BME 305 EEG: 4 مرحله

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

الکتروانسفالوگرام (EEG) دستگاهی است که برای اندازه گیری فعالیت الکتریکی مغز یک فرد استفاده می شود. این آزمایشات می تواند در تشخیص اختلالات مختلف مغزی بسیار مفید باشد. هنگام تلاش برای ایجاد EEG ، پارامترهای مختلفی وجود دارد که قبل از ایجاد یک مدار کار باید در نظر داشته باشید. یک چیز در مورد تلاش برای خواندن فعالیت مغزی از پوست سر این است که ولتاژ بسیار کمی وجود دارد که در واقع قابل خواندن است. محدوده طبیعی برای امواج مغزی بزرگسالان از حدود 10 uV تا 100 uV است. به دلیل چنین ولتاژ ورودی کمی ، باید در خروجی کل مدار تقویت کننده بزرگی وجود داشته باشد ، ترجیحاً بیشتر از 10،000 برابر ورودی. نکته دیگری که هنگام ایجاد EEG باید در نظر داشته باشید این است که امواج معمولی خروجی ما از 1 هرتز تا 60 هرتز متغیر است. با دانستن این امر ، باید فیلترهای متفاوتی وجود داشته باشد که فرکانس ناخواسته خارج از پهنای باند را تضعیف کند.

تدارکات

تقویت کننده عملیاتی -LM741 (4)

-8.2 کیلو اهم مقاومت (3)

مقاومت -820 اهم (3)

-100 اهم مقاومت (3)

مقاومت -15 کیلو اهم (3)

مقاومت -27 کیلو اهم (4)

-0.1 خازن uF (3)

-100 uF خازن (1)

-Breadboard (1)

میکروکنترلر آردوینو (1)

باتری های 9 ولت (2)

مرحله 1: تقویت کننده ابزار دقیق

اولین قدم برای ایجاد EEG این است که تقویت کننده ابزار دقیق (INA) خود را ایجاد کنید که می تواند برای دریافت دو سیگنال مختلف و خروج یک سیگنال تقویت شده استفاده شود. الهام این INA از LT1101 گرفته شده است که یک تقویت کننده ابزار معمولی است که برای تمایز سیگنال ها استفاده می شود. با استفاده از 2 تقویت کننده عملیاتی LM741 ، می توانید INA را با استفاده از نسبت های مختلف ارائه شده در نمودار مدار بالا ایجاد کنید. با این حال ، می توانید از تنوع این نسبت ها استفاده کنید و اگر نسبت مشابه باشد ، باز هم خروجی یکسانی را بدست آورید. برای این مدار ، پیشنهاد می کنیم از مقاومت 100 اهم برای R ، مقاومت 820 اهم برای 9R و مقاومت 8.2 کیلو اهم برای 90R استفاده کنید. با استفاده از باتری های 9 ولت می توانید تقویت کننده های عملیاتی را تغذیه کنید. با راه اندازی یک باتری 9 ولت برای تغذیه پین V+ و باتری دیگر 9 ولت به گونه ای که -9 ولت را وارد پین V کنید. این تقویت کننده ابزار دقیق باید 100 سود به شما بدهد.

مرحله 2: فیلتر کردن

هنگام ثبت سیگنال های بیولوژیکی ، مهم است که محدوده مورد علاقه و منابع احتمالی نویز را در نظر داشته باشید. فیلترها می توانند به حل این مشکل کمک کنند. برای این طراحی مدار ، یک فیلتر عبور باند به دنبال یک فیلتر ناچ فعال برای دستیابی به این هدف استفاده می شود. قسمت اول این مرحله شامل یک فیلتر بالا گذر و سپس یک فیلتر پایین گذر است. مقادیر این فیلتر برای محدوده فرکانسی از 0.1Hz تا 55Hz است ، که شامل محدوده فرکانس سیگنال EEG مورد علاقه است. این به منظور فیلتر کردن سیگنال های خارج از محدوده خواسته عمل می کند. سپس یک دنبال کننده ولتاژ پس از عبور نوار از فیلتر ناچ می نشیند تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ خروجی به فیلتر ناچ امپدانس پایینی دارد. فیلتر ناچ برای فیلتر کردن نویز در 60Hz با حداقل 20 -دسی بل کاهش سیگنال به دلیل اعوجاج زیاد نویز در فرکانس او تنظیم شده است. سرانجام یک دنبال کننده ولتاژ دیگر برای تکمیل این مرحله.

مرحله 3: تقویت کننده عملیاتی بدون وارونگی

مرحله نهایی این مدار از یک تقویت کننده غیر معکوس تشکیل شده است تا سیگنال فیلتر شده را در محدوده 1-2 ولت با افزایش حدود 99 افزایش دهد. با توجه به قدرت بسیار کم سیگنال ورودی از امواج مغزی ، این مرحله نهایی برای تولید یک شکل موج خروجی که در مقایسه با نویز احتمالی محیط به راحتی نمایش داده و درک شود ، مورد نیاز است. همچنین باید توجه داشت که جابجایی DC از تقویت کننده های غیر معکوس طبیعی است و هنگام تجزیه و تحلیل و نمایش خروجی نهایی باید مورد توجه قرار گیرد.

مرحله 4: تبدیل آنالوگ به دیجیتال

پس از اتمام کل مدار ، سیگنال آنالوگ که در سراسر مدار تقویت کرده ایم باید دیجیتالی شود. خوشبختانه ، اگر از میکروکنترلر آردوینو استفاده می کنید ، در حال حاضر مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) وجود دارد. برای اینکه بتوانید مدار خود را به هر یک از شش پین آنالوگ که در آردوینو تعبیه شده است ، خروجی دهید ، می توانید یک اسیلوسکوپ را روی میکروکنترلر کد کنید. در کد نشان داده شده در بالا ، ما از پین آنالوگ A0 برای خواندن شکل موج آنالوگ و تبدیل آن به خروجی دیجیتال استفاده می کنیم. همچنین ، برای سهولت خواندن مطالب ، باید ولتاژ را از محدوده 0 - 1023 ، به محدوده 0 ولت به 5 ولت تبدیل کنید.