Elektrokardiogram -stroombaan: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hallo! Dit word geskryf deur twee studente wat tans Biomediese Ingenieurswese studeer en 'n stroombaanles volg. Ons het 'n EKG geskep en ons is baie opgewonde om dit met u te deel.

Voorrade

Die basiese voorrade wat benodig word vir hierdie projek, sluit in:

- broodbord

- weerstande

- kapasitors

- operasionele versterkers (LM741)

- elektrodes

U benodig ook die lys van elektroniese toerusting:

- GS -kragtoevoer

- Funksie Generator

- Ossilloskoop

Stap 1: Differensiële versterker

Waarom is dit nodig?

Die differensiaalversterker word gebruik om die sein te versterk en om die geraas wat tussen die elektrodes kan voorkom, te verminder. Die geraas word verminder deur die verskil in spanning van die twee elektrodes te neem. Om die nodige weerstandswaardes te bepaal, het ons besluit dat die versterker 'n wins van 1000 wil skep.

Hoe word dit gebou?

Om dit te bereik, is die versterkingsvergelyking vir 'n differensiële versterker gebruik; die wiskunde kan gevind word in die aangehegte prent. By die berekening is gevind dat die weerstandswaardes 100Ω en 50kΩ moet wees. Aangesien ons egter nie 'n weerstand van 50 kΩ gehad het nie, het ons 47 kΩ gebruik. Die opstelling van die differensiaalversterker vir beide LTSpice en die broodbord kan op die aangehegte foto gesien word. Die differensiële versterker benodig 'n broodbord om dit aan te sluit, 1 x 100Ω weerstand, 6 x 47kΩ weerstand, 3 LM741 operasionele versterkers en baie springdrade.

Hoe om dit te toets?

As u in LTSpice en op die fisiese toestel toets, wil u seker maak dat dit 'n wins van 1000 oplewer. Dit word gedoen deur die winsvergelyking van gain = Vout/ Vin te gebruik. Vout is die piek tot piek uitset en Vin is die piek tot piek insette. Om byvoorbeeld op die funksiegenerator te toets, sal ek 10 mV piek-tot-piek in die stroombaan invoer, so ek moet 'n uitset van 10V kry.

Stap 2: Kerffilter

Waarom is dit nodig?

'N Kerffilter word geskep om geraas uit te skakel. Aangesien die meeste geboue 60 Hz wisselstroom het wat geraas in die stroombaan sou veroorsaak, het ons besluit om 'n kerffilter te maak wat die sein by 60 Hz sal verswak.

Hoe om dit te bou?

Die ontwerp van die kerffilter is gebaseer op die prent hierbo. Die vergelykings om die waardes vir die weerstande en kapasitors te bereken, word ook hierbo gelys. Ons het besluit om 'n frekwensie van 60 Hz en 0.1 uF kapasitors te gebruik, aangesien dit 'n kapasitorwaarde is wat ons het. By die berekening van die vergelykings het ons gevind dat die R1 en R2 gelyk is aan 37, 549 kΩ en die waarde vir R3 is 9021,19 Ω. Om hierdie waardes op ons printplaat te kan skep, het ons 39 kΩ vir R1 en R2 en 9,1 kΩ vir R3 gebruik. In die algemeen benodig die kerffilter 1 x 9.1kΩ weerstand, 2 x 39kΩ weerstand, 3 x 0.1 uF kapasitor, 1 LM741 operasionele versterkers en baie jumperdrade. Die skema vir die opstel van die kerffilter vir beide LTSpice en die broodbord is in die prent hierbo.

Hoe om dit te toets?

Die funksionaliteit van die kerffilter kan getoets word deur 'n AC -sweep te doen. Alle frekwensies moet deur die filter gaan, behalwe 60 Hz. Dit kan getoets word op beide LTSpice en die fisiese stroombaan

Stap 3: Laagdeurlaatfilter

Waarom is dit nodig?

'N Laagdeurlaatfilter is nodig om die geraas van u liggaam en die kamer om ons te verminder. By die besluit oor die afsnyfrekwensie vir die laagdeurlaatfilter, was dit belangrik om in ag te neem dat 'n hartklop van 1 Hz tot 3Hz voorkom en dat die golfvorme wat die EKG uitmaak, naby 1-50 Hz is.

Hoe om dit te bou?

Ons het besluit om die afsnyfrekwensie 60 Hz te maak, sodat ons nog steeds alle nuttige seine kan kry, maar ook die onnodige sein kan uitskakel. By die bepaling van die afsnyfrekwensie van 70 Hz, het ons besluit om die kapasitorwaarde van 0.15uF te kies, aangesien dit een is wat ons in ons stel gehad het. Die berekening vir die kapasitorwaarde kan in die prent gesien word. Die uitkoms van die berekening was 'n weerstandswaarde van 17.638 kΩ. Ons het gekies om 'n weerstand van 18 kΩ te gebruik. Die laagdeurlaatfilter benodig 2 x 18kΩ -weerstand, 2x0.15 uF -kondensator, 1 LM741 -versterkers en baie jumperdrade. Die skema van die laagdeurlaatfilter vir beide die LTSpice en die fisiese stroombaan kan in die prent gevind word.

Hoe om dit te toets?

Die laagdeurlaatfilter kan getoets word met 'n AC-sweep op beide LTSpice en fisiese stroombaan. As u die AC -sweep uitvoer, moet u sien dat die frekwensies hieronder tot die afsny onveranderd is, maar die frekwensies bo die afsny begin uitgefiltreer word.

Stap 4: Voltooi die projek

As die kring voltooi is, moet dit soos die prent hierbo lyk! U is nou gereed om die elektrodes aan u liggaam vas te maak en u EKG te sien! Saam met die ossilloskoop kan die EKG ook op Arduino vertoon word.