Asan Avtomatlaşdırılmış EKQ (1 Gücləndirici, 2 Filtr): 7 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Elektrokardioqram (EKQ), dərinin üzərinə yerləşdirilmiş müxtəlif elektrodlardan istifadə edərək ürəyin elektrik fəaliyyətini ölçür və göstərir. Bir cihaz gücləndiricisi, çənə filtri və aşağı keçid filtrindən istifadə edərək EKQ yaradıla bilər. Nəhayət, süzülmüş və gücləndirilmiş siqnal LabView proqramından istifadə edərək görüntülənə bilər. LabView, insan mövzusunun ürək döyüntüsünü hesablamaq üçün gələn siqnalın tezliyini də istifadə edir. Qurulan alət gücləndiricisi, bədənin kiçik siqnalını alaraq 1 V -ə qədər gücləndirməkdə müvəffəq oldu, buna görə də LabView istifadə edərək kompüterdə baxıla bilər. Çentik və aşağı keçid filtrləri enerji təchizatından gələn 60 Hz səs -küyünü azaltmaqda və 350 Hz -dən yuxarı olan siqnallara müdaxilə etməkdə uğur qazandı. İstirahət halında ürək döyüntüsü 75 dəqiqəyə, beş dəqiqəlik sıx məşqdən sonra 137 vuruşa bərabər ölçüldü. Qurulmuş EKQ, ürək döyüntülərini real dəyərlərlə ölçə və tipik bir EKQ dalğa formasının fərqli komponentlərini görüntüləyə bildi. Gələcəkdə, 60 Hz ətrafında daha çox səs -küyü azaltmaq üçün çentik filtrindəki passiv dəyərləri dəyişdirərək bu EKQ yaxşılaşdırıla bilər.

Addım 1: Cihaz Gücləndiricisini yaradın

Lazım olacaq: LTSpice (və ya başqa bir dövrə görselleştirme proqramı)

Alət gücləndiricisi, siqnalın ölçüsünü artırmaq üçün yaradılmışdır ki, görünsün və dalğa formasını təhlil etsin.

R1 = 3.3k ohm, R2 = 33k ohm, R3 = 1k ohm, R4 = 48 ohm istifadə edərək X qazancı əldə edilir. Qazanc = -R4/R3 (1+R2/R1) = -47k/1k (1- (33k/3.3k)) = -1008

Çünki son əməliyyat amp -də siqnal inverting pinə daxil olur, qazanc 1008 -dir. Bu dizayn LTSpice -də yaradılıb, sonra 1V -lik AC amplitüdlü bir sinus dalğa girişi üçün hər 100 nöqtədə 1 -dən 1kHz -ə qədər AC süpürgəsi ilə simulyasiya edilmişdir..

Qazancımızın eyni məqsədli qazanc olduğunu yoxladıq. Qrafikdən Gain = 10^(60/20) = 1000 tapdıq ki, bu da nəzərdə tutulan 1008 qazancımıza kifayət qədər yaxındır.

Addım 2: Çentik Filtri yaradın

Lazım olacaq: LTSpice (və ya başqa bir dövrə görselleştirme proqramı)

Çentikli bir filtr, müəyyən bir tezliyi aradan qaldırmaq üçün yüksək ötürmə filtrini izləyən müəyyən bir aşağı keçid filtridir. 60Hz -də mövcud olan bütün elektron cihazların səs -küyünü aradan qaldırmaq üçün bir çentik filtri istifadə olunur.

Pasif dəyərlər hesablandı: C =.1 uF (dəyər seçildi) 2C =.2 uF (istifadə edilən.22 uF kondansatör)

AQ 8 faktoru istifadə ediləcək: R1 = 1/(2*Q*2*pi*f*C) = 1/(2*8*2*3.14159*60*.1E-6) = 1.66 kOhm (1.8 kOhm) istifadə edilmişdir) R2 = 2Q/(2*pi*f*C) = (2*8)/(60 Hz*2*3.14159*.1E-6 F) = 424 kOhm (390 kOhm + 33 kOhm = 423 kOhm idi Gərginlik Bölməsi: Rf = R1 * R2 / (R1 + R2) = 1.8 kOhm * 423 kOhm / (1.8 kOhm + 423 kOhm) = 1.79 kOhm (1.8 kOhm istifadə edilmişdir)

Bu filtr dizaynının 1 qazancı var, yəni gücləndirici xüsusiyyətlər yoxdur.

Passiv dəyərlərin bağlanması və AC Kəməri və 1 kHz AC tezliyi ilə 0,1 V sinus dalğasının giriş siqnalı ilə LTSpice -in simulyasiyası əlavə edilmiş bode sahəsinə səbəb olur.

Təxminən 60 Hz tezliyində siqnal ən aşağı gərginliyə çatır. Filtr, giriş gərginliyi.1 V olduğu üçün, bilinməyən 0.01 V gərginliyə qədər 60 Hz səs -küyü aradan qaldırmaqda və 1 qazanc əldə etməkdə müvəffəq olur.

Addım 3: Aşağı keçid filtri yaradın

Lazım olacaq: LTSpice (və ya başqa bir dövrə görselleştirme proqramı)

EKQ siqnalını ehtiva edəcək faiz həddindən yuxarı olan siqnalları çıxarmaq üçün aşağı keçid filtri yaradıldı. Faiz həddi 0 - 350Hz arasında idi.

Kondansatör dəyəri.1 uF olaraq seçildi. Lazım olan müqavimət 335 Hz yüksək bir kəsmə tezliyi üçün hesablanır: C = 0.1 uF R = 1/(2pi*0.1*(10^-6)*335 Hz) = 4.75 kOhm (4.7 kOhm istifadə edilmişdir)

Passiv dəyərlərin bağlanması və AC Kəməri və 1 kHz AC tezliyi ilə 0,1 V sinus dalğasının giriş siqnalı ilə LTSpice -in simulyasiyası əlavə edilmiş bode sahəsinə səbəb olur.

Addım 4: Bir Çörək Panosunda Dövrə Yarat

Lazım olacaq: fərqli dəyərlərə malik rezistorlar, fərqli dəyərlərə malik kondansatörlər, UA 471 əməliyyat gücləndiriciləri, tullanan kabellər, çörək taxtası, əlaqə kabelləri, enerji təchizatı və ya 9 V batareya

Dövrünüzü simulyasiya etdikdən sonra, onu bir çörək taxtasına qurmağın vaxtı gəldi. Əgər sadalanan dəqiq dəyərləriniz yoxdursa, ehtiyacınız olan dəyərləri əldə etmək üçün əlinizdə olanları istifadə edin və ya rezistorları və kondansatörləri birləşdirin. Çörək taxtanıza 9 voltluq bir batareya və ya DC enerji təchizatı istifadə etməyi unutmayın. Hər bir op amp müsbət və mənfi gərginlik mənbəyinə ehtiyac duyur.

Addım 5: LabView mühitini qurun

Lazım olacaq: LabView proqramı, kompüter

Dalğa formasının göstərilməsini və nəbzin hesablanmasını avtomatlaşdırmaq üçün LabView istifadə edildi. LabView, məlumatları görüntüləmək və təhlil etmək üçün istifadə olunan bir proqramdır. EKQ dövrəsinin çıxışı LabView üçün girişdir. Məlumatlar aşağıda göstərilən blok diaqramına əsasən daxil edilir, qrafikləşdirilir və təhlil edilir.

Birincisi, DAQ köməkçisi dövrədən analoq siqnal alır. Nümunə götürmə təlimatları burada qurulmuşdur. Nümunə götürmə sürəti saniyədə 1k nümunə idi və interval 3k ms idi, buna görə Dalğa Forması Qrafikində görünən zaman aralığı 3 saniyədir. Dalğa Grafiği DAQ köməkçisindən məlumat aldı, sonra ön panelin pəncərəsinə düzdü. Blok diaqramının aşağı hissəsi ürək dərəcəsinin hesablanmasını əhatə edir. Əvvəlcə dalğanın maksimum və minimumu ölçülür. Daha sonra, bu amplitüd ölçmələri, maksimum amplitudun 95% -i olaraq təyin olunan zirvələrin baş verib -vermədiyini və əgər belədirsə, zaman nöqtəsinin qeydə alındığını təyin etmək üçün istifadə olunur. Zirvələr aşkar edildikdən sonra amplituda və zaman nöqtəsi seriallarda saxlanılır. Sonra zirvələrin/ saniyələrin sayı dəqiqələrə çevrilir və ön paneldə göstərilir. Ön panel dalğa formasını və dəqiqədə vuruşlarını göstərir.

Dövrə, yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, National Instruments ADC vasitəsi ilə LabVIEW -ə qoşuldu. Simulyasiya edilmiş EKQ siqnalını istehsal edən funksiya generatoru, məlumatları qrafik və analiz üçün LabView -ə ötürən ADC -yə daxil edildi. Əlavə olaraq, BPM LabVIEW -də hesablandıqdan sonra, rəqəm 2 -də göründüyü kimi dalğa şəkli qrafikinin yanında tətbiqin ön panelində bu dəyəri çap etmək üçün Rəqəmsal Göstərici istifadə edildi.

Addım 6: Funksiya generatorundan istifadə edərək dövrə sınayın

Lazım olacaq: çörək lövhəsindəki dövrə, əlaqə kabelləri, enerji təchizatı və ya 9 V batareya, National Instruments ADC, LabView Software, kompüter

LabView cihazını sınamaq üçün dövrə simulyasiya edilmiş bir EKQ daxil edildi və dövrənin çıxışı National Instruments ADC vasitəsi ilə LabView -ə qoşuldu. Əvvəlcə istirahət edən ürək döyüntüsünü simulyasiya etmək üçün dövrə 1Hz -də 20mVpp siqnalı daxil edildi. LabView ön paneli aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir. P, T, U dalğası və QRS kompleksi hamısı görünür. BMP düzgün hesablanmış və rəqəmsal göstəricidə göstərilmişdir. Dövrə osiloskopa bağlandıqda gördüyümüzə bənzər bir dövrədə təxminən 8 V/0.02 V = 400 qazanc əldə edirik. Nəticənin bir şəkli LabView -də əlavə olunur. Daha sonra, məsələn, məşq zamanı qaldırılmış ürək döyüntüsünü simulyasiya etmək üçün dövrə 2Hz -də 20mVppp siqnalı daxil edildi. İstirahət nəbzində testlə müqayisə edilən bir qazanc əldə edildi. Dalğa formasının altında, əvvəllər olduğu kimi eyni hissələrin daha sürətli bir sürətlə göründüyü görülür. Ürək dərəcəsi sayısal göstərici ilə hesablanır və göstərilir və gözlənilən 120 BPM -ni görürük.

Addım 7: İnsan Mövzusundan istifadə edərək Dövrə Testi

Lazım olacaq: çörək lövhəsindəki dövrə, əlaqə kabelləri, enerji təchizatı və ya 9 V batareya, National Instruments ADC, LabView Software, kompüter, elektrodlar (ən azı üç), insan mövzusu

Nəhayət, dövrə insan mövzu EKQ ilə test edildi, dövrəyə giriş və dövrənin çıxışı LabView -ə daxil olur. Həqiqi bir siqnal almaq üçün bir mövzuya üç elektrod qoyuldu. Həm biləklərə, həm də sağ ayaq biləyinə elektrodlar qoyuldu. Sağ bilək müsbət giriş, sol bilək mənfi və ayaq biləyi zəmin idi. Yenə məlumatlar işlənmək üçün LabView -ə daxil edildi. Elektrod konfiqurasiyası şəkil kimi əlavə olunur.

Əvvəlcə mövzunun istirahət edən EKQ siqnalı göstərildi və təhlil edildi. İstirahət zamanı mövzunun ürək döyüntüsü təxminən 75 bpm idi. Mövzu daha sonra 5 dəqiqə ərzində sıx fiziki fəaliyyətə qatıldı. Mövzu yenidən bağlandı və qaldırılan siqnal qeyd edildi. Fəaliyyətdən sonra ürək dərəcəsi təxminən 137 bpm idi. Bu siqnal daha kiçik idi və daha çox səs -küyə sahib idi. Həm biləklərə, həm də sağ ayaq biləyinə elektrodlar qoyuldu. Sağ bilək müsbət giriş, sol bilək mənfi və ayaq biləyi zəmin idi. Yenə məlumatlar emal üçün LabView -ə daxil edildi.

Orta hesabla bir insanın təxminən 1mV EKQ siqnalı var. Gözlənilən qazancımız təxminən 1000 idi, buna görə 1V çıxış gərginliyi gözləyirdik. XX görüntüdə görüldüyü kimi, QRS kompleksinin amplitudası təxminən (-0.7)-(-1.6) = 0.9 V-dir. Bu, 10% -lik bir səhv yaradır. (1-0.9)/1*100 = 10% Standart bir insanın istirahət edən nəbzi 60-dır, ölçülən təxminən 75 idi, bu da | 60-75 |*100/60 = 25% səhv yaradır. Standart bir insanın ürək dərəcəsi 120-dir, ölçülən təxminən 137 idi, bu | 120-137 |*100/120 = 15% səhv yaradır.

Təbriklər! İndi öz avtomatlaşdırılmış EKQ -nizi qurmusunuz.