EKG és pulzusszám digitális monitor: 7 lépés (képekkel)

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

Az elektrokardiogram vagy az EKG egy nagyon régi módszer a szív egészségének mérésére és elemzésére. Az EKG -ból kiolvasott jel egészséges szívre vagy számos problémára utalhat. A megbízható és pontos tervezés fontos, mert ha az EKG jel deformált hullámformát vagy helytelen szívverést mutat, akkor egy személy rosszul diagnosztizálható. A cél egy olyan EKG áramkör megtervezése, amely képes felvenni, erősíteni és szűrni az EKG jelet. Ezután alakítsa át ezt a jelet egy A/D átalakítón keresztül Labview -vé, hogy valós idejű grafikont és szívverést készítsen az EKG-jel BPM-ben. A kimeneti hullámformának így kell kinéznie.

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: Az áramkör tervezése

Az áramkörnek képesnek kell lennie EKG jel felvételére és erősítésére. Ennek érdekében három aktív szűrőt kombinálunk; egy műszer-erősítőt, egy másodrendű Butterworth aluláteresztő szűrőt és egy bevágásos szűrőt. Ezeknek az áramköröknek a kialakítása látható a képeken. Egyenként végigmegyünk rajtuk, majd összerakjuk őket, hogy befejezzük a teljes kört.

2. lépés: Műszeres erősítő

A műszer -erősítő erősítésének 1000 V/V -nak kell lennie, hogy jó jelet kapjon. A műszeres erősítőn keresztül történő erősítés két szakaszban történik. Az első fokozat a bal oldali két erősítőből és az R1 és R2 ellenállásból, a második erősítési szakasz pedig a jobb oldali op erősítőből és az R3 és R4 ellenállásokból áll. Az 1. és 2. fokozat erősítését (erősítését) az (1) és (2) egyenlet adja meg.

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

2. szakasz erősítése: K2 = R4/R3 (2)

Egy fontos megjegyzés az áramkörök erősítéséről az, hogy multiplikatív; például. a 2. ábra teljes áramkörének nyeresége K1*K2. Ezek az egyenletek adják meg a sematikus ábrán látható értékeket. A szűréshez szükséges anyagok három LM741 op erősítő, három 1 ohmos ellenállás, két 24,7 kohm ellenállás és két 20 kohmos ellenállás.

3. lépés: Vágásszűrő

A következő lépés egy hornyos szűrő, amely 60 Hz -es zajt szüntet meg. Ezt a frekvenciát ki kell kapcsolni, mert sok extra zaj van 60 Hz -en az elektromos vezeték interferenciája miatt, de nem vesz ki semmi jelentőset az EKG jelből. Az áramkörben használt komponensek értékei a szűrni kívánt frekvencián alapulnak, ebben az esetben 60 Hz (377 rad/s). Az összetevő egyenletek a következők

R1 = 1/ (6032*C)

R2 = 16 / (377*C)

R3 = (R1R2)/ (R1 + R2)

Az ehhez szükséges anyagok egy LM741 op erősítő, három 1658 ohmos, 424,4 kohm és 1651 ohm értékű ellenállás és 3 kondenzátor voltak, kettő 100 nF, egy pedig 200 nF.

4. lépés: Aluláteresztő szűrő

Az utolsó szakasz egy második rendű Butterworth aluláteresztő szűrő, 250 Hz-es határfrekvenciával. Ez a határfrekvencia, mivel az EKG jel csak 250 Hz -ig terjed. A szűrőben lévő összetevők értékeinek egyenleteit a következő egyenletek határozzák meg:

R1 = 2/ (1571 (1.4C2 + rendezés (1.4^2 * C2^2 - 4C1C2)))

R2 = 1 / (1571*C1*C2*R1)

C1 <(C2 *1,4^2) / 4

A szűréshez szükséges anyagok egy LM741 op erősítő, két 15,3 kohm és 25,6 kohm ellenállás és két 47 nF és 22 nF méretű kondenzátor voltak.

Miután mindhárom fázist megtervezték és megépítették, a végső áramkörnek úgy kell kinéznie, mint a fényképnek.

5. lépés: Az áramkör tesztelése

Az áramkör felépítése után tesztelni kell annak megfelelő működését. Minden szűrőn váltakozó áramú söprést kell futtatni egy feszültséggenerátorból származó 1 Hz -es szívbemeneti jel segítségével. A nagyságrendű válasz dB -ben hasonlít a képekre. Ha az AC seprés eredményei helyesek, az áramkör befejeződött és használatra kész. Ha a válaszok nem megfelelőek, az áramkört hibakeresni kell. Kezdje az összes csatlakozás és tápbemenet ellenőrzésével, hogy minden jó legyen -e. Ha ez nem oldja meg a problémát, használja a szűrők összetevőinek egyenleteit, hogy szükség szerint állítsa be az ellenállások és a kondenzátorok értékeit, amíg a kimenet nem a kívánt helyen lesz.

6. lépés: VUI felépítése a Labview -ban

A Labview egy digitális adatgyűjtő szoftver, amely lehetővé teszi a felhasználó számára VUI vagy virtuális felhasználói felület tervezését. A DAQ kártya egy A/D átalakító, amely képes átalakítani és átvinni az EKG jelet a Labview -ba. Ezzel a szoftverrel az EKG -jel ábrázolható egy amplitúdó -idő grafikonon, hogy egyértelműen le lehessen olvasni a jelet, majd BPM -ben szívveréssé alakítsa át a jelet. Az első dolog, ami ehhez szükséges, egy DAQ kártya, amely adatokat gyűjt és digitális jellé alakítja, hogy elküldje a számítógépen a Labview -ba. Az első dolog, amit hozzá kellett adni a Labview tervezéshez, a DAQ Assistant volt, amely megkapja a jelet a DAQ tábláról, és meghatározza a mintavételi paramétereket. A következő lépés egy hullámforma grafikon csatlakoztatása a DAU asszisztens kimenetéhez a VUI kialakításon, amely az EKG jelet ábrázolja. Most, hogy a hullámforma grafikon elkészült, az adatokat is konvertálni kell a pulzusszám számszerű kimenetének előállításához. Ennek a számításnak az első lépése az volt, hogy megkeressük az EKG -adatok maximumát azáltal, hogy a max/min elemet csatlakoztatjuk a DAU -adatok kimenetéhez a VUI -ban, majd ezt továbbítjuk egy másik elemnek, az úgynevezett csúcsérzékelésnek, és egy olyan elemnek, amely megtalálja a időváltozás dt. A csúcsérzékelő elemnek szintén szüksége volt egy küszöbértékre a max/min értékből, amelyet úgy számoltak ki, hogy a max min elemből vették a maximumot, és megszorozva.8 -at, hogy megtalálják a maximális érték 80% -át, majd bevitték a csúcsérzékelő elembe. Ez a küszöb lehetővé tette a csúcsérzékelő elem számára, hogy megtalálja az R hullám maximumát és azt a helyet, ahol a maximum bekövetkezett, miközben figyelmen kívül hagyta a jel többi csúcsát. A csúcsok helyét ezután a VUI -n hozzáadott index tömb elemhez küldték. Az index tömb elemet úgy állítottuk be, hogy tárolja a tömbön, és az index 0 -val kezdődik, majd egy másik 1 -es indexszel kezdődik. Ezután ezeket kivontuk egymástól, hogy megtaláljuk a két csúcshely közötti különbséget, amely megfelel a számnak pont az egyes csúcsok között. A pontok száma megszorozva az egyes pontok közötti időkülönbséggel megadja az egyes ütések bekövetkezéséhez szükséges időt. Ezt úgy értük el, hogy megszoroztuk a dt elem kimenetét és a két tömb kivonásának kimenetét. Ezt a számot ezután elosztották 60 -mal, hogy megtalálják a percenkénti ütéseket, majd a VUI -n lévő numerikus indikátor elem segítségével adják ki. A VUI kialakításának beállítása a Labview -ban az ábrán látható.

7. lépés: Tegye össze mindent

Miután a VUI befejeződött a Labview -n, az utolsó lépés az áramkör csatlakoztatása a DAQ kártyához, így a jel az áramkörön keresztül a táblába, majd a Labview -ba fut. Ha minden megfelelően működik, akkor az 1 Hz -es jelnek az ábrán látható hullámformát és 60 ütés / perc szívverést kell keltenie. Most már működik az EKG és a pulzusszám digitális monitor.