EKQ Rəqəmsal Monitor və Dövrə Dizaynı: 5 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Bu tibbi cihaz deyil. Bu yalnız simulyasiya edilmiş siqnallardan istifadə edərək təhsil məqsədləri üçündür. Bu dövrəni real EKQ ölçmələri üçün istifadə edirsinizsə, zəhmət olmasa dövrənin və dövrə-cihaz əlaqələrinin düzgün izolyasiya üsullarından istifadə etdiyinə əmin olun

Bu layihənin məqsədi, elektrokardioqram olaraq da bilinən bir EKQ siqnalını gücləndirə və süzə bilən bir dövrə qurmaqdır. Kardiyak dövrünün müxtəlif mərhələlərində ürəyin müxtəlif hissələrindən keçən elektrik siqnallarını aşkar edə bildiyi üçün ürək dərəcəsini və ürək ritmini təyin etmək üçün EKQ istifadə edilə bilər. Burada EKQ -ni gücləndirmək və süzmək üçün bir alət gücləndiricisi, çentik filtri və aşağı keçid filtrindən istifadə edirik. Daha sonra LabView istifadə edərək dəqiqədə vuruşlar hesablanır və EKQ -nin qrafik təsviri göstərilir. Hazır məhsulu yuxarıda görmək olar.

Addım 1: Alət Gücləndiricisi

Cihaz gücləndiricisi üçün lazım olan qazanc 1000 V/V -dir. Bu, daha kiçik olan gələn siqnalın kifayət qədər gücləndirilməsinə imkan verəcəkdir. Alət gücləndiricisi iki mərhələyə bölünmüşdür: Mərhələ 1 və Mərhələ 2. Hər mərhələnin qazancı (K) oxşar olmalıdır, belə ki, birlikdə vurulduqda qazanc 1000 civarındadır. Aşağıdakı tənliklər qazancı hesablamaq üçün istifadə olunur.

K1 = 1 + ((2*R2)/R1)

K2 = -R4/R3

Bu tənliklərdən R1, R2, R3 və R4 dəyərləri tapıldı. Şəkillərdə görünən dövrə qurmaq üçün üç uA741 Əməliyyat Gücləndiricisi və rezistoru istifadə edilmişdir. Op amperlər 15V DC enerji təchizatı ilə təchiz edilmişdir. Alət Gücləndiricisinin girişi bir Funksiya Generatoruna və çıxışı bir Osiloskopla əlaqələndirildi. Daha sonra, bir AC süpürgəsi alındı və yuxarıdakı "Alət Gücləndiricisi Qazancı" süjetində göründüyü kimi Cihaz Gücləndiricisi qazancı tapıldı. Nəhayət, dövrə yuxarıdakı qara süjetdə göründüyü kimi qazanc simulyasiyasının aparıldığı LabView -də yenidən yaradıldı. Nəticələr dövrənin düzgün işlədiyini təsdiqlədi.

Addım 2: Çentik Filtri

Çentik filtri 60 Hz -də yaranan səs -küyü aradan qaldırmaq üçün istifadə olunur. Komponentlərin dəyərləri aşağıdakı tənliklər vasitəsilə hesablana bilər. 8 -lik keyfiyyət faktoru (Q) istifadə edilmişdir. Mövcud kondansatörlər nəzərə alınmaqla C seçildi.

R1 = 1/(2*Q*ω*C)

R2 = 2*Q/(ω*C)

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

Rezistor və kondansatör dəyərləri tapıldı və yuxarıdakı dövrə quruldu, hesablanmış dəyərləri orada görmək olar. Əməliyyat gücləndiricisi girişi bir funksiya generatoruna və çıxışı bir osiloskopa qoşularaq DC enerji təchizatı ilə təchiz edilmişdir. Bir AC Süpürgəsinin işə salınması, 60 Hz tezliyinin silindiyini göstərən yuxarıdakı "Çentik Filtri AC Süpürmə" planı ilə nəticələndi. Bunu təsdiqləmək üçün nəticələri təsdiqləyən bir LabView simulyasiyası keçirildi.

Addım 3: Aşağı keçid filtri

250 Hz kəsmə tezliyi olan İkinci Sifariş Butterworth aşağı keçid filtri istifadə olunur. Rezistor və kondansatör dəyərlərini həll etmək üçün aşağıdakı tənliklər istifadə edilmişdir. Bu tənliklər üçün, Hz -də kəsilmə tezliyi rad/saniyə olaraq dəyişdirildi və 1570.8 oldu. K = 1 mənfəəti istifadə edildi. A və b üçün dəyərlər sırasıyla 1.414214 və 1 olaraq verilmişdir.

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

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

R3 = K (R1 + R2) / (K - 1)

R4 = K (R1 + R2)

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

C2 = (10 / fc)

Dəyərlər hesablandıqdan sonra, dövrə yuxarıdakı şəkillərdən birində görülə bilən dəyərlərlə quruldu. Qeyd etmək lazımdır ki, 1 qazancı istifadə edildiyindən R3 əvəzinə açıq dövrə, R4 qısa dövrə ilə əvəz edilmişdir. Dövrə yığıldıqdan sonra op amp bir DC Güc Təchizatından 15V ilə təchiz edildi. Digər komponentlərə bənzər olaraq, giriş və çıxış sırasıyla bir Function Generator və bir Osiloskopla əlaqələndirildi. Yuxarıdakı "Aşağı keçid filtri AC süpürgəsi" ndə görünən AC süpürgəsinin süjeti yaradıldı. Nəticələrimizi təsdiqləyən dövrənin LabView simulyasiyasında qara rəngli süjet.

Addım 4: LabVIEW

Şəkildə göstərilən LabVIEW proqramı dəqiqədə atımları hesablamaq və giriş EKQ -nin vizual təsvirini göstərmək üçün istifadə olunur. DAQ köməkçisi giriş siqnalını alır və nümunə götürmə parametrlərini təyin edir. Dalğa forması qrafiki, DAQ -nın istifadəçiyə göstərmək üçün UI -də aldığı girişi təyin edir. Daxil olan məlumatlar üzərində çoxlu analizlər aparılır. Giriş məlumatlarının maksimum dəyərləri Maks/Min Tanımlayıcısı ilə tapılır və zirvələri aşkar etmək üçün parametrlər Peak Detection istifadə edərək təyin edilir. Zirvələrin yerlərinin indeksi, Zaman dəyişikliyi komponenti tərəfindən verilən maksimum dəyərlər və müxtəlif arifmetik əməliyyatlar arasındakı vaxtdan istifadə edərək BPM rəqəmsal çıxış olaraq hesablanır və göstərilir.

Addım 5: Tamamlanmış Dövrə

Bütün komponentlər bağlandıqdan sonra tam sistem simulyasiya edilmiş EKQ siqnalı ilə sınaqdan keçirildi. Daha sonra, sxem, yuxarıda göstərilən LabView proqramı vasitəsilə nümayiş olunan nəticələrlə insan EKQ -ni süzmək və gücləndirmək üçün istifadə edildi. Elektrodlar sağ bilək, sol bilək və sol ayaq biləyinə yapışdırılırdı. Sol bilək və sağ bilək alət gücləndiricisinin girişlərinə, sol ayaq biləyi yerə bağlanmışdı. Aşağı keçid filtrinin çıxışı DAQ köməkçisinə qoşuldu. Əvvəlki eyni LabView blok diaqramından istifadə edərək proqram işə salındı. İnsan EKQ -dən keçərkən, yuxarıdakı şəkildə görülə bilən tam sistemin çıxışından aydın və sabit bir siqnal görüldü.