Krug elektrokardiograma: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Zdravo! Ovo pišu dva studenta koji trenutno studiraju biomedicinsko inženjerstvo i pohađaju nastavu na strujnom krugu. Napravili smo EKG i vrlo smo sretni što ga možemo podijeliti s vama.

Pribor

Osnovne potrepštine koje će biti potrebne za ovaj projekt uključuju:

- matična ploča

- otpornici

- kondenzatori

- operativna pojačala (LM741)

- elektrode

Trebat će vam i navedena elektronička oprema:

- DC napajanje

- Generator funkcija

- Osciloskop

Korak 1: Diferencijalno pojačalo

Zašto je to potrebno?

Diferencijalno pojačalo koristi se za pojačavanje signala i smanjenje šuma koji se može pojaviti između elektroda. Šum se smanjuje uzimanjem razlike u naponu s dvije elektrode. Kako bismo odredili potrebne vrijednosti otpornika, odlučili smo da pojačalo stvori pojačanje od 1000.

Kako se gradi?

Da bi se to postiglo, korištena je jednadžba pojačanja za diferencijalno pojačalo, matematiku možete pronaći na priloženoj slici. Prilikom izračunavanja utvrđeno je da bi vrijednosti otpornika trebale biti 100Ω i 50kΩ. Međutim, budući da nismo imali otpornik od 50 kΩ, koristili smo 47 kΩ. Postavljanje diferencijalnog pojačala i za LTSpice i za matičnu ploču može se vidjeti na priloženoj fotografiji. Diferencijalno pojačalo zahtijeva matičnu ploču za njegovo spajanje, 1 x 100Ω otpornik, 6 x 47 kΩ otpornik, 3 operacijska pojačala LM741 i dosta kratkospojnih žica.

Kako to testirati?

Prilikom testiranja u LTSpice -u i na fizičkom uređaju, želite biti sigurni da proizvodi dobitak od 1000. To se postiže pomoću jednadžbe pojačanja pojačanja = Vout/ Vin. Vout je izlaz od vrha do vrha, a Vin ulaz od vrha do vrha. Na primjer, za testiranje na generatoru funkcija, ja bih u krug unosio 10 mV od vrha do vrha, tako da bih trebao dobiti izlaz od 10V.

Korak 2: Notch filter

Zašto je to potrebno?

Za uklanjanje buke stvoren je urezani filter. Budući da većina zgrada ima izmjeničnu struju od 60 Hz koja bi stvarala šum u krugu, odlučili smo napraviti zarezni filter koji će oslabiti signal pri 60 Hz.

Kako ga izgraditi?

Dizajn urezanog filtera temelji se na gornjoj slici. Jednadžbe za izračunavanje vrijednosti otpornika i kondenzatora također su gore navedene. Odlučili smo koristiti frekvenciju od 60 Hz i 0,1 uF kondenzatora budući da je to vrijednost kondenzatora koju smo imali. Prilikom izračunavanja jednadžbi, ustanovili smo da su R1 i R2 jednaki 37, 549 kΩ, a vrijednost za R3 je 9021,19 Ω. Kako bismo mogli stvoriti ove vrijednosti na našoj ploči, koristili smo 39 kΩ za R1 i R2 i 9,1 kΩ za R3. Sveukupno, zarezni filter zahtijeva 1 x 9,1 kΩ otpornik, 2 x 39 kΩ otpornik, 3 x 0,1 uF kondenzator, 1 operativna pojačala LM741 i dosta kratkospojnih žica. na gornjoj slici.

Kako to testirati?

Funkcionalnost urezanog filtra može se ispitati izmjenom izmjenične struje. Sve frekvencije trebaju proći kroz filter osim 60 Hz. To se može testirati i na LTSpice i na fizičkom krugu

Korak 3: Niskopropusni filtar

Zašto je to potrebno?

Niskopropusni filtar potreban je za smanjenje buke iz vašeg tijela i prostorije koja nas okružuje. Prilikom odlučivanja o graničnoj frekvenciji za niskopropusni filtar, važno je uzeti u obzir da se otkucaji srca javljaju od 1 Hz-3Hz, a da su valni oblici koji čine EKG blizu 1- 50 Hz.

Kako ga izgraditi?

Odlučili smo napraviti graničnu frekvenciju 60 Hz kako bismo još uvijek mogli dobiti sve korisne signale, ali i izrezati nepotrebne signale. Kad smo određivali graničnu frekvenciju od 70 Hz, odlučili smo odabrati vrijednost kondenzatora od 0,15 uF budući da je to ona koju smo imali u svom kompletu. Izračun vrijednosti kondenzatora može se vidjeti na slici. Ishod proračuna bila je vrijednost otpornika od 17,638 kΩ. Odlučili smo se za otpornik od 18 kΩ. Niskopropusni filtar zahtijeva 2 x 18 kΩ otpornik, 2x0,15 uF kondenzatora, 1 operativna pojačala LM741 i dosta kratkospojnih žica. Shema niskopropusnog filtra za LTSspice i fizički krug može se pronaći na slici.

Kako to testirati?

Niskopropusni filtar može se testirati pomoću izmjenične struje na LTSspice i fizičkom krugu. Prilikom izvođenja izmjene naizmjenične struje trebali biste vidjeti da su donje granične vrijednosti nepromijenjene, ali frekvencije iznad granične vrijednosti počinju se filtrirati.

Korak 4: Dovršite projekt

Kad je krug dovršen, trebao bi izgledati kao gornja slika! Sada ste spremni za pričvršćivanje elektroda na tijelo i pregled EKG -a! Uz osciloskop, EKG se može prikazati i na Arduinu.