Az elektrokardiogram (EKG) megméri a szívverés elektromos aktivitását, hogy megmutassa, milyen gyors a szívverés és a ritmus. Van egy villamos impulzus, más néven hullám, amely áthalad a szíven, hogy a szívizom mindegyik ütemben szivattyúzza a vért. A jobb és bal oldali atria létrehozza az első P hullámot, a jobb és a bal alsó kamrai pedig a QRS komplexumot alkotják. Az utolsó T hullám az elektromos helyreállítástól nyugvó állapotig van. Az orvosok EKG jeleket használnak a szívbetegségek diagnosztizálására, ezért fontos, hogy tiszta képeket kapjunk.
Ennek az útmutatónak az a célja, hogy egy elektrokardiogram (EKG) jelet szerezzen be és szűrjön egy műszererősítő, rovátkaszűrő és aluláteresztő szűrő kombinálásával. Ezután a jelek áthaladnak egy A / D átalakítón a LabView-ba, hogy valós idejű gráfot és szívverést hozzanak létre a BPM-ben.
"Ez nem orvosi eszköz. Ez csak szimulált jeleket használó oktatási célokra szolgál. Ha ezt az áramkört valós EKG mérésekhez használja, kérjük, győződjön meg róla, hogy az áramkör és az áramkör és a készülék közötti kapcsolatok megfelelő szigetelési technikákat használnak."
kellékek:
1. lépés: Műszererősítő tervezése
A műszererősítő építéséhez 3 op erősítőre és 4 különböző ellenállásra van szükség. A műszererősítő növeli a kimeneti hullám erősségét. Ehhez a tervezéshez egy 1000V-os nyereséget kívántunk elérni, hogy jó jelet kapjunk. Használja a következő egyenleteket a megfelelő ellenállások kiszámításához, ahol K1 és K2 az erősítés.
1. szakasz: K1 = 1 + (2R2 / R1)
2. szakasz: K2 = - (R4 / R3)
Ehhez a tervhez R1 = 20,02, R2 = R4 = 10 k3, R3 = 10 °.
2. lépés: Jegyszűrő kialakítása
Másodszor, meg kell építeni egy szűkítő szűrőt egy op amp, ellenállás és kondenzátor segítségével. Ennek a komponensnek a célja a 60 Hz-es zaj kiszűrése. Pontosan 60 Hz-es szűréssel szeretnénk szűrni, így a frekvencia alatti és feletti minden áthalad, de a hullámforma amplitúdója a legkisebb 60 Hz-en. A szűrő paramétereinek meghatározásához 1-es nyereséget és 8-as minőségi tényezőt használtunk. A megfelelő ellenállásértékek kiszámításához használja az alábbi egyenleteket. Q a minőségi tényező, w = 2 * pi * f, f a középfrekvencia (Hz), B a sávszélesség (rad / sec), és a wc1 és wc2 a levágási frekvenciák (rad / sec).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B
B = wc2 - wc1
3. lépés: Aluláteresztő szűrő kialakítása
Ennek a komponensnek az a célja, hogy kiszűrje a meghatározott frekvencia feletti frekvenciákat (wc), és lényegében ne engedje át őket. Úgy döntöttünk, hogy 250 Hz frekvencián szűrjük, hogy elkerüljük az EKG-jel (150 Hz) mérésére használt átlagos frekvenciát. A komponensek által használt értékek kiszámításához az alábbi egyenleteket fogjuk használni:
C1 = C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / levágási frekvencia (Hz)
R1 = 2 / (wc (* C2 + (a ^ 2 + 4b (k-1) C2 ^ 2 - 4b * C1 * C2) ^ (1/2))
R2 = 1 / (b * C1 * C2 * R1 * wc ^ 2)
Az erősítést 1-re állítjuk be, így R3 egy nyitott áramkörré (ellenállás nélkül) lesz, és R4 rövidzárlatsá válik (csak egy vezeték).
4. lépés: Ellenőrizze az áramkört
A szűrő hatékonyságának meghatározásához minden egyes komponenshez egy AC sweepet hajtunk végre. Az AC sweep méri a komponens nagyságát különböző frekvenciákon. A komponensektől függően különböző alakzatokat vár. Az AC sweep fontossága annak biztosítása, hogy az áramkör megfelelően épüljön fel. Ennek a tesztnek a laboratóriumban történő elvégzéséhez egyszerűen rögzítse a Vout / Vin frekvenciát. A műszeres erősítő esetében 50 és 1000 Hz között teszteltük a széles tartományt. A horonyszűrő esetében 10 és 90 Hz között teszteltük, hogy jó ötletet kapjunk arról, hogy a komponens hogyan reagál körülbelül 60 Hz-re. Az aluláteresztő szűrő esetében 50 és 500 Hz között teszteltük, hogy megértsük, hogy az áramkör hogyan reagál, amikor azt tervezik, hogy áthaladjon, és mikor kell leállítani.
5. lépés: EKG áramkör a LabView-on
Ezután létre kell hozni egy blokkdiagramot a LabView-ban, amely egy EKG jelet szimulál egy A / D átalakítón keresztül, majd a számítógépen lévő jelet ábrázolja. Elkezdtük a DAQ táblánk jelének paramétereinek meghatározásával az átlagos szívfrekvencia meghatározását; percenként 60 ütést választottunk. Ezután 1 kHz-es frekvenciát használva meg tudtuk állapítani, hogy körülbelül 3 másodpercet kellett megjelenítenünk, hogy 2-3 hullámhosszúságú EKG-csúcsot szerezzünk a hullámforma-diagramban. 4 másodpercig tartottunk, hogy biztosítsuk, hogy elegendő EKG csúcsot kapjunk. A blokkdiagram elolvassa a bejövő jelet, és a csúcsérzékelést használja annak megállapítására, hogy milyen gyakran fordul elő a teljes szívverés.
6. lépés: EKG és pulzusszám
A blokkdiagramból származó kódot használva az EKG megjelenik a hullámforma mezőben, és a percenkénti ütemek megjelennek. Most van egy működő pulzusmérő! Ha még többet szeretne kihívni, próbálja ki az áramkört és az elektródákat a valós idejű pulzusszám megjelenítéséhez!
