EKG en hartklopmeter: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Elektrokardiogram, ook 'n EKG genoem, is 'n toets wat die elektriese aktiwiteit van die menslike hart opspoor en aanteken. Dit bepaal die hartklop en die sterkte en tydsberekening van die elektriese impulse wat deur elke deel van 'n hart gaan, wat hartprobleme soos hartaanvalle en aritmie kan identifiseer. EKG's in hospitale behels twaalf elektrode van die vel op die bors, arms en bene. In hierdie ondraaglike gebruik ons slegs drie elektrodes, een vir elke pols as twee opname -plekke en een vir regter enkel as grond. Dit is belangrik om daarop te let dat dit nie 'n mediese toestel is nie. Dit is slegs vir opvoedkundige doeleindes met behulp van gesimuleerde seine. As u hierdie kring vir werklike EKG-metings gebruik, moet u seker maak dat die stroombaan en die kring-tot-instrumentverbindings die regte isolasie tegnieke gebruik.

Om 'n menslike EKG -sein te verkry en te ontleed, benodig ons 'n instrumentasie versterker wat die insetsein met 1000 versterk, 'n kerffilter wat wisselstroomgeruis (60 Hz) verwyder en 'n laagdoorlaatfilter wat ander geluide bo 250 Hz filter. 'N Onderbreking van 250Hz word gebruik omdat die frekwensiebereik van 'n menslike EKG tussen 0-250Hz is

Stap 1: materiaal

Funksie kragopwekker, Kragtoevoer, Oscilloskoop, Broodbord.

Weerstande: 1k - 500k ohm

Kondensators: 20 - 100 nF

Operasionele versterker x5 (UA741)

Stap 2: Bou die instrumentasie versterker

Met verwysing na die stroombaan en die vergelykings van die instrumentasie versterker. Ons moet eers die korrekte weerstandswaardes bereken. Aangesien die instrumentasieversterker 2 fases het, is daar twee afsonderlike versterkings, k1 en k2. Aangesien ons 'n wins van 1000 benodig, moet k1 vermenigvuldig met k2 gelyk wees aan duisend. In hierdie tutoriaal het ons die volgende waardes gebruik; u kan hierdie waardes verander as u nie 'n wye reeks resistors het nie.

R1 = 1000Ω, R2 = 15000Ω vandaar, K1 = 1+(2*15000)/1000 = 31R3 = 1000Ω, R4 = 32000Ω vandaar, K2 = 32000/1000 = 32

Noudat u weet watter weerstandswaardes u benodig, gaan voort en maak die kring.

Om die instrumentasieversterker te toets, kan u 'n funksiegenerator gebruik om 'n sinusgolf met 'n bekende amplitude te genereer, dit aan die ingang van die stroombaan te koppel en die uitset van die versterker aan 'n ossilloskoop te koppel; u moet 'n sinusgolf met 'n amplitude sien 'n 1000 keer groter as die ingangssinusgolf

Stap 3: Bou 'n kerffilter

Soortgelyk aan die instrumentasieversterker, verwys na die stroombaan en vergelykings om die toepaslike komponentwaardes te vind. Ons weet dat ons in hierdie kerffilter frekwensies van 60Hz moet uitsny, daarom is f0 60Hz; ons gaan ook 'n kwaliteitsfaktor van 8 gebruik, wat ons 'n goeie akkuraatheid sal gee. Deur hierdie waardes te gebruik, kan ons nou toepaslike komponentwaardes vind:

C = 100 nF, Q = 8, w0 = 2ℼf = 2*pi*60 = 120pi

R1 = 1/(2*8*120*pi*100*10^-9) = 1658Ω

R2 = (2*8)/(120*pi*100*10^-9) = 424kΩ

R3 = (1658*424000)/(1658+424000) = 1651Ω

Noudat u die waardes van die komponente wat u benodig, ken, bou die kring. Nie dat u weerstande parallel of in reeks kan gebruik om waardes so na as moontlik aan die nodige waardes te kry nie.

Om die kerffilter te toets, kan u 'n frekwensie -sweep uitvoer. Voer 'n sinusgolf in met 'n amplitude van 0,5V en wissel die frekwensie. Kyk hoe die amplitude van die uitset wat aan 'n ossilloskoop gekoppel is, verander wanneer u naby 60Hz kom. As u frekwensie byvoorbeeld onder 50 of bo 70 is, moet u 'n uitsetsignaal sien wat soortgelyk is aan die invoer, maar hoe nader u aan 60Hz kom, moet die amplitude afneem. Kontroleer u stroombaan as dit nie gebeur nie en maak seker dat u die korrekte weerstandswaardes gebruik het.

Stap 4: Bou die tweede orde Butterworth -filter

Die tipe laagdeurlaatfilter wat ons gebruik het, is aktiewe tweede orde. Hierdie filter word gebruik omdat dit ons 'n goeie genoeg akkuraatheid gee en hoewel dit krag benodig, maar die prestasie beter is. Die filter is ontwerp om frekwensies bo 250 Hz af te sny. Dit is omdat 'n EKG -sein 'n ander frekwensiekomponent het wat tussen nul en 250 Hz is, en enige sein met 'n frekwensie van meer as 250 Hz word as geraas beskou. Die eerste prent toon die skema van die laagdeurlaatfilter met al die korrekte weerstandswaardes (let op dat R7 25632Ω in plaas van 4kΩ moet wees). Die tweede prent bevat al die vergelykings wat u kan gebruik om die komponentwaardes self te bereken.

Om die laagdeurlaatfilter te toets, gebruik die funksiegenerator om 'n sinusgolf met 'n amplitude van 0,5V op te wek. As u frekwensies onder 250Hz invoer, moet u 'n uitset sien wat soortgelyk is aan die inset, maar hoe groter u na 250Hz moet die uitset kleiner word en uiteindelik baie naby nul word.

Stap 5: Sit dit alles saam

Nadat u klaar was met die bou van die drie fases, plaas hulle almal saam deur 'n instrumentversterker te plaas, gevolg deur 'n kerffilter en 'n laagdoorlaatfilter. Jou kring moet soortgelyk aan hierdie prent lyk.

Stap 6: Toets die hele stroombaan

Gebruik 'n funksieopwekker om 'n willekeurige EKG -sein met 'n amplitude van nie groter as 15mV in die ingang van die instrumentversterker in te voer nie. Koppel die uitset van die laagdeurlaatfilter aan 'n ossilloskoop. U moet 'n uitset kry wat soortgelyk is aan hierdie prent. Die groen sein is die uitset van die bord en die geel sein is die insetsein na die stroombaan. U kan ook die hartklop meet deur die frekwensie met behulp van die ossilloskoop te meet en die getal met 60 te vermenigvuldig.

Let op: as u u eie EKG -sein wil meet, kan u dit doen deur die twee ingang van die instrumentasieversterker met 'n elektrode aan elk van u polse te koppel en u been te grond. Hou net in die middel voordat u dit doen, en maak seker dat die stroombaan en die kring-tot-instrument-verbindings die regte isolasie tegnieke gebruik.