EKG en hartklop digitale monitor: 7 stappe (met foto's)

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

'N Elektrokardiogram, of EKG, is 'n baie ou metode om hartgesondheid te meet en te ontleed. Die sein wat van 'n EKG gelees word, kan 'n gesonde hart of 'n verskeidenheid probleme aandui. 'N Betroubare en akkurate ontwerp is belangrik, want as die EKG -sein 'n misvormde golfvorm of 'n verkeerde hartklop toon, kan 'n persoon verkeerd gediagnoseer word. Die doel is om 'n EKG -stroombaan te ontwerp wat die EKG -sein kan opspoor, versterk en filter. Omskep die sein dan deur 'n A/D-omskakelaar in Labview om 'n intydse grafiek en hartklop in BPM van die EKG-sein te lewer. Die uitsetgolfvorm moet soos hierdie prent lyk.

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 die stroombaan

Die stroombaan moet 'n EKG -sein kan opneem en versterk. Om dit te kan doen, kombineer ons drie aktiewe filters; 'n Instrumentasie Versterker, 'n Tweede Orde Butterworth Laagpasfilter en 'n Kerffilter. Die ontwerp van hierdie stroombane kan op die beelde gesien word. Ons sal een vir een deur hulle gaan, en dan saamvoeg om die volledige kringloop te voltooi.

Stap 2: Instrumentasie versterker

Die wins van die instrumentasieversterker moet 1000 V/V wees om 'n goeie sein te kry. Amplifikasie deur die instrumentasieversterker vind in twee fases plaas. Die eerste fase bestaan uit die twee op -versterkers aan die linkerkant en weerstand R1 en R2 en die tweede fase van versterking bestaan uit die op -amp aan die regterkant en resistors R3 en R4. Die versterking (versterking) vir fase 1 en fase 2 word in vergelyking (1) en (2) gegee.

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

Fase 2 wins: K2 = R4/R3 (2)

'N Belangrike opmerking oor die toename in stroombane is dat dit vermenigvuldigend is; bv. die wins van die algehele stroombaan in figuur 2 is K1*K2. Hierdie vergelykings produseer die waardes wat in die skematiese getoon word. Die materiaal wat vir hierdie filter benodig word, is drie LM741 op ampère, drie 1k ohm weerstande, twee 24.7 kohm weerstande en twee 20 kohm weerstande.

Stap 3: kerffilter

Die volgende fase is 'n kerffilter om geraas by 60 Hz uit te skakel. Hierdie frekwensie moet afgesny word, want daar is baie ekstra geraas by 60 Hz as gevolg van interferensie met kraglyne, maar dit sal niks betekenisvol uit die EKG -sein haal nie. Die waardes vir die komponente wat in die stroombaan gebruik word, is gebaseer op die frekwensie wat u wil uitfiltreer, in hierdie geval 60 Hz (377 rad/s). Die komponentvergelykings is soos volg

R1 = 1/ (6032*C)

R2 = 16 / (377*C)

R3 = (R1R2)/ (R1 + R2)

Die materiaal wat hiervoor benodig is, was een LM741 op amp, drie weerstande met waardes 1658 ohm, 424,4 kohm en 1651 ohm en 3 kapasitors, twee by 100 nF en een by 200 nF.

Stap 4: Laagpasfilter

Die laaste fase is 'n Tweede Orde Butterworth Laagdeurlaatfilter met 'n afsnyfrekwensie van 250 Hz. Dit is die afsnyprekwensie omdat 'n EKG -sein slegs tot 'n maksimum van 250 Hz wissel. Die vergelykings vir die waardes van die komponente in die filter word in die volgende vergelykings gedefinieer:

R1 = 2/ (1571 (1.4C2 + sorteer (1.4^2 * C2^2 - 4C1C2)))

R2 = 1 / (1571*C1*C2*R1)

C1 <(C2 *1.4^2) / 4

Die materiaal wat benodig word vir hierdie filter was een LM741 op amp, twee weerstande van 15,3 kohm en 25,6 kohm, en twee kapasitors van 47 nF en 22 nF.

Sodra al drie fases ontwerp en gebou is, behoort die finale stroombaan soos die foto te lyk.

Stap 5: Toets die stroombaan

Nadat die kring gebou is, moet dit getoets word om te verseker dat dit behoorlik werk. 'N Wisselstroomveër moet op elke filter uitgevoer word met behulp van 'n hartinvoersein by 1 Hz van 'n spanningsgenerator. Die grootte -respons in dB moet soos die beelde lyk. As die resultate van die AC -sweep korrek is, is die stroombaan klaar en kan dit gebruik word. As die antwoorde nie korrek is nie, moet die kring ontfout word. Kontroleer alle verbindings en kraginsette om te verseker dat alles 'n goeie verbinding het. As dit nie die probleem oplos nie, gebruik die vergelykings vir die komponente van die filters om die waardes van weerstand en kapasitors na behoefte aan te pas totdat die uitset is waar dit moet wees.

Stap 6: Bou 'n VUI in Labview

Labview is 'n sagteware vir die verkryging van digitale data waarmee 'n gebruiker 'n VUI- of virtuele gebruikerskoppelvlak kan ontwerp. 'N DAQ -bord is 'n A/D -omskakelaar wat die EKG -sein kan omskakel en na Labview kan oordra. Met behulp van hierdie sagteware kan die EKG -sein op 'n amplitude versus tydgrafiek geteken word om die sein duidelik te lees en dan die sein om te skakel in 'n hartklop in BPM. Die eerste ding wat hiervoor nodig is, is 'n DAQ -bord wat data verkry en dit omskakel in 'n digitale sein om op die rekenaar na Labview te stuur. Die eerste ding wat by die Labview -ontwerp gevoeg moes word, was DAQ Assistant, wat die sein van die DAQ -bord verkry en die steekproefparameters definieer. Die volgende stap is om 'n golfvormgrafiek aan te sluit op die uitset van die DAQ -assistent op die VUI -ontwerp wat die EKG -sein aandui wat die EKG -golfvorm toon. Noudat die golfvormgrafiek voltooi is, moet die data ook omgeskakel word om 'n numeriese uitset van die hartklop te lewer. Die eerste stap in hierdie berekening was om die maksimum van die EKG -data te vind deur die maks/min -element aan die uitset van die DAQ -data in die VUI te koppel, en dit dan na 'n ander element, piekopsporing, en 'n element wat die verandering in tyd genoem dt. Die piekopsporingselement benodig ook 'n drempel van die maks/min, wat bereken is deur die maksimum van die maksimum min element te neem en dit met 0,8 te vermenigvuldig om 80% van die maksimum waarde te vind en dan in die piekopsporingselement ingevoer. Hierdie drumpel het die piekopsporingselement in staat gestel om die maksimum van die R -golf te vind en die plek waar die maksimum plaasgevind het terwyl die ander pieke van die sein geïgnoreer is. Die liggings van die pieke is daarna gestuur na 'n indeksskikkingelement wat volgende op die VUI bygevoeg is. Die indeks -skikking -element moet gestoor word op skikking met en indeks begin by 0, en dan begin 'n ander met 'n indeks van 1. Dit word dan van mekaar afgetrek om die verskil tussen die twee pieklokasies te vind, wat ooreenstem met die getal punte tussen elke piek. Die aantal punte vermenigvuldig met die tydsverskil tussen elke punt gee die tyd wat dit neem voordat elke maatslag plaasvind. Dit is bereik deur die uitset van die dt -element en die uitset van die aftrekking van die twee skikkings te vermenigvuldig. Hierdie getal is dan gedeel deur 60, om die slae per minuut te vind, en dan uitgevoer met behulp van 'n numeriese aanwyser -element op die VUI. Die opstelling van die VUI -ontwerp in Labview word in die figuur getoon.

Stap 7: Sit dit alles saam

Sodra die VUI klaar is op Labview, is die laaste stap om die stroombaan aan die DAQ -bord te koppel, sodat die sein deur die kring loop, na die bord en dan na Labview. As alles reg werk, moet 'n 1 Hz -sein die golfvorm in die figuur toon en 'n hartklop van 60 slae per minuut. U het nou 'n funksionerende EKG en hartklop digitale monitor.