Circuit de electrocardiogramă: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Buna! Acest lucru este scris de doi studenți care în prezent studiază ingineria biomedicală și urmează o clasă de circuite. Am creat un ECG și suntem foarte încântați să îl împărtășim cu dvs.

Provizii

Aprovizionările de bază care vor fi necesare pentru acest proiect includ:

- panou de masă

- rezistențe

- condensatoare

- amplificatoare operaționale (LM741)

- electrozi

De asemenea, veți avea nevoie de echipamentele electronice enumerate:

- Alimentare DC

- Generator de funcții

- Osciloscop

Pasul 1: Amplificator diferențial

De ce este necesar?

Amplificatorul diferențial este utilizat pentru a amplifica semnalul și pentru a reduce zgomotul care poate apărea între electrozi. Zgomotul este redus luând diferența de tensiune de la cei doi electrozi. Pentru a determina valorile de rezistență necesare, am decis că dorim ca amplificatorul să creeze un câștig de 1000.

Cum este construit?

Pentru a realiza acest lucru, a fost utilizată ecuația de câștig pentru un amplificator diferențial, matematica poate fi găsită în imaginea atașată. La calcul, s-a constatat că valorile rezistenței ar trebui să fie de 100Ω și 50kΩ. Cu toate acestea, deoarece nu aveam un rezistor de 50 kΩ, am folosit 47 kΩ. Configurarea amplificatorului diferențial atât pentru LTSpice, cât și pentru panou poate fi văzută în fotografia atașată. Amplificatorul diferențial necesită o panou de conectare la acesta, rezistor 1 x 100Ω, rezistor 6 x 47kΩ, 3 amplificatoare operaționale LM741 și o mulțime de fire jumper.

Cum să-l testați?

Când testați în LTSpice și pe dispozitivul fizic, doriți să vă asigurați că produce un câștig de 1000. Acest lucru se face folosind ecuația câștigului câștigului = Vout / Vin. Vout este ieșirea de la vârf la vârf, iar Vin este intrarea de la vârf la vârf. De exemplu, pentru a testa pe generatorul de funcții, aș introduce 10 mV vârf-în-vârf în circuit, așa că ar trebui să obțin o ieșire de 10V.

Pasul 2: Filtru de notch

De ce este necesar?

Este creat un filtru cu crestături pentru a elimina zgomotul. Deoarece majoritatea clădirilor au curent alternativ de 60 Hz care ar crea zgomot în circuit, am decis să facem un filtru de notch care să atenueze semnalul la 60 Hz.

Cum să-l construiești?

Designul filtrului cu crestături se bazează pe imaginea de mai sus. Ecuațiile pentru calcularea valorilor pentru rezistențe și condensatoare sunt, de asemenea, enumerate mai sus. Am decis să folosim o frecvență de 60 Hz și 0,1 uF condensatori, deoarece este o valoare a condensatorului pe care o aveam. Când calculăm ecuațiile, am constatat că R1 și R2 sunt egale cu 37, 549 kΩ, iar valoarea pentru R3 este 9021,19 Ω. Pentru a putea crea aceste valori pe placa noastră de circuit, am folosit 39 kΩ pentru R1 și R2 și 9,1 kΩ pentru R3. În general, filtrul de notch necesită 1 rezistor de 9,1kΩ, 2 rezistor de 39kΩ, condensator de 3 x 0,1 uF, 1 amplificatoare operaționale LM741 și numeroase fire jumper. Schema pentru configurarea filtrului de notch atât pentru LTSpice, cât și pentru placa într-o imagine de mai sus.

Cum să-l testați?

Funcționalitatea filtrului cu crestături poate fi testată prin efectuarea unei măturări de curent alternativ. Toate frecvențele ar trebui să treacă prin filtru, cu excepția 60 Hz. Acest lucru poate fi testat atât pe LTSpice, cât și pe circuitul fizic

Pasul 3: Filtru low-pass

De ce este necesar?

Este necesar un filtru low-pass pentru a reduce zgomotul din corpul dumneavoastră și din camera care ne înconjoară. Când ați decis frecvența de întrerupere a filtrului trece-jos, a fost important să se ia în considerare faptul că bătăile inimii apar de la 1 Hz la 3 Hz, iar formele de undă care alcătuiesc ECG sunt aproape de 1 - 50 Hz.

Cum să-l construiești?

Am decis să facem frecvența de întrerupere de 60 Hz, astfel încât să putem obține în continuare toate semnalele utile, dar și să întrerupem semnalul inutil. Atunci când determinăm frecvența de întrerupere va fi de 70 Hz, am decis să alegem valoarea condensatorului de 0,15 uF, deoarece este una pe care o aveam în kitul nostru. Calculul pentru valoarea condensatorului poate fi văzut în imagine. Rezultatul calculului a fost o valoare a rezistenței de 17,638 kΩ. Am ales să folosim un rezistor de 18 kΩ. Filtrul trece jos necesită 2 rezistențe de 18kΩ, condensator 2x0,15 uF, 1 amplificatoare operaționale LM741 și numeroase fire jumper. Schema filtrului trece jos atât pentru LTSpice cât și pentru circuitul fizic poate fi găsită în imagine.

Cum să-l testați?

Filtrul trece-jos poate fi testat folosind un curent alternativ atât pe LTSpice, cât și pe circuitul fizic. Când rulați curentul de curent alternativ, ar trebui să vedeți că frecvențele de mai jos până la decupare sunt neschimbate, dar frecvențele de deasupra decupajului încep să fie filtrate.

Pasul 4: Finalizați proiectul

Când circuitul este complet, ar trebui să arate ca imaginea de mai sus! Acum sunteți gata să atașați electrozii la corp și să vă vedeți ECG-ul! Împreună cu osciloscopul, ECG poate fi afișat și pe Arduino.