Hartimi i një monitori dhe qarku dixhital të EKG -së: 5 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Kjo nuk është një pajisje mjekësore. Kjo është për qëllime edukative vetëm duke përdorur sinjale të simuluara. Nëse përdorni këtë qark për matjet e vërteta të EKG-së, ju lutemi sigurohuni që qarku dhe lidhjet qark-instrument të përdorin teknikat e duhura të izolimit

Qëllimi i këtij projekti është të ndërtojë një qark që mund të përforcojë dhe filtrojë një sinjal EKG, i njohur gjithashtu si elektrokardiogram. Një EKG mund të përdoret për të përcaktuar rrahjet e zemrës dhe ritmin e zemrës, pasi është në gjendje të zbulojë sinjalet elektrike që kalojnë nëpër pjesë të ndryshme të zemrës gjatë fazave të ndryshme të ciklit kardiak. Këtu ne përdorim një përforcues instrumentesh, filtër të nivelit dhe një filtër me kalim të ulët për të amplifikuar dhe filtruar EKG. Pastaj, duke përdorur LabView, llogariten rrahjet për minutë dhe shfaqet një paraqitje grafike e EKG -së. Produkti i përfunduar mund të shihet më lart.

Hapi 1: Përforcuesi i instrumenteve

Fitimi i nevojshëm për amplifikatorin e instrumenteve është 1000 V/V. Kjo do të lejonte përforcim të mjaftueshëm të sinjalit në hyrje që është shumë më i vogël. Përforcuesi i instrumenteve ndahet në dy pjesë, Faza 1 dhe Faza 2. Fitimi i secilës fazë (K) duhet të jetë i ngjashëm, kështu që kur shumëzohet së bashku, fitimi është rreth 1000. Ekuacionet më poshtë përdoren për të llogaritur fitimin.

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

K2 = -R4/R3

Nga këto ekuacione, u gjetën vlerat e R1, R2, R3 dhe R4. Për të ndërtuar qarkun e parë në imazhe, u përdorën tre përforcues dhe rezistorë operacionalë uA741. Amperet operojnë me 15V nga një furnizim me rrymë DC. Hyrja e Amplifikatorit të Instrumentacionit ishte e lidhur me një Gjenerator Funksioni dhe dalja ishte e lidhur me një Osciloskop. Pastaj, u bë një spastrim AC dhe fitimi i Amplimentuesit të Instrumentacionit u gjet, siç mund të shihet në komplotin "Fitimi i Amplifikatorit të Instrumentacionit" më sipër. Më në fund, qarku u rikrijua në LabView, ku u krye një simulim i fitimit, siç mund të shihet në komplotin e zi më sipër. Rezultatet konfirmuan se qarku funksionoi si duhet.

Hapi 2: Filtri i nivelit

Filtri i nivelit përdoret për të hequr zhurmën që ndodh në 60 Hz. Vlerat e përbërësve mund të llogariten duke përdorur ekuacionet më poshtë. Factorshtë përdorur një faktor cilësor (Q) prej 8. C u zgjodh duke pasur parasysh kondensatorët në dispozicion.

R1 = 1/(2*Q*ω*C)

R2 = 2*Q/(ω*C)

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

Vlerat e rezistencës dhe kondensatorit u gjetën dhe qarku i sipërm u ndërtua, vlerat e llogaritura mund të shihen atje. Përforcuesi operacional u mundësua nga një Furnizues DC, me hyrjen e lidhur me një Gjenerator Funksioni dhe daljen me një Oscilloskop. Drejtimi i një spastrimi AC rezultoi në komplotin e "Notch Filter AC Sweep" më sipër, duke treguar se një frekuencë prej 60 Hz ishte hequr. Për të konfirmuar këtë, u krye një simulim LabView i cili konfirmoi rezultatet.

Hapi 3: Filtri me kalim të ulët

Përdoret një filtër i rendit të dytë Butterworth me kalim të ulët, me një frekuencë të ndërprerë prej 250Hz. Për të zgjidhur vlerat e rezistencës dhe kondensatorit, u përdorën ekuacionet më poshtë. Për këto ekuacione, frekuenca e ndërprerjes në Hz u ndryshua në rad/sek, e cila u zbulua të ishte 1570.8. Ashtë përdorur një fitim prej K = 1. Vlerat për a dhe b janë furnizuar të jenë përkatësisht 1.414214 dhe 1.

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)

Pasi të ishin llogaritur vlerat, qarku u ndërtua me vlerat, të cilat mund të shihen në njërën nga imazhet e mësipërme. Duhet të theksohet se meqenëse u fitua një 1, R3 u zëvendësua me një qark të hapur dhe R4 u zëvendësua me një qark të shkurtër. Pasi qarku ishte montuar, atëherë amplifikatori operonte me 15V nga një Furnizues DC i Energjisë. Ngjashëm me përbërësit e tjerë, hyrja dhe dalja ishin të lidhura përkatësisht me një gjenerator funksionesh dhe një osciloskop. U krijua një komplot i spastrimit të rrymës, i parë në "Fshirja e filtrit me kalim të ulët AC" më sipër. Komploti në të zezë në simulimin LabView të qarkut, duke konfirmuar rezultatet tona.

Hapi 4: LabVIEW

Programi LabVIEW i treguar në imazh përdoret për të llogaritur rrahjet në minutë dhe për të shfaqur një paraqitje vizuale të EKG -së hyrëse. Asistenti DAQ merr sinjalin hyrës dhe vendos parametrat e marrjes së mostrës. Grafiku i formës valore më pas vizaton hyrjen që DAQ merr në UI për t'i shfaqur përdoruesit. Analiza të shumta bëhen në të dhënat hyrëse. Vlerat maksimale të të dhënave hyrëse gjenden duke përdorur Identifikuesin Max/Min, dhe parametrat për të zbuluar majat vendosen duke përdorur Peak Detection. Duke përdorur një grup indeksi të vendndodhjeve të majave, kohën midis vlerave maksimale të dhëna nga komponenti Ndryshimi i kohës dhe operacioneve të ndryshme aritmetike, BPM llogaritet dhe shfaqet si dalje numerike.

Hapi 5: Qarku i Përfunduar

Pasi të jenë lidhur të gjithë përbërësit, sistemi i plotë u testua me një sinjal të simuluar EKG. Pastaj, qarku u përdor për të filtruar dhe përforcuar një EKG njerëzore me rezultatet e shfaqura përmes programit të lartpërmendur LabView. Elektrodat ishin bashkangjitur në dore të djathtë, dore të majtë dhe kyçin e këmbës së majtë. Kyçi i majtë dhe kyçi i djathtë ishin të lidhur me hyrjet e amplifikatorit të instrumenteve, ndërsa kyçin e këmbës së majtë të lidhur me tokën. Dalja e filtrit me kalim të ulët u lidh më pas me Asistentin DAQ. Duke përdorur të njëjtën bllok diagramë LabView nga më parë, programi u ekzekutua. Me kalimin e EKG -së njerëzore, një sinjal i qartë dhe i qëndrueshëm u pa nga dalja e sistemit të plotë, i cili mund të shihet në imazhin e mësipërm.