Modeli i qarkut të EKG -së të automatizuar: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Qëllimi i këtij projekti është të krijojë një model qarku me përbërës të shumtë që mund të amplifikojnë dhe filtrojnë në mënyrë adekuate një sinjal të EKG -së në hyrje. Tre komponentë do të modelohen individualisht: një përforcues instrumentesh, një filtër aktiv i nivelit dhe një filtër pasiv bandash. Ato do të kombinohen për të krijuar modelin përfundimtar të qarkut EKG. I gjithë modelimi dhe testimi i qarkut po kryhej në LTspice, por programet e tjera të simulimit të qarkut gjithashtu do të funksiononin.

Hapi 1: Përforcuesi i instrumenteve

Ky do të jetë komponenti i parë i modelit të plotë të EKG -së. Qëllimi i tij është të amplifikojë sinjalin e EKG -së, i cili fillimisht do të ketë një tension shumë të ulët. Zgjodha të përdor op-amps të kombinuar dhe përbërës rezistentë në një mënyrë që do të prodhonte një përfitim prej 1000. Imazhi i parë tregon modelin e amplifikatorit të instrumentacionit të modeluar në LTspice. Imazhi i dytë tregon ekuacionet përkatëse dhe llogaritjet e kryera. Pasi u modelua plotësisht, analiza kalimtare e një sinjali sinusoidal hyrës prej 1 mV në 75 Hz u krye në LTspice për të konfirmuar një fitim prej 1000. Imazhi i tretë tregon rezultatet e kësaj analize.

Hapi 2: Filtri aktiv i nivelit

Ky do të jetë komponenti i dytë i modelit të plotë të EKG -së. Qëllimi i tij është të zbusë sinjalet me një frekuencë prej 60 Hz, e cila është frekuenca e ndërhyrjes së tensionit të linjës AC. Kjo shtrembëron sinjalet e EKG -së dhe është zakonisht e pranishme në të gjitha mjediset klinike. Zgjodha të përdor kombinimin e një op-amp me përbërës rezistent dhe kapacitiv në një konfigurim të filtrit të nivelit të dyfishtë. Imazhi i parë tregon modelin e filtrit të nivelit të modeluar në LTspice. Imazhi i dytë tregon ekuacionet përkatëse dhe llogaritjet e kryera. Pasi u modelua plotësisht, një spastrim AC i një sinjali sinusoidal hyrës prej 1 V u krye nga 1 Hz - 100 kHz në LTspice për të konfirmuar një nivel në 60 Hz. Imazhi i tretë tregon rezultatet e kësaj analize. Ndryshimi i vogël në rezultatet e simulimit në krahasim me rezultatet e parashikuara ka të ngjarë të jetë për shkak të rrumbullakimit të bërë gjatë llogaritjes së përbërësve rezistues dhe kapacitiv të këtij qarku.

Hapi 3: Filtri pasiv i bandës

Ky do të jetë komponenti i tretë i modelit të plotë të EKG -së. Qëllimi i tij është të filtrojë sinjalet që nuk janë brenda intervalit 0.05 Hz - 250 Hz, pasi kjo është diapazoni i një EKG -je tipike për të rritur. Zgjodha të përdor përbërës të kombinuar rezistent dhe kapacitiv, kështu që ndërprerja e kalimit të lartë do të ishte 0.05 Hz dhe ndërprerja e kalimit të ulët do të ishte 250 Hz. Imazhi i parë tregon modelin pasiv të filtrit të bandës të modeluar në LTspice. Imazhi i dytë tregon ekuacionet përkatëse dhe llogaritjet e kryera. Pasi u modelua plotësisht, një spastrim AC i një sinjali sinusoidal hyrës prej 1 V u krye nga 0.01 Hz - 100 kHz në LTspice për të konfirmuar frekuencat e ndërprerjes së kalimit të lartë dhe të ulët. Imazhi i tretë tregon rezultatet e kësaj analize. Ndryshimi i vogël në rezultatet e simulimit në krahasim me rezultatet e parashikuara ka të ngjarë të jetë për shkak të rrumbullakimit të bërë gjatë llogaritjes së përbërësve rezistues dhe kapacitiv të këtij qarku.

Hapi 4: Kombinimi i Komponentëve të Qarkut

Tani që të gjithë përbërësit janë projektuar dhe testuar individualisht, ato mund të kombinohen në seri sipas rendit të krijimit. Kjo rezulton në një model të plotë të qarkut EKG që së pari përmban një përforcues instrumentesh për të amplifikuar sinjalin 1000x. Pastaj, një filtër i nivelit përdoret për të eleminuar zhurmën e tensionit të linjës AC 60 Hz. Së fundmi, filtri i brezit nuk lejon kalimin e sinjalit që është jashtë kufirit të një EKG -je të rritur (0.05 Hz - 250 Hz). Pasi të kombinohet, siç tregohet në imazhin e parë, një analizë kalimtare dhe një spastrim i plotë i rrymës mund të kryhet në LTspice me një tension hyrës prej 1 mV (sinusoidal) për t'u siguruar që përbërësit të punojnë së bashku siç ishte parashikuar. Imazhi i dytë shfaq rezultatet e analizës kalimtare, të cilat tregojnë përforcim të sinjalit nga 1 mV në 85 0.85 V. Kjo do të thotë që ose komponentët e filtrit të nivelit ose bandës e dobësojnë pak sinjalin pasi është përforcuar fillimisht 1000x nga amplifikatori i instrumenteve. Imazhi i tretë shfaq rezultatet e spastrimit AC. Ky komplot Bode tregon ndërprerje të kalimit të lartë dhe të ulët që përputhen me ato të komplotit Bode të filtrit të brezit kur testohen individualisht. Ekziston gjithashtu një rënie e lehtë rreth 60 Hz, e cila është ajo ku filtri i nivelit po punon për të hequr zhurmën e padëshiruar.