Електрокардиограма: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Здравейте! Това е написано от двама студенти, които в момента изучават биомедицинско инженерство и посещават курс по схеми. Създадохме ЕКГ и сме много развълнувани да я споделим с вас.

Консумативи

Основните консумативи, които ще са необходими за този проект, включват:

- макет

- резистори

- кондензатори

- операционни усилватели (LM741)

- електроди

Ще ви е необходимо и изброеното електронно оборудване:

- DC захранване

- Генератор на функции

- Осцилоскоп

Стъпка 1: Диференциален усилвател

Защо е необходимо?

Диференциалният усилвател се използва за усилване на сигнала и за намаляване на шума, който може да възникне между електродите. Шумът се намалява, като се вземе разликата в напрежението от двата електрода. За да определим необходимите стойности на резистора, решихме, че искаме усилвателят да създаде печалба от 1000.

Как е построен?

За да се постигне това, е използвано уравнението за усилване за диференциален усилвател, математиката може да бъде намерена в приложеното изображение. При изчисляване беше установено, че стойностите на резистора трябва да бъдат 100Ω и 50kΩ. Въпреки това, тъй като нямахме 50 kΩ резистор, използвахме 47 kΩ. Настройката на диференциалния усилвател както за LTSpice, така и за платката може да се види на приложената снимка. Диференциалният усилвател изисква макет за свързване към него, 1 x 100Ω резистор, 6 x 47kΩ резистор, 3 операционни усилвателя LM741 и много джъмперни проводници.

Как да го тествате?

Когато тествате в LTSpice и на физическото устройство, искате да се уверите, че той генерира печалба от 1000. Това се прави, като се използва уравнението на печалбата на печалба = Vout/ Vin. Vout е връх към пиков изход и Vin е пик към пиков вход. Например, за да тествам на функционалния генератор, бих въвел 10 mV пик към пик във веригата, така че трябва да получа изход от 10V.

Стъпка 2: Notch Filter

Защо е необходимо?

Създаден е филтър с прорез за елиминиране на шума. Тъй като повечето сгради имат 60 Hz AC ток, който би създал шум във веригата, решихме да направим филтър с прорез, който да отслабва сигнала при 60 Hz.

Как да го изградим?

Дизайнът на назъбения филтър се основава на изображението по -горе. Уравненията за изчисляване на стойностите за резисторите и кондензаторите също са изброени по -горе. Решихме да използваме честота от 60 Hz и 0,1 uF кондензатори, тъй като това е стойността на кондензатора, която имахме. При изчисляване на уравненията открихме, че R1 и R2 са равни на 37, 549 kΩ, а стойността за R3 е 9021,19 Ω. За да можем да създадем тези стойности на нашата платка, използвахме 39 kΩ за R1 и R2 и 9,1 kΩ за R3. Като цяло филтърът с прорези изисква 1 x 9,1 kΩ резистор, 2 x 39 kΩ резистор, 3 x 0,1 uF кондензатор, 1 операционни усилватели LM741 и много джъмперни проводници. на изображението по -горе.

Как да го тествате?

Функционалността на филтъра с прорези може да бъде тествана чрез проследяване на променлив ток. Всички честоти трябва да преминават през филтъра, с изключение на 60 Hz. Това може да бъде тествано както на LTSpice, така и на физическата верига

Стъпка 3: Нискочестотен филтър

Защо е необходимо?

Необходим е нискочестотен филтър, за да се намали шумът от тялото и заобикалящата ни стая. Когато се решава граничната честота за нискочестотния филтър, беше важно да се има предвид, че сърдечният ритъм възниква от 1 Hz-3Hz, а формите на вълните, които съставляват ЕКГ, са близо 1- 50 Hz.

Как да го изградим?

Решихме да направим граничната честота 60 Hz, така че все още да можем да получим всички полезни сигнали, но и да изрежем ненужния сигнал. Когато определяме, че граничната честота ще бъде 70 Hz, решихме да изберем стойността на кондензатора от 0,15uF, тъй като тя е такава, която имахме в нашия комплект. Изчислението за стойността на кондензатора може да се види на изображението. Резултатът от изчислението е стойността на резистора от 17.638 kΩ. Избрахме да използваме 18 kΩ резистор. Нискочестотният филтър изисква 2 x 18 kΩ резистор, 2x0,15 uF кондензатор, 1 операционни усилватели LM741 и много джъмперни проводници. Схемата на нискочестотния филтър както за LTSpice, така и за физическа верига може да се намери в изображението.

Как да го тествате?

Нискочестотният филтър може да бъде тестван с помощта на променлив ток на LTSpice и физическата верига. Когато изпълнявате AC sweep, трябва да видите, че честотите по -долу до границата са непроменени, но честотите над границата започват да се филтрират.

Стъпка 4: Завършете проекта

Когато веригата е завършена, тя трябва да изглежда като изображението по -горе! Вече сте готови да прикрепите електродите към тялото си и да видите своя ЕКГ! Заедно с осцилоскопа, ЕКГ може да се показва и на Arduino.