EKG raqamli monitor va sxemasini loyihalash: 5 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Bu tibbiy asbob emas. Bu faqat simulyatsiya qilingan signallardan foydalangan holda ta'lim maqsadlari uchun. Agar bu sxemani haqiqiy EKG o'lchovlari uchun ishlatayotgan bo'lsangiz, iltimos, kontaktlarning zanglashiga olib kelishini va kontaktlarning zanglashiga olib kelishi uchun to'g'ri izolyatsiya usullaridan foydalanilganligiga ishonch hosil qiling

Ushbu loyihaning maqsadi - elektrokardiogram deb ham ataladigan EKG signalini kuchaytiradigan va filtrlaydigan sxemani qurish. EKG yordamida yurak urish tezligini va yurak ritmini aniqlash mumkin, chunki u yurak tsiklining turli bosqichlarida yurakning turli qismlari orqali o'tadigan elektr signallarini aniqlay oladi. Bu erda biz EKGni kuchaytirish va filtrlash uchun asboblar kuchaytirgichi, chiziqli filtr va past o'tish filtridan foydalanamiz. Keyin LabView yordamida daqiqada urish hisoblab chiqiladi va EKGning grafik tasviri ko'rsatiladi. Tayyor mahsulotni yuqorida ko'rish mumkin.

1 -qadam: asboblar kuchaytirgichi

Asboblar kuchaytirgichi uchun zarur bo'lgan daromad - 1000 V/V. Bu kiruvchi signalni ancha kuchaytirishga imkon beradi. Asbob -uskunalar kuchaytirgichi 2 -bosqichga bo'linadi, 1 -bosqich va 2 -bosqich. Har bir bosqichning (K) daromadi o'xshash bo'lishi kerak, shuning uchun birgalikda ko'paytirilganda daromad 1000 ga yaqin bo'ladi. Quyidagi tenglamalar daromadni hisoblash uchun ishlatiladi.

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

K2 = -R4/R3

Bu tenglamalardan R1, R2, R3 va R4 qiymatlari topildi. Rasmlarda ko'rsatilgan sxemani yaratish uchun uchta uA741 operatsion kuchaytirgich va rezistor ishlatilgan. Amper kuchaytirgichlari 15V doimiy quvvat manbaidan quvvatlanadi. Ko'rsatkich kuchaytirgichining kirish funktsiyasi generatoriga, chiqishi esa osiloskopga ulangan. Keyin, o'zgaruvchan tokni tozalash va asboblar kuchaytirgichining daromadlari topildi, buni yuqoridagi "Instrumentation Amplifier Gain" uchastkasida ko'rish mumkin. Nihoyat, sxema LabView -da qayta tiklandi, bu erda daromadning simulyatsiyasi ishga tushirildi, buni yuqoridagi qora uchastkada ko'rish mumkin. Natijalar sxemaning to'g'ri ishlashini tasdiqladi.

2 -qadam: Filtrni kesish

Chiziq filtri 60 Gts chastotasida paydo bo'ladigan shovqinlarni olib tashlash uchun ishlatiladi. Komponentlarning qiymatlarini quyidagi tenglamalar yordamida hisoblash mumkin. Sifat koeffitsienti (Q) 8 dan foydalanilgan. C mavjud kondansatkichlarni hisobga olgan holda tanlangan.

R1 = 1/(2*Q*ω*C)

R2 = 2*Q/(ω*C)

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

Rezistor va kondansatör qiymatlari topildi va yuqoridagi sxema qurildi, hisoblangan qiymatlarni u erda ko'rish mumkin. Operatsion kuchaytirgich doimiy quvvat manbai bilan ta'minlangan, kirish funktsiya generatoriga, chiqish esa osiloskopga ulangan. AC -ni tozalash natijasida yuqoridagi "Notch Filter AC Sweep" chizig'i paydo bo'ldi, bu 60 Gts chastotasi o'chirilganligini ko'rsatdi. Buni tasdiqlash uchun natijalarni tasdiqlagan LabView simulyatsiyasi ishga tushirildi.

3 -qadam: past o'tkazgichli filtr

Ikkinchi darajali Butterworth past o'tish filtri ishlatiladi, kesish chastotasi 250 Gts. Rezistor va kondansatör qiymatlarini aniqlash uchun quyidagi tenglamalar ishlatilgan. Bu tenglamalar uchun, Hzda kesish chastotasi rad/sek ga o'zgartirildi, bu 1570,8 deb topildi. K = 1 daromad ishlatilgan. A va b qiymatlari mos ravishda 1.414214 va 1 ga etkazib berilgan.

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)

Qiymatlarni hisoblagandan so'ng, sxema yuqoridagi rasmlardan birida ko'rish mumkin bo'lgan qiymatlar bilan qurilgan. Shuni ta'kidlash kerakki, 1 daromad ishlatilganligi sababli, R3 ochiq davrga, R4 qisqa tutashuvga almashtirildi. Zanjir yig'ilgandan so'ng, op -amper 15V doimiy quvvat manbai bilan quvvatlanadi. Boshqa komponentlar singari kirish va chiqish mos ravishda funktsiya generatori va osiloskopga ulangan. Yuqoridagi "Past o'tkazgichli filtrli ACni tozalash" da ko'rilgan o'zgaruvchan tokni tozalash sxemasi tuzildi. LabView simulyatsiyasida qora rangdagi syujet natijalarimizni tasdiqlaydi.

4 -qadam: LabVIEW

Rasmda ko'rsatilgan LabVIEW dasturi daqiqadagi zarbalarni hisoblash va kirish EKGining vizual tasvirini ko'rsatish uchun ishlatiladi. DAQ yordamchisi kirish signalini oladi va namuna olish parametrlarini o'rnatadi. Keyin to'lqin shakli grafigi DAQni foydalanuvchi interfeysida foydalanuvchiga ko'rsatish uchun olgan kirishni belgilaydi. Kirish ma'lumotlari bo'yicha bir nechta tahlillar o'tkaziladi. Kirish ma'lumotlarining maksimal qiymatlari Max/Min identifikatori yordamida topiladi va cho'qqilarni aniqlash parametrlari Peak Detection yordamida o'rnatiladi. Cho'qqilar joylarining indeksli massivi, Vaqtni o'zgartirish komponenti tomonidan berilgan maksimal qiymatlar va har xil arifmetik amallar orasidagi vaqtdan foydalanib, BPM raqamli chiqish sifatida hisoblanadi va ko'rsatiladi.

5 -qadam: O'chirish davri

Barcha komponentlar ulangandan so'ng, to'liq tizim simulyatsiya qilingan EKG signali bilan sinovdan o'tkazildi. Keyin, sxema yuqorida aytib o'tilgan LabView dasturi orqali ko'rsatiladigan natijalar bilan inson EKGini filtrlash va kuchaytirish uchun ishlatilgan. Elektrodlar o'ng bilagiga, chap bilagiga va chap to'pig'iga biriktirilgan. Chap bilak va o'ng bilak asboblar kuchaytirgichining kirishiga, chap to'pig'i esa erga ulangan. Keyin past o'tkazgichli filtrning chiqishi DAQ yordamchisiga ulandi. Xuddi o'sha LabView blok diagrammasidan foydalanib, dastur ishga tushirildi. Inson EKG o'tishi bilan to'liq tizimning chiqishidan aniq va barqaror signal ko'rinib turibdi, buni yuqoridagi rasmda ko'rish mumkin.