝ 60 Հց: Theտիչի պարամետրերը որոշելու համար մենք օգտագործեցինք 1 շահույթ և 8 որակի գործակից: Օգտագործեք ստորև բերված հավասարումները `համապատասխան դիմադրության արժեքները հաշվարկելու համար: Q- ը որակի գործոնն է, w = 2*pi*f, f- ը կենտրոնի հաճախականությունն է (Hz), B- ն թողունակությունն է (ռադ/վրկ), իսկ wc1- ը և wc2- ը `անջատման հաճախականությունները (ռադ/վրկ):

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

Q = w/B

B = wc2 - wc1

Քայլ 3. Նախագծեք ցածր անցման զտիչ

Այս բաղադրիչի նպատակն է զտել որոշակի անջատման հաճախականությունից (wc) բարձր հաճախականությունները ՝ ըստ էության թույլ չտալով դրանց միջով անցնել: Մենք որոշեցինք զտել 250 Հց հաճախականությամբ, որպեսզի խուսափենք ԷԿԳ ազդանշանի չափման համար օգտագործվող միջին հաճախականությանը չափազանց մոտիկից (150 Հց): Այս բաղադրիչի համար օգտագործվող արժեքները հաշվարկելու համար մենք կօգտագործենք հետևյալ հավասարումները.

C1 <= C2 (a^2 + 4b (k-1)) / 4b

C2 = 10/անջատման հաճախականություն (Հց)

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

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

Մենք շահույթը կդարձնենք 1, այնպես որ R3- ը դառնում է բաց միացում (առանց դիմադրության), իսկ R4- ը դառնում է կարճ միացում (պարզապես մետաղալար):

Քայլ 4: Փորձարկեք սխեման

Componentտիչի արդյունավետությունը որոշելու համար յուրաքանչյուր բաղադրիչի համար կատարվում է AC մաքրում: AC մաքրումը չափում է բաղադրիչի մեծությունը տարբեր հաճախականություններում: Դուք ակնկալում եք տեսնել տարբեր ձևեր ՝ կախված բաղադրիչից: AC մաքրման կարևորությունն այն է, որ միացումն ապահովելուց հետո միացումն աշխատի ճիշտ: Լաբորատորիայում այս թեստը կատարելու համար պարզապես գրանցեք Vout/Vin- ը մի շարք հաճախականությունների վրա: Գործիքային ուժեղացուցիչի համար մենք փորձարկեցինք 50 -ից մինչև 1000 Հց `լայն շրջանակ ստանալու համար: Խափանման ֆիլտրի համար մենք փորձարկեցինք 10 -ից մինչև 90 Հց `լավ պատկերացում կազմելու համար, թե ինչպես է բաղադրիչը արձագանքում 60 Հց -ի սահմաններում: Passածր անցումային ֆիլտրի համար մենք փորձարկեցինք 50 -ից մինչև 500 Հց `հասկանալու համար, թե ինչպես է արձագանքում միացումն այն ժամանակ, երբ այն նախատեսված է անցնելու և երբ այն նախատեսված է կանգ առնելու համար:

Քայլ 5: ԷԿԳ միացում LabView- ում

Հաջորդը, դուք ցանկանում եք LabView- ում ստեղծել բլոկ -դիագրամ, որը մոդելավորում է ԷՍԳ ազդանշանը A/D փոխարկիչի միջոցով, այնուհետև գծանշանը համակարգչում: Մենք սկսեցինք ՝ սահմանելով մեր DAQ տախտակի ազդանշանի պարամետրերը ՝ որոշելով, թե միջին սրտի ինչքան հաճախականություն էինք մենք սպասում. մենք ընտրեցինք 60 հարված րոպեում: Հետո օգտագործելով 1 կՀց հաճախականություն, մենք կարողացանք որոշել, որ մեզ անհրաժեշտ է մոտավորապես 3 վայրկյան ցուցադրել ալիքի ձևի գծապատկերում 2-3 ԷՍԳ գագաթներ ձեռք բերելու համար: Մենք ցուցադրեցինք 4 վայրկյան ՝ ԷԿԳ -ի բավարար գագաթներ գրավելու համար: Բլոկ -դիագրամը կկարդա մուտքային ազդանշանը և կօգտագործի գագաթնակետի հայտնաբերումը `որոշելու, թե որքան հաճախ է տեղի ունենում սրտի լիարժեք բաբախում:

Քայլ 6: ԷՍԳ և սրտի զարկերակ

Օգտագործելով բլոկային դիագրամից ստացված կոդը, ԷՍԳ -ն կհայտնվի ալիքի ձևի վանդակում, իսկ կողքին կցուցադրվեն մեկ րոպեի հարվածները: Դուք այժմ ունեք աշխատող սրտի զարկերի մոնիտոր: Ինքներդ ձեզ ավելի մարտահրավեր նետելու համար փորձեք օգտագործել ձեր շղթան և էլեկտրոդները ՝ ձեր իրական ժամանակում սրտի հաճախությունը ցուցադրելու համար: