Hoe om 'n EKG en hartklop digitale monitor te bou: 6 stappe

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

'N Elektrokardiogram (EKG) meet die elektriese aktiwiteit van die hartklop om aan te toon hoe vinnig die hart klop, sowel as die ritme daarvan. Daar is 'n elektriese impuls, ook bekend as 'n golf, wat deur die hart beweeg om die hartspier met elke maatslag bloed uit te laat pomp. Die regter- en linkeratria skep die eerste P -golf, en die regter- en linker onderste ventrikels maak die QRS -kompleks. Die laaste T -golf is van die elektriese herstel na 'n rustoestand. Dokters gebruik EKG -seine om harttoestande te diagnoseer, daarom is dit belangrik om duidelike beelde te kry.

Die doel van hierdie instruksies is om 'n elektrokardiogram (EKG) sein te verkry en te filter deur 'n instrumentasieversterker, kerffilter en laagdoorlaatfilter in 'n stroombaan te kombineer. Dan gaan die seine deur 'n A/D-omskakelaar na LabView om 'n intydse grafiek en hartklop in BPM te lewer.

"Dit is nie 'n mediese toestel 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 isolasietegnieke gebruik."

Stap 1: Ontwerp 'n instrumentversterker

Om 'n instrumentasieversterker te bou, benodig ons 3 op -ampère en 4 verskillende weerstande. 'N Instrumentasieversterker verhoog die wins van die uitsetgolf. Vir hierdie ontwerp het ons gemik op 'n wins van 1000V om 'n goeie sein te kry. Gebruik die volgende vergelykings om die toepaslike weerstande te bereken waar K1 en K2 die versterking is.

Fase 1: K1 = 1 + (2R2/R1)

Fase 2: K2 = -(R4/R3)

Vir hierdie ontwerp is R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω gebruik.

Stap 2: Ontwerp 'n kerffilter

Tweedens moet ons 'n kerffilter bou met 'n op -amp, weerstande en kapasitors. Die doel van hierdie komponent is om geraas by 60 Hz uit te filter. Ons wil presies by 60 Hz filtreer, sodat alles onder en bo hierdie frekwensie sal slaag, maar die amplitude van die golfvorm sal die laagste wees by 60 Hz. Om die parameters van die filter te bepaal, gebruik ons 'n versterking van 1 en 'n kwaliteitsfaktor van 8. Gebruik die onderstaande vergelykings om die toepaslike weerstandswaardes te bereken. Q is die kwaliteitsfaktor, w = 2*pi*f, f is die middelfrekwensie (Hz), B is die bandwydte (rad/sek), en wc1 en wc2 is die afsnyfrekwensies (rad/sek).

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

Q = w/B

B = wc2 - wc1

Stap 3: Ontwerp 'n laagdeurlaatfilter

Die doel van hierdie komponent is om frekwensies bo 'n sekere afsnyfrekwensie (wc) uit te filter, sodat hulle nie in staat is om deur te gaan nie. Ons het besluit om op 'n frekwensie van 250 Hz te filtreer om te verhoed dat die gemiddelde frekwensie wat gebruik word om 'n EKG -sein (150 Hz) te meet, te naby kom. Om die waardes wat ons vir hierdie komponent sal gebruik, te bereken, gebruik ons die volgende vergelykings:

C1 <= C2 (a^2 + 4b (k-1)) / 4b

C2 = 10/afsnyfrekwensie (Hz)

R1 = 2 / (wc (a*C2 + (a^2 + 4b (k -1) C2^2 - 4b*C1*C2)^(1/2))

R2 = 1 / (b*C1*C2*R1*wc^2)

Ons sal die versterking as 1 stel, sodat R3 'n oop kring word (geen weerstand) en R4 'n kortsluiting (net 'n draad).

Stap 4: Toets die stroombaan

'N Wisselstroomveër word vir elke komponent uitgevoer om die doeltreffendheid van die filter te bepaal. Die AC -sweep meet die grootte van die komponent op verskillende frekwensies. U verwag dat u verskillende vorms sal sien, afhangende van die komponent. Die belangrikheid van die AC -sweep is om seker te maak dat die stroombaan behoorlik funksioneer sodra dit gebou is. Om hierdie toets in die laboratorium uit te voer, teken eenvoudig die Vout/Vin op 'n reeks frekwensies aan. Vir die instrumentasie versterker het ons getoets van 50 tot 1000 Hz om 'n wye reeks te kry. Vir die kerffilter het ons van 10 tot 90 Hz getoets om 'n goeie idee te kry van hoe die komponent ongeveer 60 Hz reageer. Vir die laagdeurlaatfilter het ons 50 tot 500 Hz getoets om te verstaan hoe die stroombaan reageer wanneer dit veronderstel is om verby te gaan en wanneer dit bedoel is om te stop.

Stap 5: EKG -stroombaan op LabView

Vervolgens wil u 'n blokdiagram in LabView skep wat 'n EKG -sein deur 'n A/D -omskakelaar simuleer en dan die sein op die rekenaar teken. Ons het begin deur die parameters van ons DAQ -bordsein in te stel deur te bepaal watter gemiddelde hartklop ons verwag; ons het 60 slae per minuut gekies. Met 'n frekwensie van 1 kHz kon ons vasstel dat ons ongeveer 3 sekondes moes vertoon om 2-3 EKG-pieke in die golfvormplot te verkry. Ons het 4 sekondes vertoon om te verseker dat ons genoeg EKG -pieke vasvang. Die blokdiagram sal die inkomende sein lees en piekopsporing gebruik om te bepaal hoe gereeld 'n volle hartklop plaasvind.

Stap 6: EKG en hartklop

Deur die kode uit die blokdiagram te gebruik, sal die EKG in die golfvormkassie verskyn, en die slae per minuut word daarby vertoon. U het nou 'n werkende hartslagmeter! Om uself nog meer uit te daag, probeer u stroombaan en elektrodes om u intydse hartklop te wys!