EKG és pulzusmérő: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Az elektrokardiogram, más néven EKG, olyan vizsgálat, amely érzékeli és rögzíti az emberi szív elektromos aktivitását. Érzékeli a pulzusszámot, valamint a szív egyes részein áthaladó elektromos impulzusok erősségét és időzítését, amely képes azonosítani a szívproblémákat, például a szívrohamot és az aritmiát. A kórházakban az EKG tizenkét elektródát tartalmaz a mellkas, a karok és a lábak bőréhez. Ebben a megoldhatatlanban csak három elektródát használunk, egy -egy csuklónként egyet két rögzítési helyként, egyet pedig a jobb bokáért, mint földet. Fontos megjegyezni, hogy ez nem orvosi eszköz. Ez csak oktatási célokat szolgál, szimulált jelek használatával. Ha ezt az áramkört valós EKG-mérésekhez használja, győződjön meg arról, hogy az áramkör és az áramkör-műszer kapcsolatok megfelelő szigetelési technikákat alkalmaznak.

Ahhoz, hogy megszerezzük és elemezzük az emberi EKG jelet, szükségünk van egy műszeres erősítőre, amely 1000 -tel erősíti a bemeneti jelet, egy bemetsző szűrőre, amely eltávolítja a váltakozó áramú zajt (60 Hz), és egy aluláteresztő szűrőre, amely kiszűri a 250 Hz feletti egyéb zajokat. 250 Hz-es határértéket használnak, mivel az emberi EKG frekvenciatartománya 0-250 Hz között van

1. lépés: Anyagok

Funkciógenerátor, tápegység, oszcilloszkóp, kenyértábla.

Ellenállások: 1k - 500k ohm

Kondenzátorok: 20 - 100 nF

Operatív erősítő x5 (UA741)

2. lépés: Készítse el a műszeres erősítőt

Hivatkozva az áramkörre és a műszeres erősítő egyenleteire. Először ki kell számolnunk a megfelelő ellenállásértékeket. Mivel a műszeres erősítő 2 fokozatú, két külön erősítés van, k1 és k2. Mivel 1000 nyereségre van szükségünk, a k1 szorozva a k2 -vel egyenlőnek kell lennie ezerrel. Ebben az oktatóanyagban a következő értékeket használtuk, nyugodtan módosítsa ezeket az értékeket, ha nincs széles ellenállási köre.

R1 = 1000Ω, R2 = 15000Ω, tehát K1 = 1+(2*15000)/1000 = 31R3 = 1000Ω, R4 = 32000Ω, innen K2 = 32000/1000 = 32

Most, hogy tudja, milyen ellenállási értékekre van szüksége, menjen előre és készítse el az áramkört.

A műszeres erősítő teszteléséhez egy funkciógenerátort használhat egy ismert amplitúdójú szinuszhullám előállításához, csatlakoztathatja az áramkör bemenetéhez, és az erősítő kimenetét egy oszcilloszkóphoz csatlakoztathatja. 1000 -szer nagyobb, mint a bemeneti szinuszhullám

3. lépés: Készítse el a bevágás szűrőt

A műszeres erősítőhöz hasonlóan, nézze meg az áramkört és az egyenleteket, hogy megtalálja a megfelelő alkatrészértékeket. Tudjuk, hogy ebben a bevágásos szűrőben ki kell vágni a 60 Hz -es frekvenciákat, ezért az f0 60 Hz, és egy 8 -as minőségi tényezőt is használni fogunk, ami jó pontosságot eredményezne. Ezen értékek segítségével megtalálhatjuk a megfelelő összetevőértékeket:

C = 100 nF, Q = 8, w0 = 2ℼf = 2*pi*60 = 120pi

R1 = 1/(2*8*120*pi*100*10^-9) = 1658Ω

R2 = (2*8)/(120*pi*100*10^-9) = 424 kΩ

R3 = (1658*424000)/(1658+424000) = 1651Ω

Most, hogy ismeri a szükséges alkatrészek értékeit, lépjen tovább, és építse fel az áramkört. Nem mintha ellenállásokat használhatna párhuzamosan vagy sorban annak érdekében, hogy a szükséges értékekhez a lehető legközelebb álljon.

A bemetszés szűrő teszteléséhez frekvenciaseprést végezhet. Adjon meg egy szinuszhullámot, amelynek amplitúdója 0,5 V, és változtassa meg a frekvenciát. Nézze meg, hogyan változik az oszcilloszkóphoz csatlakoztatott kimenet amplitúdója, amikor közel van a 60 Hz -hez. Például, ha a frekvencia 50 alatt vagy 70 felett van, akkor a bemenethez hasonló kimeneti jelet kell látnia, de minél közelebb kerül a 60 Hz -hez, az amplitúdónak csökkennie kell. Ha ez nem történik meg, ellenőrizze az áramkört, és győződjön meg arról, hogy a megfelelő ellenállásértékeket használta.

4. lépés: Készítsen másodrendű Butterworth -szűrőt

Az általunk használt aluláteresztő szűrő típusa az aktív másodrendű. Ezt a szűrőt azért használják, mert elég jó pontosságot biztosít számunkra, és bár energiát igényel, de a teljesítmény jobb. A szűrőt 250 Hz feletti frekvenciák levágására tervezték. Ennek az az oka, hogy az EKG -jel különböző frekvenciakomponensekkel rendelkezik, amelyek nulla és 250 Hz között vannak, és minden olyan jel, amelynek frekvenciája meghaladja a 250 Hz -t, zajnak minősül. Az első kép az aluláteresztő szűrő vázlatát mutatja az összes megfelelő ellenállásértékkel. (Vegye figyelembe, hogy az R7 -nek 25632Ω -nak kell lennie 4 kΩ helyett). A második kép tartalmazza az összes egyenletet, amellyel saját maga kiszámíthatja az összetevő értékeit.

Az aluláteresztő szűrő teszteléséhez használja a függvénygenerátort 0,5 V amplitúdójú szinuszhullám előállításához. Amikor 250 Hz alatti frekvenciákat ad meg, akkor a bemenethez hasonló kimenetet kell látnia, de minél nagyobb lesz a 250 Hz után, a kimenetnek kisebbnek kell lennie, és végül valóban nullához kell közelítenie.

5. lépés: Tegye össze mindent

Miután befejezte a három szakasz építését, rakja össze mindet a műszeres erősítő, majd a bevágásos szűrő, majd az aluláteresztő szűrő elhelyezésével. Az áramkörnek hasonlónak kell lennie ehhez a képhez.

6. lépés: Az egész áramkör tesztelése

Funkciógenerátorral vigyen be tetszőleges, legfeljebb 15 mV amplitúdójú EKG jelet a műszererősítő bemenetébe. Csatlakoztassa az aluláteresztő szűrő kimenetét egy oszcilloszkóphoz. Ehhez a képhez hasonló kimenetet kell kapnia. A zöld jel a kártya kimenete, a sárga jel pedig az áramkör bemeneti jele. A pulzusszámot úgy is megmérheti, hogy a frekvenciát oszcilloszkóppal felveszi, és megszorozza ezt a számot 60 -zal.

Ne feledje, hogy ha saját EKG -jelet szeretne mérni, akkor ezt úgy teheti meg, hogy a műszer -erősítő két bemenetét egy csuklójához elektródával csatlakoztatja, és a lábát földeli. Csak tartsa a közepét, mielőtt ezt megtenné, győződjön meg arról, hogy az áramkör és az áramkör-műszer kapcsolatok megfelelő szigetelési technikákat alkalmaznak.