مدار الکتروکاردیوگرام: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

سلام! این توسط دو دانش آموز که در حال حاضر در حال تحصیل در رشته مهندسی پزشکی و شرکت در کلاس مدار هستند نوشته شده است. ما نوار قلب را ایجاد کرده ایم و بسیار مشتاق هستیم که آن را با شما به اشتراک بگذاریم.

تدارکات

لوازم اولیه مورد نیاز برای این پروژه عبارتند از:

- تخته نان

- مقاومت ها

- خازن ها

- تقویت کننده های عملیاتی (LM741)

- الکترودها

شما همچنین به تجهیزات الکترونیکی ذکر شده نیاز دارید:

- منبع تغذیه نامتناوب

- ژنراتور عملکرد

- اسیلوسکوپ

مرحله 1: تقویت کننده دیفرانسیل

چرا لازم است؟

تقویت کننده دیفرانسیل برای تقویت سیگنال و کاهش نویز ایجاد شده بین الکترودها استفاده می شود. با گرفتن اختلاف ولتاژ از دو الکترود ، نویز کاهش می یابد. به منظور تعیین مقادیر مقاومت لازم ، ما تصمیم گرفتیم که می خواهیم تقویت کننده 1000 افزایش ایجاد کند.

چگونه ساخته شده است؟

برای دستیابی به این هدف ، از معادله افزایش تقویت کننده دیفرانسیل استفاده شده است ، ریاضیات را می توانید در تصویر ضمیمه شده مشاهده کنید. هنگام محاسبه ، مشخص شد که مقادیر مقاومت باید 100Ω و 50kΩ باشد. با این حال ، از آنجا که ما مقاومت 50 کیلو وات نداشتیم ، از 47 کیلو وات استفاده کردیم. نحوه تنظیم تقویت کننده دیفرانسیل برای LTSpice و breadboard را می توانید در عکس پیوست مشاهده کنید. تقویت کننده دیفرانسیل برای اتصال آن به یک تخته نان نیاز دارد ، 1 مقاومت 100Ω ، 6 مقاومت 47kΩ ، 3 تقویت کننده عملیاتی LM741 ، و تعداد زیادی سیم جهنده.

چگونه آن را آزمایش کنیم؟

هنگام آزمایش در LTSpice و روی دستگاه فیزیکی ، می خواهید مطمئن شوید که افزایش 1000 ایجاد می کند. این کار با استفاده از معادله افزایش سود = Vout/ Vin انجام می شود. Vout پیک به اوج خروجی و Vin قله به اوج ورودی است. به عنوان مثال ، برای آزمایش روی ژنراتور عملکرد ، 10 میلی ولت پیک به پیک را وارد مدار می کنم ، بنابراین باید خروجی 10 ولت دریافت کنم.

مرحله 2: فیلتر ناچ

چرا لازم است؟

یک فیلتر ناچ برای حذف نویز ایجاد شده است. از آنجایی که اکثر ساختمانها دارای جریان AC 60 هرتز هستند که باعث ایجاد نویز در مدار می شود ، تصمیم گرفتیم فیلتری شکافی ایجاد کنیم که سیگنال را در 60 هرتز تضعیف کند.

چگونه آن را بسازیم؟

طراحی فیلتر ناچ بر اساس تصویر بالا است. معادلات محاسبه مقادیر مقاومتها و خازنها نیز در بالا ذکر شده است. ما تصمیم گرفتیم از فرکانس 60 هرتز و 0.1 uF خازن استفاده کنیم زیرا این مقدار خازنی است که ما داشتیم. هنگام محاسبه معادلات ، R1 & R2 برابر 37 ، 549 kΩ و مقدار R3 9021.19 Ω است. برای اینکه بتوانیم این مقادیر را در برد مدار خود ایجاد کنیم ، از 39 کیلو وات برای R1 و R2 و 9.1 کیلو اهم برای R3 استفاده کردیم. به طور کلی ، فیلتر ناچ به 1 مقاومت 9.1kΩ ، 2 x 39kΩ مقاومت ، 3 x 0.1 x uF خازن ، 1 تقویت کننده عملیاتی LM741 و تعداد زیادی سیم جهنده نیاز دارد. طرح کلی تنظیم فیلتر شکاف برای LTSpice و breadboard در تصویر بالا

چگونه آن را آزمایش کنیم؟

عملکرد فیلتر ناچ را می توان با انجام رفت و برگشت AC آزمایش کرد. همه فرکانس ها باید از فیلتر عبور کنند به جز 60 هرتز. این را می توان در LTSpice و مدار فیزیکی آزمایش کرد

مرحله 3: فیلتر Low-Pass

چرا لازم است؟

یک فیلتر کم گذر برای کاهش سر و صدای بدن شما و اتاق اطراف ما مورد نیاز است. هنگام تصمیم گیری در مورد فرکانس قطع فیلتر کم گذر ، توجه به این نکته ضروری است که ضربان قلب از 1 هرتز تا 3 هرتز اتفاق می افتد و شکل موجهایی که نوار قلب را تشکیل می دهند نزدیک به 1 تا 50 هرتز است.

چگونه آن را بسازیم؟

ما تصمیم گرفتیم فرکانس قطع را 60 هرتز بسازیم تا بتوانیم همه سیگنال های مفید را دریافت کنیم اما سیگنال های غیر ضروری را نیز قطع کنیم. هنگام تعیین فرکانس قطع 70 هرتز ، ما تصمیم گرفتیم که مقدار خازن 0.15uF را انتخاب کنیم زیرا یکی از مواردی است که ما در کیت خود داشتیم. محاسبه مقدار خازن را می توانید در تصویر مشاهده کنید. نتیجه محاسبه مقدار مقاومت 17.638 کیلو وات بود. ما استفاده از مقاومت 18 کیلووات را انتخاب کردیم. فیلتر کم گذر به مقاومت 2 * 18 کیلووات ، خازن 2x0.15 uF ، 1 تقویت کننده عملیاتی LM741 و تعداد زیادی سیم جهنده نیاز دارد. شماتیک فیلتر کم گذر برای LTSpice و مدار فیزیکی را می توانید در تصویر مشاهده کنید.

چگونه آن را آزمایش کنیم؟

فیلتر پایین گذر را می توان با استفاده از رفت و برگشت AC در LTSpice و مدار فیزیکی آزمایش کرد. هنگام اجرای رفت و برگشت AC ، باید ببینید فرکانس های زیر برای قطع بدون تغییر است ، اما فرکانس های بالای قطع شروع به فیلتر شدن می کنند.

مرحله 4: تکمیل پروژه

وقتی مدار کامل شد ، باید شبیه تصویر بالا باشد! شما اکنون آماده هستید که الکترودها را به بدن خود وصل کرده و نوار قلب خود را ببینید! همراه با اسیلوسکوپ ، نوار قلب نیز می تواند بر روی آردوینو نمایش داده شود.