Автоматтандырылған ЭКГ схемасы: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Бұл жобаның мақсаты - кіретін ЭКГ сигналын жеткілікті түрде күшейтетін және сүзетін бірнеше компоненттері бар тізбек моделін құру. Үш компонент жеке модельденеді: аспаптық күшейткіш, белсенді ойық сүзгісі және пассивті жолақ сүзгісі. Олар ЭКГ схемасының соңғы үлгісін жасау үшін біріктіріледі. Барлық схемалық модельдеу мен тестілеу LTspice -те жүргізілді, бірақ басқа схемалық модельдеу бағдарламалары да жұмыс істейтін болады.

1 -қадам: аспаптық күшейткіш

Бұл ЭКГ толық моделінің бірінші компоненті болады. Оның мақсаты - бастапқыда кернеуі өте төмен болатын ЭКГ сигналын күшейту. Мен оптикалық күшейткіштер мен резистивті компоненттерді 1000 пайда әкелетін етіп қолдануды шештім. Бірінші суретте LTspice үлгісіндегі аспаптық күшейткіштің дизайны көрсетілген. Екінші суретте сәйкес теңдеулер мен орындалған есептеулер көрсетілген. Толық модельденгеннен кейін 75 Гц -те 1 мВ синусоидальды кіріс сигналының өтпелі талдауы LTspice -те 1000 кірісті растау үшін жүргізілді. Үшінші сурет осы талдаудың нәтижелерін көрсетеді.

2 -қадам: Белсенді ойық сүзгісі

Бұл ЭКГ толық моделінің екінші компоненті болады. Оның мақсаты - 60 Гц жиіліктегі сигналдарды әлсірету, бұл айнымалы ток кернеуінің кедергі жиілігі. Бұл ЭКГ сигналдарын бұрмалайды және әдетте барлық клиникалық жағдайларда болады. Мен резистивті және сыйымдылықты компоненттері бар қосарлы амплитудалық фильтрді конфигурациялауды қолдануды таңдадым. Бірінші суретте LTspice үлгісінде жасалған сүзгі дизайны көрсетілген. Екінші сурет сәйкес теңдеулер мен орындалған есептеулерді көрсетеді. Толық модельденгеннен кейін, 60 Гц жиілікті растау үшін LTspice -те 1 Гц - 100 кГц аралығында синусоидальды кіріс сигналының 1 В айнымалы токты тазарту жүргізілді. Үшінші сурет осы талдаудың нәтижелерін көрсетеді. Күтілетін нәтижелермен салыстырғанда модельдеу нәтижелерінің шамалы өзгеруі осы тізбектің резистивті және сыйымдылық компоненттерін есептеу кезінде жүргізілген дөңгелектеуге байланысты болуы мүмкін.

3 -қадам: пассивті жолақ сүзгісі

Бұл ЭКГ толық моделінің үшінші компоненті болады. Оның мақсаты 0,05 Гц - 250 Гц диапазонында емес сигналдарды сүзу болып табылады, себебі бұл ересектерге тән ЭКГ диапазоны. Мен резистивті және сыйымдылықты біріктіретін компоненттерді қолдануды таңдадым, сондықтан жоғары өту жиілігі 0,05 Гц, ал төменгі өту 250 Гц болады. Бірінші суретте LTspice -те модельденген пассивті жолақты сүзгі дизайны көрсетілген. Екінші сурет сәйкес теңдеулер мен орындалған есептеулерді көрсетеді. Толық модельденгеннен кейін, LTspice -те 0,01 Гц - 100 кГц аралығында синусоидальды кіріс сигналының 1 В айнымалы ток тазарту жоғары және төмен өту жиілігін растау үшін орындалды. Үшінші сурет осы талдаудың нәтижелерін көрсетеді. Күтілетін нәтижелермен салыстырғанда модельдеу нәтижелерінің шамалы өзгеруі осы тізбектің резистивті және сыйымдылық компоненттерін есептеу кезінде жүргізілген дөңгелектеуге байланысты болуы мүмкін.

4 -қадам: тізбек компоненттерін біріктіру

Енді барлық компоненттер жеке жобаланған және сыналғандықтан, оларды жасалған ретімен сериялы түрде біріктіруге болады. Нәтижесінде ЭКГ схемасының толық моделі пайда болады, ол алдымен сигналды 1000x күшейтуге арналған аспаптық күшейткішті қамтиды. Содан кейін 60 Гц айнымалы ток кернеуінің шуын жою үшін ойық сүзгісі қолданылады. Ақырында, жолақты сүзгі ересек ЭКГ диапазонынан тыс сигналды өткізуге мүмкіндік бермейді (0,05 Гц - 250 Гц). Біріктірілгеннен кейін, бірінші суретте көрсетілгендей, компоненттердің күтілгендей бірге жұмыс жасайтынына көз жеткізу үшін 1 мВ кіріс кернеуімен (синусоидальды) LTspice -те өтпелі талдау мен айнымалы токты толық тазартуды жүргізуге болады. Екінші суретте 1 мВ -тан ~ 0,85 В -қа дейінгі сигналдың күшеюін көрсететін өтпелі талдау нәтижелері көрсетіледі. Бұл дегеніміз, аспаптық күшейткіш 1000x күшейткеннен кейін, ойық немесе жолақты сүзгі компоненттері сигналды сәл әлсіретеді. Үшінші суретте айнымалы токты тазарту нәтижелері көрсетіледі. Бұл Bode сюжеті жеке тексерілген кезде жолақты өту сүзгісінің Bode сюжетіне сәйкес келетін жоғары және төмен өту шегін көрсетеді. Сондай -ақ, 60 Гц шамалы төмендеу бар, бұл жерде қажет емес шуды кетіру үшін ойық сүзгісі жұмыс істейді.