BME 305 EEG: 4 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az elektroencefalogram (EEG) olyan eszköz, amelyet az alany elektromos agyi aktivitásának mérésére használnak. Ezek a vizsgálatok nagyon hasznosak lehetnek a különböző agyi rendellenességek diagnosztizálásában. Amikor EEG -t készít, különböző paramétereket kell szem előtt tartani, mielőtt működő áramkört hoz létre. Az egyik dolog az agytevékenység leolvasásakor a fejbőrből az, hogy nagyon kicsi feszültség van, amely ténylegesen leolvasható. Egy felnőtt agyhullám normál tartománya körülbelül 10 uV és 100 uV között van. Az ilyen kis bemeneti feszültség miatt nagy erősítésre van szükség az áramkör teljes kimenetén, lehetőleg a bemenet 10 000 -szeresénél. Egy másik dolog, amit szem előtt kell tartani az EEG létrehozásakor, hogy a tipikus hullámok, amelyeket kibocsátunk, 1 Hz és 60 Hz között mozognak. Ennek ismeretében különböző szűrőkre lesz szükség, amelyek csökkentik a sávszélességen kívüli nem kívánt frekvenciákat.

Kellékek

-LM741 operációs erősítő (4)

-8,2 kOhm ellenállás (3)

-820 Ohm ellenállás (3)

-100 Ohm ellenállás (3)

-15 kOhm ellenállás (3)

-27 kOhm ellenállás (4)

-0,1 uF kondenzátor (3)

-100 uF kondenzátor (1)

-Kenyérpult (1)

-Arduino mikrokontroller (1)

-9 V -os elemek (2)

Lépés: Műszeres erősítő

Az EEG létrehozásának első lépése, ha létrehozza saját műszererősítőjét (INA), amellyel két különböző jelet vehet fel, és erősített jelet adhat ki. Ennek az INA -nak az inspirációját az LT1101 adta, amely egy gyakori műszeres erősítő a jelek megkülönböztetésére. 2 LM741 operációs erősítőjével létrehozhatja az INA -t a fenti kapcsolási rajzon megadott különböző arányok használatával. Használhat azonban ezeknek az arányoknak egy variációját, és továbbra is ugyanazt a kimenetet kapja, ha az arány hasonló. Ehhez az áramkörhöz azt javasoljuk, hogy 100 ohmos ellenállást használjon R, 820 ohmos ellenállást 9R és 8,2 kOhm ellenállást 90R esetén. A 9 V -os elemek segítségével képes lesz működtetni a műveleti erősítőket. Az egyik 9 V -os akkumulátor beállításával a V+ érintkezőt táplálja, a másik 9 V -os akkumulátort pedig úgy, hogy -9 V -ot vigyen be a V -érintkezőbe. Ennek a műszeres erősítőnek 100 -as nyereséget kell adnia.

2. lépés: Szűrés

A biológiai jelek rögzítésekor fontos szem előtt tartani az Önt érdeklő tartományt és a lehetséges zajforrásokat. A szűrők segíthetnek ennek megoldásában. Ennek az áramkörnek a kialakításához egy sávszűrőt és egy aktív bevágásos szűrőt használnak ennek eléréséhez. Ennek a szakasznak az első része egy felüláteresztő szűrőből, majd egy aluláteresztő szűrőből áll. Ennek a szűrőnek az értékei a 0,1 Hz és 55 Hz közötti frekvenciatartományra vonatkoznak, amely tartalmazza az érdeklődésre számot tartó EEG jel frekvenciatartományát. Ez a kívánságtartományon kívülről érkező jelek kiszűrésére szolgál. Egy feszültségkövető ül a sáv áthaladása után a bemetsző szűrő előtt, hogy biztosítsa a bemetsző szűrő kimeneti feszültségének alacsony impedanciáját. A bemetszéses szűrő úgy van beállítva, hogy szűrje a zajt 60 Hz -en, és legalább -20 dB -rel csökkentse a jelet a nagy zajterhelés miatt. Végül egy másik feszültségkövető, aki befejezi ezt a szakaszt.

3. lépés: Nem invertáló működési erősítő

Ennek az áramkörnek az utolsó szakasza egy nem invertáló erősítőből áll, hogy a szűrt jelet 1-2 V tartományba növelje körülbelül 99-es erősítéssel. Az agyhullámok nagyon kicsi bemeneti jelerősségének köszönhetően szükséges ahhoz, hogy olyan kimeneti hullámformát kapjon, amely könnyen megjeleníthető és érthető a potenciális környezeti zajhoz képest. Azt is meg kell jegyezni, hogy a nem invertáló erősítők DC-eltolása normális, és ezt figyelembe kell venni a végső kimenet elemzésekor és megjelenítésekor.

4. lépés: Analóg -digitális konverzió

Amint az egész áramkör befejeződött, az áramkörben erősített analóg jelet digitalizálni kell. Szerencsére, ha arduino mikrokontrollert használ, akkor már van beépített analóg -digitális átalakító (ADC). Ha ki tudja adni az áramkörét az arduino -ba épített hat analóg érintkező bármelyikére, akkor képes oszcilloszkópot kódolni a mikrokontrollerre. A fenti kódban az A0 analóg érintkezőt használjuk az analóg hullámforma olvasására és digitális kimenetre konvertálására. Ezenkívül a könnyebb olvashatóság érdekében át kell alakítania a feszültséget 0-1023 tartományból 0V -5V tartományba.