Az EKG és a pulzusszám digitális monitor építése: 6 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-06-01 06:09

Az elektrokardiogram (EKG) a szívverés elektromos aktivitását méri, hogy megmutassa a szív gyors ütemét és ritmusát. Van egy elektromos impulzus, más néven hullám, amely áthalad a szívön, hogy a szívizom minden ütéskor kiszivattyúzza a vért. A jobb és a bal pitvar létrehozza az első P hullámot, a jobb és a bal alsó kamra pedig a QRS komplexet. Az utolsó T hullám az elektromos helyreállításból nyugalmi állapotba kerül. Az orvosok EKG jeleket használnak a szívbetegségek diagnosztizálására, ezért fontos, hogy tiszta képeket kapjunk.

Ennek az utasításnak a célja az elektrokardiogram (EKG) jel megszerzése és szűrése a műszeres erősítő, a bevágásos szűrő és az aluláteresztő szűrő kombinációjával az áramkörben. Ezután a jelek egy A/D konverteren keresztül LabView-ba mennek, hogy valós idejű grafikont és szívverést hozzanak létre BPM-ben.

"Ez nem orvosi eszköz. Ez csak oktatási célokat szolgál, csak szimulált jeleket használ. Ha ezt az áramkört használja valódi EKG-mérésekhez, győződjön meg arról, hogy az áramkör és az áramkör-műszer kapcsolatok megfelelő szigetelési technikákat alkalmaznak."

1. lépés: Tervezzen egy műszeres erősítőt

A műszeres erősítő építéséhez 3 op erősítőre és 4 különböző ellenállásra van szükségünk. A műszeres erősítő növeli a kimeneti hullám erősítését. Ehhez a kialakításhoz 1000V erősítést kívántunk elérni, hogy jó jelet kapjunk. A következő egyenletek segítségével számítsa ki a megfelelő ellenállásokat, ahol K1 és K2 a nyereség.

1. szakasz: K1 = 1 + (2R2/R1)

2. szakasz: K2 = -(R4/R3)

Ehhez a kialakításhoz R1 = 20,02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω használták.

2. lépés: Tervezzen egy hornyos szűrőt

Másodszor, egy erősítő szűrőt kell felépítenünk egy op erősítő, ellenállások és kondenzátorok használatával. Ennek az alkatrésznek a célja a 60 Hz -es zaj szűrése. Pontosan 60 Hz -en akarunk szűrni, így ezen a frekvencián alatta és fölött minden áthalad, de a hullámforma amplitúdója 60 Hz -en lesz a legalacsonyabb. A szűrő paramétereinek meghatározásához 1 erősítést és 8 minőségi tényezőt használtunk. Használja az alábbi egyenleteket a megfelelő ellenállásértékek kiszámításához. Q a minőségi tényező, w = 2*pi*f, f a középfrekvencia (Hz), B a sávszélesség (rad/sec), és wc1 és wc2 a határfrekvencia (rad/sec).

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

R3 = (R1+R2)/(R1+R2)

Q = w/B

B = wc2 - wc1

3. lépés: Tervezzen aluláteresztő szűrőt

Ennek az összetevőnek az a célja, hogy kiszűrje a bizonyos határfrekvenciát (wc) meghaladó frekvenciákat, lényegében nem engedve át őket. Úgy döntöttünk, hogy 250 Hz -es frekvencián szűrünk, hogy elkerüljük az EKG -jel méréséhez használt átlagfrekvenciához (150 Hz) való túlzott vágást. A komponenshez használt értékek kiszámításához a következő egyenleteket fogjuk használni:

C1 <= C2 (a^2 + 4b (k-1)) / 4b

C2 = 10/határfrekvencia (Hz)

R1 = 2 / (wc (a*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, így R3 nyitott áramkör lesz (nincs ellenállás), és R4 rövidzár lesz (csak egy vezeték).

4. lépés: Ellenőrizze az áramkört

A szűrő hatékonyságának meghatározásához minden egyes komponenshez váltakozó áramú söprést hajtanak végre. Az AC sweep különböző frekvenciákon méri az alkatrész nagyságát. Az összetevőtől függően különböző formákat láthat. A váltakozó áramú söprés fontossága az, hogy meggyőződjön arról, hogy az áramkör megfelelően működik -e, miután felépítette. A teszt laboratóriumi elvégzéséhez egyszerűen rögzítse a Vout/Vin -t egy bizonyos frekvenciatartományon. A műszeres erősítő esetében 50 és 1000 Hz között teszteltünk, hogy széles tartományt kapjunk. A bemetszéses szűrő esetében 10-90 Hz frekvencián teszteltünk, hogy jól lássuk, hogyan reagál az alkatrész 60 Hz körül. Az aluláteresztő szűrő esetében 50-500 Hz frekvencián teszteltük, hogy megértsük, hogyan reagál az áramkör, amikor elhaladni szándékozik, és amikor megállni.

5. lépés: EKG áramkör a LabView -n

Ezután blokkdiagramot szeretne létrehozni a LabView -ban, amely egy A/D átalakítón keresztül szimulálja az EKG -jelet, majd ábrázolja a jelet a számítógépen. Először azzal kezdtük, hogy beállítottuk a DAQ kártyajel paramétereit, és meghatároztuk, hogy milyen átlagos pulzusszámot vártunk; percenként 60 ütést választottunk. Ezután 1 kHz-es frekvenciát használva megállapítottuk, hogy nagyjából 3 másodpercet kell megjelenítenünk ahhoz, hogy 2-3 EKG-csúcsot kapjunk a hullámforma ábrán. 4 másodpercet jelenítettünk meg, hogy elegendő EKG -csúcsot rögzítsünk. A blokkdiagram leolvassa a bejövő jelet, és a csúcsérzékeléssel határozza meg, hogy milyen gyakran fordul elő teljes szívverés.

6. lépés: EKG és pulzusszám

A blokkdiagram kódjának felhasználásával az EKG megjelenik a hullámforma mezőben, és a percenkénti ütések jelennek meg mellette. Most már van működő pulzusmérője! Annak érdekében, hogy még nagyobb kihívást tegyen magának, próbálja meg áramkörét és elektródáit használni a valós idejű pulzusszám megjelenítéséhez!