BME 305 EEG: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) - бұл адамның миының электрлік белсенділігін өлшеуге арналған құрылғы. Бұл зерттеулер мидың әртүрлі бұзылуларын диагностикалауда өте пайдалы болуы мүмкін. ЭЭГ жасауға тырысқанда, жұмыс схемасын жасамас бұрын ескеру қажет әр түрлі параметрлер бар. Бас миының белсенділігін оқуға тырысудың бір ерекшелігі - шын мәнінде оқуға болатын өте аз кернеу. Ересек адамның ми толқынының қалыпты диапазоны шамамен 10 -нан 100 -ге дейін. Кіріс кернеуінің шамалы болуына байланысты тізбектің жалпы шығысында үлкен күшейту қажет болады, бұл кірістің 10 000 есе артық. ЭЭГ жасау кезінде есте ұстау керек тағы бір нәрсе - біздің шығаратын әдеттегі толқындар 1 Гц -тен 60 Гц -ке дейін. Осыны біле отырып, өткізу қабілеттілігінен тыс кез келген қажетсіз жиілікті әлсірететін әр түрлі сүзгілер болуы керек.

Жабдықтар

-LM741 жұмыс күшейткіші (4)

-8,2 кОм резистор (3)

-820 Ом резисторы (3)

-100 Ом резисторы (3)

-15 кОм резистор (3)

-27 кОм резистор (4)

-0.1 uF конденсаторы (3)

-100 uF конденсатор (1)

-Нан тақтасы (1)

-Arduino микроконтроллері (1)

-9В батареялар (2)

1 -қадам: аспаптық күшейткіш

ЭЭГ құрудың бірінші қадамы - екі түрлі сигналды қабылдауға және күшейтілген сигналды шығаруға болатын жеке құралдық күшейткішті (INA) құру. Бұл INA -ға шабыт LT1101 -ден келді, ол сигналдарды ажырату үшін қолданылатын қарапайым аспаптық күшейткіш. LM741 операциялық күшейткіштерінің екеуін қолдана отырып, сіз жоғарыдағы схемада берілген әр түрлі коэффициенттерді пайдаланып INA құра аласыз. Сіз бұл коэффициенттердің вариациясын қолдана аласыз, алайда коэффициент ұқсас болса, сол нәтижені ала аласыз. Бұл схема үшін R үшін 100 Ом резисторды, 9R үшін 820 Ом резисторды және 90R үшін 8,2 кОм резисторды қолдануды ұсынамыз. 9В батареяларын қолдана отырып, сіз жұмыс күшейткіштерін қуаттай аласыз. V+ істікшесін қуаттандыру үшін бір 9В батареяны, ал екінші 9В батареяны V -істікшеге -9В қосатын етіп орнату арқылы. Бұл құрал күшейткіші сізге 100 ұпай беруі керек.

2 -қадам: сүзу

Биологиялық сигналдарды жазу кезінде сізді қызықтыратын диапазон мен ықтимал шу көздерін есте ұстаған жөн. Сүзгілер бұл мәселені шешуге көмектеседі. Бұл контур дизайны үшін бұған жету үшін жолақты өту сүзгісі, содан кейін белсенді ойық сүзгісі қолданылады. Бұл кезеңнің бірінші бөлігі жоғары өту сүзгісінен, содан кейін төмен өту сүзгісінен тұрады. Бұл сүзгінің мәндері EEG сигнал жиілігінің қызығушылық диапазонын қамтитын 0,1Гц -тен 55Гц дейінгі жиілік диапазонына арналған. Бұл қалау ауқымынан тыс сигналдарды сүзуге қызмет етеді. Содан кейін кернеудің ізбасары ойық сүзгісінің шығыс кернеуінің төмен импедансқа ие болуын қамтамасыз ету үшін ойық сүзгісінің алдында жолақ өткеннен кейін отырады. Шұңқырлы сүзгі 60 Гц жиіліктегі шудың үлкен бұрмалануына байланысты сигналдың кемінде -20дБ төмендеуімен шуды сүзуге арналған. Соңында бұл кезеңді аяқтау үшін кернеудің тағы бір ізбасары.

3-қадам: Инвертивті емес жұмыс күшейткіші

Бұл тізбектің соңғы кезеңі фильтрленген сигналды 1-2В диапазонға дейін 99 пайызға дейін ұлғайту үшін инверттелмейтін күшейткіштен тұрады. Ми толқындарының кіріс сигналының күші өте аз болғандықтан, бұл соңғы кезең ықтимал қоршаған ортаның шуымен салыстырғанда оңай көрінетін және түсінуге болатын шығыс толқынының формасын беру үшін қажет. Сондай-ақ, инверттелмейтін күшейткіштерден тұрақты токтың ығысуы қалыпты болып табылатынын және соңғы шығуды талдау мен көрсету кезінде ескеру қажет екенін атап өткен жөн.

4 -қадам: Аналогты цифрлық түрлендіру

Бүкіл тізбек аяқталғаннан кейін, біз бүкіл тізбек бойынша күшейтетін аналогты сигналды цифрландыру қажет. Бақытымызға орай, егер сіз arduino микроконтроллерін қолдансаңыз, аналогты цифрлық түрлендіргіш (ADC) бар. Ардуиноға салынған алты аналогтық түйіннің кез келгеніне өз тізбегіңізді шығара отырып, сіз микроконтроллерге осциллографты кодтай аласыз. Жоғарыда көрсетілген кодта біз аналогты толқын пішінін оқу және оны цифрлық шығысқа түрлендіру үшін A0 аналогтық түйреуішті қолданамыз. Сонымен қатар, оқуды жеңілдету үшін кернеуді 0 - 1023 диапазонынан 0 В -тан 5 В -қа дейін түрлендіру қажет.