Az EKG és a pulzusszám digitális monitor építése: 6 lépés

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

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!