ЭКГ цифрлық мониторы мен схемасын жобалау: 5 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Бұл медициналық құрал емес. Бұл тек имитациялық сигналдарды қолдану арқылы білім беру мақсатында. Егер бұл тізбекті ЭКГ-ны нақты өлшеу үшін қолданатын болсаңыз, онда тізбек пен құрылғы арасындағы байланыс оқшаулаудың тиісті әдістерін қолданатынына көз жеткізіңіз

Бұл жобаның мақсаты - электрокардиограмма деп аталатын ЭКГ сигналын күшейтетін және сүзетін тізбек құру. ЭКГ көмегімен жүрек соғу жиілігін және жүрек ырғағын анықтауға болады, өйткені ол жүрек циклінің әр түрлі кезеңінде жүректің әр түрлі бөліктерінен өтетін электрлік сигналдарды анықтай алады. Мұнда біз ЭКГ -ны күшейту мен сүзу үшін аспаптық күшейткішті, ойықты сүзгіні және төмен өту сүзгісін қолданамыз. Содан кейін LabView көмегімен минутына соққылар есептеледі және ЭКГ -ның графикалық бейнесі көрсетіледі. Дайын өнімді жоғарыдан көруге болады.

1 -қадам: аспаптық күшейткіш

Аспаптық күшейткіш үшін кернеу - 1000 В/В. Бұл кіретін сигналды әлдеқайда аз күшейтуге мүмкіндік береді. Аспаптық күшейткіш екі кезеңге бөлінеді: 1 -кезең және 2 -кезең. Әр кезеңнің (K) табысы ұқсас болуы керек, сондықтан оларды көбейткенде пайда шамамен 1000 болады. Төмендегі теңдеулер пайданы есептеу үшін қолданылады.

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

K2 = -R4/R3

Бұл теңдеулерден R1, R2, R3 және R4 мәндері табылды. Суретте көрсетілген схеманы құру үшін үш uA741 операциялық күшейткіші мен резисторы қолданылды. Операторлар тұрақты ток көзінен 15В кернеумен қоректенеді. Аспаптық күшейткіштің кірісі функция генераторына, шығысы осциллографқа қосылған. Содан кейін, айнымалы токты тазарту жүргізілді, және аспаптық күшейткіштің пайдасы табылды, оны жоғарыдағы «Аспаптық күшейткіштің пайдасы» сюжетінен көруге болады. Ақырында, схема LabView -те жаңартылды, онда пайда симуляциясы іске қосылды, оны жоғарыдағы қара сюжеттен көруге болады. Нәтижелер тізбектің дұрыс жұмыс істегенін растады.

2 -қадам: ойық сүзгісі

Шұңқырлы сүзгі 60 Гц жиілікте пайда болатын шуды кетіру үшін қолданылады. Компоненттердің мәндерін төмендегі теңдеулер арқылы есептеуге болады. Сапа коэффициенті (Q) 8 пайдаланылды. Қол жетімді конденсаторларды ескере отырып, C таңдалды.

R1 = 1/(2*Q*ω*C)

R2 = 2*Q/(ω*C)

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

Резистор мен конденсатордың мәндері табылды және жоғарыдағы схема құрылды, есептелген мәндерді сол жерден көруге болады. Жұмыс күшейткіші тұрақты ток көзінен, кіріс генераторға, шығысы осциллографқа қосылған. Айнымалы ток тазартқышты іске қосу нәтижесінде жоғары жиіліктегі «Notch Filter AC Sweep» сюжеті пайда болды, бұл жиілік 60 Гц жойылғанын көрсетеді. Мұны растау үшін нәтижелерді растайтын LabView модельдеуі жүргізілді.

3 -қадам: төмен өту сүзгісі

Butterworth екінші ретті төмен өту сүзгісі қолданылады, жиілігі 250 Гц. Резистор мен конденсатордың мәндерін шешу үшін төмендегі теңдеулер қолданылды. Бұл теңдеулер үшін Гц шектеу жиілігі рад/сек болып өзгертілді, ол 1570,8 болды. K = 1 өсімі пайдаланылды. A және b мәндері сәйкесінше 1.414214 және 1 болып жеткізілді.

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)

Мәндер есептелгеннен кейін, схема мәндермен тұрғызылды, оны жоғарыдағы суреттердің бірінен көруге болады. Айта кету керек, 1 коэффициенті қолданылғандықтан, R3 ашық тізбекке, ал R4 қысқа тұйықталуға ауыстырылды. Схема құрастырылғаннан кейін, оп -ампер тұрақты ток көзінен 15В -пен қоректенеді. Басқа компоненттер сияқты кіріс пен шығыс сәйкесінше генератор мен осциллографқа қосылған. Жоғарыдағы «Low Pass Filter AC Sweep» бөлімінде көрсетілген айнымалы токты тазарту сюжеті құрылды. Біздің нәтижелерді растайтын LabView модельдеуіндегі қара түсті сюжет.

4 -қадам: LabVIEW

Суретте көрсетілген LabVIEW бағдарламасы минутына соққыларды есептеуге және ЭКГ кірісінің визуалды көрінісін көрсетуге арналған. DAQ көмекшісі кіріс сигналын алады және іріктеу параметрлерін орнатады. Толқын пішіні графигі DAQ пайдаланушыға көрсету үшін UI интерфейсінде алатын кірісті көрсетеді. Енгізілген мәліметтерге бірнеше талдау жасалады. Кіріс деректерінің максималды мәндері Max/Min Identifier көмегімен табылады, ал шыңдарды анықтау параметрлері Peak Detection көмегімен орнатылады. Шыңдардың орналасуының индекс массивін, Уақыттың өзгеруі компонентімен берілген максималды мәндердің арасындағы уақытты және әр түрлі арифметикалық амалдарды қолдана отырып, BPM сандық шығыс ретінде есептеледі және көрсетіледі.

5 -қадам: Аяқталған схема

Барлық компоненттер қосылғаннан кейін толық жүйе ЭКГ сигналының көмегімен сыналды. Содан кейін, схема жоғарыда аталған LabView бағдарламасы арқылы көрсетілген нәтижелермен адамның ЭКГ -ын сүзу және күшейту үшін қолданылды. Электродтар оң білекке, сол білекке және сол жақ тобыққа бекітілген. Сол жақ білек пен оң жақ білек аспаптық күшейткіштің кірістеріне, сол жақ тобығы жерге қосылған. Төмен өту сүзгісінің шығысы DAQ көмекшісіне қосылды. Бұрынғы LabView блок -схемасын қолдана отырып, бағдарлама іске қосылды. Адам ЭКГ өткенде толық жүйенің шығысынан айқын және тұрақты сигнал байқалды, оны жоғарыдағы суреттен көруге болады.