BME 305 ЕЕГ: 4 стъпки

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

Електроенцефалограма (ЕЕГ) е устройство, което се използва за измерване на електрическата мозъчна активност на субект. Тези тестове могат да бъдат много полезни при диагностицирането на различни мозъчни нарушения. Когато се опитвате да направите ЕЕГ, има различни параметри, които трябва да имате предвид, преди да създадете работна верига. Едно нещо при опитите да се прочете мозъчната активност от скалпа е, че има много малко напрежение, което всъщност може да бъде прочетено. Нормалният диапазон за мозъчна вълна при възрастни е от около 10 uV до 100 uV. Поради толкова малко входно напрежение ще трябва да има голямо усилване на общия изход на веригата, за предпочитане по -голямо от 10 000 пъти от входа. Друго нещо, което трябва да се има предвид при създаването на ЕЕГ е, че типичните вълни, които извеждаме, варират от 1 Hz до 60 Hz. Знаейки това, ще трябва да има различни филтри, които да намалят всяка нежелана честота извън честотната лента.

Консумативи

-LM741 операционен усилвател (4)

-8,2 kOhm резистор (3)

-820 Ohm резистор (3)

-100 ома резистор (3)

-15 kOhm резистор (3)

-27 kOhm резистор (4)

-0.1 uF кондензатор (3)

-100 uF кондензатор (1)

-Дървена дъска (1)

-Микроконтролер Arduino (1)

-9V батерии (2)

Стъпка 1: Инструментален усилвател

Първата стъпка в създаването на ЕЕГ е да създадете свой собствен инструментален усилвател (INA), който може да се използва за приемане на два различни сигнала и извеждане на усилен сигнал. Вдъхновението за тази INA идва от LT1101, който е често срещан инструментален усилвател, използван за диференциране на сигнали. Използвайки 2 от вашите операционни усилватели LM741, можете да създадете INA, като използвате различните съотношения, дадени в схемата по -горе. Можете обаче да използвате вариация на тези съотношения и все пак да получите същия изход, ако съотношението е подобно. За тази верига ви предлагаме да използвате 100 омов резистор за R, 820 омов резистор за 9R и 8,2 kOhm резистор за 90R. Използвайки вашите 9V батерии, ще можете да захранвате операционните усилватели. Чрез настройване на една 9V батерия за захранване на V+ щифта, а другата 9V батерия така, че да въвежда -9V във V -щифта. Този инструментален усилвател трябва да ви даде печалба от 100.

Стъпка 2: Филтриране

Когато записвате биологични сигнали, е важно да имате предвид обхвата, който ви интересува, и потенциалните източници на шум. Филтрите могат да помогнат за решаването на този проблем. За тази схема на схема се използва лентов филтър, последван от активен филтър с прорез, за да се постигне това. Първата част от този етап се състои от високочестотен филтър и след това нискочестотен филтър. Стойностите за този филтър са за честотен диапазон от 0,1Hz до 55Hz, който съдържа интересуващия честотен диапазон на ЕЕГ сигнала. Това служи за филтриране на сигнали, идващи извън обхвата на желанията. След това проследяващото напрежение седи след преминаването на лентата преди филтъра с прорези, за да гарантира, че изходното напрежение към филтъра с низи е с нисък импеданс. Филтърът с прорези е настроен да филтрира шума при 60Hz с поне -20dB намаляване на сигнала поради голямо изкривяване на шума на неговата честота. Най -накрая друг последовател на напрежение, за да завърши този етап.

Стъпка 3: Неинвертиращ операционен усилвател

Последният етап на тази верига се състои от неинвертиращ усилвател за увеличаване на филтрирания сигнал до диапазона 1-2V с усилване от около 99. Поради много малката сила на входния сигнал от мозъчните вълни, този краен етап е необходими за получаване на изходна форма на вълната, която е лесна за показване и разбиране в сравнение с потенциалния околен шум. Трябва също така да се отбележи, че изместването на постоянен ток от неинвертиращи усилватели е нормално и трябва да се вземе предвид при анализиране и показване на крайния изход.

Стъпка 4: Аналогово -цифров разговор

След като цялата верига приключи, аналоговият сигнал, който усилваме по цялата верига, трябва да бъде цифровизиран. За щастие, ако използвате микроконтролер arduino, вече има вграден аналогово -цифров конвертор (ADC). Възможността да извеждате веригата си към някой от шестте аналогови пина, вградени в arduino, можете да кодирате осцилоскоп върху микроконтролера. В кода, показан по -горе, използваме аналоговия щифт A0, за да прочетем аналоговата форма на вълната и да я преобразуваме в цифров изход. Също така, за да улесните четенето, трябва да преобразувате напрежението от диапазон от 0 - 1023 до диапазон от 0V до 5V.