نوار قلب ساده و ضربان قلب: 10 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

توجه: این دستگاه پزشکی نیست. این فقط برای اهداف آموزشی با استفاده از سیگنال های شبیه سازی شده است. اگر از این مدار برای اندازه گیری ECG واقعی استفاده می کنید ، لطفاً اطمینان حاصل کنید که مدار و اتصالات مدار به ابزار از تکنیک های جداسازی مناسب استفاده می کنند

امروز ، ما در مورد طراحی مدار الکتروکاردیوگرافی (ECG) اولیه صحبت می کنیم و یک مدار برای تقویت و فیلتر کردن سیگنال الکتریکی قلب ایجاد می کنیم. سپس ، می توان ضربان قلب را با استفاده از نرم افزار labVIEW اندازه گیری کرد. در طول فرایند ، من دستورالعمل مفصلی در مورد عناصر طراحی مدار و علت وقوع آنها ، و همچنین پیشینه کمی از زیست شناسی ارائه می دهم. تصویر عنوان سیگنال الکتریکی قلب من است. در پایان این دستورالعمل ، می توانید اندازه خود را نیز اندازه بگیرید. بیایید شروع کنیم!

نوار قلب یک ابزار تشخیصی مفید برای متخصصان پزشکی است. می توان از آن برای تشخیص بسیاری از بیماری های قلبی ، از حمله قلبی اولیه (انفارکتوس میوکارد) ، تا اختلالات قلبی پیشرفته تر ، مانند فیبریلاسیون دهلیزی ، استفاده کرد که افراد می توانند اکثر زندگی خود را بدون توجه به آن انجام دهند. در هر ضربان قلب ، سیستم عصبی خودمختار شما سخت کار می کند تا قلب شما را بتپد. این سیگنال های الکتریکی را به قلب می فرستد ، که از گره SA به گره AV و سپس بطور همزمان به بطن چپ و راست و در نهایت از اندوکارد به اپی کاردیوم و فیبرهای پورکینژ می رسد ، قلب آخرین خط دفاعی است. این مدار بیولوژیکی پیچیده می تواند در هر نقطه از مسیر خود دارای مشکلاتی باشد و از ECG می توان برای تشخیص این مسائل استفاده کرد. من می توانستم تمام روز در مورد زیست شناسی صحبت کنم ، اما قبلاً کتابی در این زمینه وجود دارد ، بنابراین "تشخیص ECG در عمل بالینی" ، نوشته نیکلاس پیترز ، مایکل گاتزولیس و رومئو وخت را بررسی کنید. خواندن این کتاب بسیار آسان است و کاربرد شگفت انگیز نوار قلب را نشان می دهد.

برای ایجاد نوار قلب ، به اجزای زیر یا جایگزینی قابل قبول نیاز دارید.

• برای طراحی مدار:

  • تخته نان
  • OP آمپر x 5
  • مقاومت ها
  • خازن ها
  • سیم ها
  • گیره تمساح ، یا سایر روشهای تحریک و اندازه گیری
  • کابل های BNC
  • ژنراتور عملکرد
  • اسیلوسکوپ
  • منبع تغذیه DC یا باتری اگر مفید هستید

• برای تشخیص ضربان قلب:

  • LabView
  • هیئت مدیره DAQ

• برای اندازه گیری سیگنال بیولوژیکی*

  • الکترودها
  • گیره تمساح ، یا سیم الکترود

*من یک یادداشت هشدار دهنده در بالا قرار دادم و درباره خطرات اجزای الکتریکی برای بدن انسان کمی بیشتر صحبت خواهم کرد. این نوار قلب را به خود وصل نکنید مگر اینکه اطمینان حاصل کرده باشید که از تکنیک های جداسازی مناسب استفاده می کنید. اتصال دستگاه های تغذیه کننده اصلی مانند منبع تغذیه ، اسیلوسکوپ ها و رایانه ها به طور مستقیم در مدار می تواند باعث ایجاد جریانهای زیاد در مدار در صورت افزایش جریان شود. لطفاً با استفاده از برق باتری و سایر تکنیک های جداسازی ، مدار را از برق اصلی جدا کنید.

بعدی 'من در مورد بخش سرگرم کننده بحث می کنم. عناصر طراحی مدار!

مرحله 1: مشخصات طراحی مدار

حالا من در مورد طراحی مدار صحبت می کنم. من در مورد شماتیک مدار بحث نمی کنم ، زیرا بعد از این بخش ارائه می شود. این بخش برای افرادی است که می خواهند بفهمند چرا ما اجزای سازنده را انتخاب کردیم.

تصویر بالا ، که از دفترچه راهنمای آزمایشگاه من در دانشگاه پردو گرفته شده است ، تقریباً هر آنچه را که برای طراحی مدار اولیه ECG باید بدانیم به ما می دهد. این ترکیب فرکانسی یک سیگنال ECG بدون فیلتر است ، با یک "دامنه" عمومی (محور y) که برای اهداف مقایسه ای به یک عدد بدون بعد اشاره دارد. حالا اجازه دهید طراحی صحبت کنیم!

A. تقویت کننده ابزار دقیق

تقویت کننده ابزار دقیق اولین مرحله در مدار خواهد بود. این ابزار همه کاره سیگنال را بافر می کند ، نویز حالت معمول را کاهش می دهد و سیگنال را تقویت می کند.

ما در حال دریافت سیگنال از بدن انسان هستیم. برخی از مدارها به شما این امکان را می دهند که از منبع اندازه گیری خود به عنوان منبع تغذیه استفاده کنید ، زیرا شارژ کافی در دسترس است بدون خطر آسیب. با این حال ، ما نمی خواهیم به افراد انسانی خود صدمه بزنیم ، بنابراین باید سیگنالی را که به اندازه گیری آن علاقه داریم ، بافر کنیم. تقویت کننده های ابزار به شما امکان می دهند سیگنال های بیولوژیکی را بافر کنید ، زیرا ورودی های Amp از لحاظ نظری امپدانس بی نهایت دارند (در عمل اینطور نیست ، اما امپدانس معمولاً به اندازه کافی زیاد است) ، بدین معنی که هیچ جریانی (از لحاظ نظری) نمی تواند به ورودی جریان یابد. پایانه ها

بدن انسان سر و صدا دارد. سیگنال های دریافتی از ماهیچه ها می تواند باعث ایجاد این سر و صدا در سیگنال های نوار قلب شود. برای کاهش این نویز ، می توانیم از یک تقویت کننده تفاوت برای کاهش نویز حالت معمولی استفاده کنیم. در اصل ، ما می خواهیم نویز موجود در ماهیچه های ساعد شما را در دو محل قرارگیری الکترود کم کنیم. تقویت کننده ابزار شامل تقویت کننده تفاوت است.

علائم در بدن انسان کوچک است. ما باید این سیگنال ها را تقویت کنیم تا بتوان آنها را با وضوح مناسب با استفاده از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی اندازه گیری کرد. تقویت کننده ابزار ابزار لازم برای این کار را فراهم می کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد تقویت کننده های ابزار دقیق به پیوند پیوست مراجعه کنید.

www.electronics-tutorial.net/amplifier/instrumentation-amplifier/index.html

B. فیلتر ناچ

خطوط برق در ایالات متحده دقیقاً "صدای همهمه اصلی" یا "سر و صدای خطوط برق" را در 60 هرتز تولید می کنند. در کشورهای دیگر این در 50 هرتز رخ می دهد. با مشاهده تصویر بالا می توان این سر و صدا را مشاهده کرد. از آنجا که سیگنال ECG ما هنوز تا حدودی در محدوده مورد نظر است ، ما می خواهیم این نویز را حذف کنیم. برای حذف این نویز ، می توان از فیلتر ناچ استفاده کرد که باعث افزایش بهره در فرکانس های داخل شکاف می شود. برخی از افراد ممکن است به فرکانس های بالاتر در طیف نوار قلب علاقه ای نداشته باشند و ممکن است یک فیلتر کم گذر با قطع زیر 60 هرتز ایجاد کنند. با این حال ، ما می خواستیم در قسمت امن اشتباه کنیم و تا آنجا که ممکن است سیگنال دریافت کنیم ، بنابراین به جای آن یک فیلتر ناچ و فیلتر کم گذر با فرکانس قطع بیشتر انتخاب شد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد فیلترهای ناچ به پیوند پیوست مراجعه کنید.

www.electronics-tutorials.ws/filter/band-st…

C. فیلتر درجه دوم Butterworth VCVS Low-Pass

ترکیب فرکانس سیگنال نوار قلب فقط تا اینجا گسترش می یابد. ما می خواهیم سیگنال ها را در فرکانس های بالاتر حذف کنیم ، زیرا برای اهداف ما ، آنها فقط نویز هستند. سیگنال هایی از تلفن همراه ، دستگاه دندان آبی یا لپ تاپ شما در همه جا وجود دارد و این سیگنال ها باعث ایجاد نویز غیرقابل قبول در سیگنال نوار قلب می شوند. می توان آنها را با یک فیلتر Low-Pass Butterworth حذف کرد. فرکانس قطع انتخابی ما 220 هرتز بود که در آینده ، کمی بالا بود. اگر بخواهم دوباره این مدار را ایجاد کنم ، فرکانس قطع بسیار کمتر از آن را انتخاب می کنم ، و شاید حتی فرکانس قطع زیر 60 هرتز را آزمایش کنم و به جای آن از فیلتر مرتبه بالاتر استفاده کنم!

این فیلتر مرتبه دوم است. این بدان معناست که سود با نرخ 40 دسی بل در دهه به جای 20 دسی بل در دهه مانند فیلتر درجه یک "کاهش می یابد". این حرکت سریعتر باعث کاهش بیشتر سیگنال فرکانس بالا می شود.

فیلتر باترورث انتخاب شد زیرا در نوار عبور "حداکثر صاف" است ، بدین معنی که هیچ اعوجاجی در باند عبور وجود ندارد. اگر علاقه دارید ، این پیوند حاوی اطلاعات عالی برای طراحی اولیه فیلتر مرتبه دوم است:

www.electronics-tutorials.ws/filter/second-…

اکنون که ما درباره طراحی مدار صحبت کردیم ، می توانیم ساخت و ساز را شروع کنیم.

مرحله 2: تقویت کننده ابزار را بسازید

این مدار ورودی را بافر می کند ، نویز حالت معمول را کم می کند و سیگنال را با افزایش 100 تقویت می کند. شماتیک و معادلات طرح همراه در بالا نشان داده شده است. این با استفاده از طراح OrCAD Pspice ایجاد شده و با استفاده از Pspice شبیه سازی شده است. وقتی از OrCAD کپی می شود ، شماتیک کمی تار می شود ، بنابراین از این بابت عذرخواهی می کنم. من تصویر را ویرایش کرده ام تا امیدوارم برخی از مقادیر مقاومت کمی واضح تر باشد.

به یاد داشته باشید که هنگام ایجاد مدارها ، مقادیر معقول مقاومت و ظرفیت باید به گونه ای انتخاب شود که امپدانس عملی منبع ولتاژ ، امپدانس عملی دستگاه اندازه گیری ولتاژ و اندازه فیزیکی مقاومتها و خازنها در نظر گرفته شود.

معادلات طراحی در بالا ذکر شده است. در ابتدا ، ما می خواستیم تقویت تقویت کننده ابزار x1000 باشد و این مدار را ایجاد کردیم تا بتوانیم سیگنال های شبیه سازی شده را تقویت کنیم. با این حال ، هنگام اتصال آن به بدن ، می خواهیم سود را به دلایل ایمنی به 100 کاهش دهیم ، زیرا بردبورد دقیقاً پایدارترین رابط مدار نیست. این کار توسط مقاومت مبادله گرم 4 انجام شد تا ده برابر کاهش یابد. در حالت ایده آل ، سود شما در هر مرحله از تقویت کننده ابزار دقیق یکسان خواهد بود ، اما در عوض سود ما برای مرحله 1 31.6 و برای مرحله 2 3.16 می شود و سود 100 را به دست می آورم. به جای 1000. شما همچنان سیگنالهای شبیه سازی شده و بیولوژیکی را با این سطح افزایش کاملاً مشاهده خواهید کرد ، اما ممکن است برای اجزای دیجیتالی با وضوح پایین ایده آل نباشد.

توجه داشته باشید ، در شماتیک مدار ، کلمات "ورودی زمین" و "ورودی مثبت" در متن نارنجی کشیده شده است. من به طور تصادفی ورودی عملکرد را در جایی قرار دادم که قرار است زمین باشد. لطفاً زمین را در جایی که "ورودی زمین" ذکر شده است و عملکردی را که "ورودی مثبت" در آن ذکر شده است قرار دهید.

• خلاصه

  • افزایش مرحله 1 - 31.6
  • افزایش مرحله 2 - 3.16 به دلایل ایمنی

مرحله 3: فیلتر Notch را بسازید

این فیلتر ناچ صدای 60 هرتز را از خطوط برق ایالات متحده حذف می کند. از آنجا که ما می خواهیم این فیلتر دقیقاً در 60 هرتز برآید ، استفاده از مقادیر مقاومت صحیح بسیار مهم است.

معادلات طراحی در بالا ذکر شده است. از ضریب کیفیت 8 استفاده شد که منجر به افزایش قله در فرکانس میرایی می شود. فرکانس مرکز (f0) 60 هرتز ، با پهنای باند (بتا) 2 rad/s برای تضعیف در فرکانس هایی که کمی از فرکانس مرکز منحرف شده اند ، استفاده شد. به یاد بیاورید که حرف یونانی امگا (w) بر حسب واحد rad/s است. برای تبدیل از Hz به rad/s ، ما باید فرکانس مرکز خود را ، 60 هرتز ، در 2*pi ضرب کنیم. بتا نیز بر حسب rad/s اندازه گیری می شود.

• مقادیر معادلات طراحی

  • w0 = 376.99 rad/s
  • بتا (B) = 2 rad/s
  • Q = 8
• از اینجا ، مقادیر منطقی مقاومت و ظرفیت برای ساخت مدار انتخاب شد.

مرحله 4: فیلتر Low-Pass را بسازید

یک فیلتر پایین گذر برای از بین بردن فرکانس های بالا که ما علاقه ای به اندازه گیری آنها نداریم مانند سیگنال های تلفن همراه ، ارتباط بلوتوث و نویز WiFi استفاده می شود. فیلتر فعال درجه دوم VCVS باترورث یک سیگنال حداکثر مسطح (تمیز) در منطقه عبور باند با دور شدن -40 دسی بل/دهه در منطقه میرایی ارائه می دهد.

معادلات طراحی در بالا ذکر شده است. این معادلات کمی طولانی هستند ، بنابراین به یاد داشته باشید که ریاضی خود را بررسی کنید! توجه داشته باشید که مقادیر b و a به دقت انتخاب شده اند تا سیگنال تخت در ناحیه باس و تضعیف یکنواخت در ناحیه roll off ارائه شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه ایجاد این مقادیر ، به پیوند مرحله 2 ، بخش C ، "فیلتر کم گذر" مراجعه کنید.

مشخصات C1 بسیار مبهم است ، زیرا به سادگی کمتر از یک مقدار بر اساس C2 است. من آن را کمتر یا برابر 22 nF محاسبه کردم ، بنابراین 10 nF را انتخاب کردم. مدار خوب کار می کرد و نقطه -3 دسی بل بسیار نزدیک به 220 هرتز بود ، بنابراین من خیلی نگران این موضوع نیستم. دوباره فرکانس زاویه ای (wc) را در rad/s برابر فرکانس قطع در هرتز (fc) * 2pipi می دانیم.

• محدودیت های طراحی

  • K (افزایش) = 1
  • b = 1
  • a = 1.4142
  • فرکانس قطع - 220 هرتز

فرکانس قطع 220 هرتز کمی زیاد به نظر می رسید. اگر بخواهم دوباره این کار را انجام دهم ، احتمالاً آن را به 100 هرتز نزدیک می کنم ، یا حتی با یک پاسپورت پایین مرتبه بالاتر با قطع 50 هرتز بهم می ریزم. من شما را تشویق می کنم که مقادیر و شماتیک مختلف را امتحان کنید!

مرحله 5: تقویت کننده ابزار ، فیلتر ناچ و فیلتر Low Pass را وصل کنید

اکنون ، به سادگی خروجی تقویت کننده ابزار را به ورودی فیلتر ناچ متصل کنید. سپس خروجی فیلتر ناچ را به ورودی فیلتر کم گذر وصل کنید.

همچنین خازن های بای پس را از منبع تغذیه DC به زمین اضافه کرده ام تا نویز را از بین ببرم. این خازن ها باید برای هر Op-Amp یکسان و حداقل 0.1 uF باشند ، اما به غیر از این ، در استفاده از هر مقدار معقول احساس راحتی کنید.

من سعی کردم از یک مدار پاکت کوچک برای "صاف کردن" سیگنال پر سر و صدا استفاده کنم ، اما آنطور که باید کار نمی کرد ، و من به موقع کار می کردم ، بنابراین این ایده را کنار گذاشتم و به جای آن از پردازش دیجیتال استفاده کردم. اگر کنجکاو هستید ، این یک گام اضافی جالب خواهد بود!

مرحله 6: مدار را فعال کنید ، شکل موج را وارد کنید و اندازه گیری کنید

دستورالعمل های تغذیه مدار و اندازه گیری. از آنجا که تجهیزات هر کس متفاوت است ، هیچ راه ساده ای وجود ندارد که بتوانم نحوه ورود و اندازه گیری را به شما بگویم. من دستورالعمل های اولیه را در اینجا ارائه کرده ام. برای نمونه راه اندازی به نمودار قبلی مراجعه کنید.

1. ژنراتور عملکرد را به تقویت کننده ابزار وصل کنید.

   • کلیپ مثبت به پایین Op-Amp در نمودار تقویت کننده ابزار دقیق
   • کلیپ منفی به زمین.
   • ورودی Op-Amp فوقانی را در نمودار تقویت کننده ابزار دقیق به زمین کوتاه کنید. این یک مرجع برای سیگنال ورودی ارائه می دهد. (در سیگنالهای بیولوژیکی ، این ورودی یک الکترود با هدف کاهش نویز حالت معمولی خواهد بود.)

2. گیره مثبت اسیلوسکوپ را در مرحله نهایی (خروجی فیلتر کم گذر) به خروجی وصل کنید.

   • کلیپ مثبت در مرحله نهایی به خروجی می رسد
   • کلیپ منفی روی زمین
3. منبع تغذیه DC خود را به ریل ها وصل کنید ، اطمینان حاصل کنید که هر ورودی برق Op-Amp به ریل مورد نظر کوتاه شده است.

4. زمین منبع تغذیه DC خود را به ریل پایینی باقیمانده وصل کنید و یک سیگنال برای شما ارجاع دهید.

   زمین راه آهن پایین را به زمین راه آهن بالا کوتاه کنید ، که باید به شما این امکان را بدهد که مدار را تمیز کنید

شروع به وارد کردن موج کنید و از اسیلوسکوپ برای اندازه گیری استفاده کنید! اگر مدار شما مطابق برنامه کار می کند ، باید افزایش 100 را مشاهده کنید. این بدان معناست که پیک تا اوج ولتاژ باید 2 ولت برای سیگنال 20 میلی ولت باشد. اگر شما به عنوان یک شکل موج قلبی ژنراتور عمل می کنید ، سعی کنید آن را وارد کنید.

برای اطمینان از عملکرد صحیح فیلتر خود ، فرکانس ها و ورودی ها را به هم بزنید. سعی کنید هر مرحله را به صورت جداگانه آزمایش کنید ، و سپس مدار را به طور کلی آزمایش کنید. من یک آزمایش نمونه را ضمیمه کرده ام که در آن عملکرد فیلتر ناچ را تجزیه و تحلیل کرده ام. من متوجه ضعف کافی از 59.5 هرتز تا 60.5 هرتز شدم ، اما ترجیح می دادم در نقاط 59.5 و 60.5 هرتز تضعیف بیشتری داشته باشم. با این وجود ، زمان مهم بود ، بنابراین من حرکت کردم و فکر کردم می توانم بعداً صدا را به صورت دیجیتالی حذف کنم. در اینجا چند سوال وجود دارد که می خواهید برای مدار خود در نظر بگیرید:

• آیا افزایش 100 است؟
• میزان افزایش را در 220 هرتز بررسی کنید. -3 دسی بل است یا نزدیک به آن؟
• تضعیف را در 60 هرتز بررسی کنید. آیا به اندازه کافی بالاست؟ آیا هنوز در 60.5 و 59.5 هرتز تضعیف می کند؟
• چقدر سریع فیلتر شما از 220 هرتز خارج می شود؟ -40 دسی بل در دهه؟
• آیا جریان فعلی در هر یک از ورودی ها وجود دارد؟ اگر چنین است ، این مدار برای اندازه گیری انسانی مناسب نیست و احتمالاً چیزی در طراحی یا اجزای شما اشتباه است.

اگر مدار شما مطابق برنامه کار می کند ، پس آماده حرکت هستید! در غیر اینصورت ، باید عیب یابی انجام دهید. خروجی هر مرحله را جداگانه بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که Op-Amps شما قدرتمند و کاربردی است. ولتاژ هر گره را بررسی کنید تا زمانی که مشکل مدار را پیدا نکردید.

مرحله 7: اندازه گیری ضربان قلب LabVIEW

LabVIEW به ما امکان می دهد ضربان قلب را با استفاده از نمودار منطق بلوک اندازه گیری کنیم. با توجه به زمان بیشتر ، ترجیح می دهم که داده ها را خودم دیجیتالی کنم و کدی ایجاد کنم که ضربان قلب را تعیین کند ، زیرا به کامپیوترهایی با labVIEW نصب شده و برد DAQ قوی نیاز ندارد. علاوه بر این ، مقادیر عددی در labVIEW بصورت بصری بدست نیامد. با این وجود ، یادگیری labVIEW یک تجربه ارزشمند بود ، زیرا استفاده از منطق نمودار بلوکی بسیار ساده تر از نیاز به کدگذاری منطق خود است.

برای این بخش چیزهای زیادی برای گفتن وجود ندارد. خروجی مدار خود را به برد DAQ وصل کنید و برد DAQ را به کامپیوتر وصل کنید. مدار نمایش داده شده در تصویر زیر را ایجاد کنید ، "run" را بزنید و شروع به جمع آوری داده ها کنید! مطمئن شوید مدار شما شکل موج دریافت می کند.

برخی از تنظیمات مهم در این مورد عبارتند از:

• نرخ نمونه برداری 500 هرتز و اندازه پنجره 2500 واحد به این معنی است که ما 5 ثانیه داده را در داخل پنجره ضبط می کنیم. این باید برای دیدن 4-5 ضربان قلب در حالت استراحت و بیشتر در حین ورزش کافی باشد.
• حداکثر تشخیص 0.9 برای تشخیص ضربان قلب کافی بود. اگرچه به نظر می رسد که به صورت گرافیکی بررسی می شود ، اما رسیدن به این مقدار زمان زیادی طول کشید. تا زمانی که ضربان قلب را دقیق محاسبه نکنید ، باید با این موضوع کنار بیایید.
• به نظر می رسد عرض "5" کافی باشد. باز هم ، این ارزش با هم هماهنگ شده بود و به نظر نمی رسید حس شهودی داشته باشد.
• ورودی عددی برای محاسبه ضربان قلب از مقدار 60 استفاده می کند. هر بار که ضربان قلب نشان داده می شود ، از مدار سطح پایین تر عبور می کند و هر بار که قلب می تپد ، 1 برمی گرداند. اگر این عدد را بر 60 تقسیم کنیم ، در اصل می گوییم "تقسیم 60 بر تعداد ضربانهای محاسبه شده در پنجره". با این کار ضربان قلب شما در دقیقه/دقیقه برمی گردد.

تصویر پیوست مربوط به ضربان قلب من در labVIEW است. مشخص شد که قلب من در 82 BPM می تپد. من بسیار هیجان زده بودم که بالاخره این مدار کار کرد!

مرحله 8: اندازه گیری انسان

اگر به خود ثابت کرده اید که مدار شما ایمن و عملکردی است ، می توانید ضربان قلب خود را اندازه گیری کنید. با استفاده از الکترودهای اندازه گیری 3M ، آنها را در مکان های زیر قرار دهید و آنها را به مدار وصل کنید. مچ های مچ دست در داخل مچ دست شما قرار دارند ، ترجیحاً در جایی که موهای کمی یا بدون مو وجود دارد. الکترود زمین روی قسمت استخوانی مچ پای شما می رود. با استفاده از گیره تمساح ، سر مثبت را به ورودی مثبت ، سرب منفی را به ورودی منفی و الکترود زمین را به ریل زمین وصل کنید (توجه زیادی داشته باشید که این ریل قدرت منفی نیست)

آخرین نکته تکرار: "این یک دستگاه پزشکی نیست. این فقط برای اهداف آموزشی با استفاده از سیگنال های شبیه سازی شده است. اگر از این مدار برای اندازه گیری واقعی نوار قلب استفاده می کنید ، لطفاً اطمینان حاصل کنید که مدار و اتصالات مدار به ابزار از تکنیک های جداسازی مناسب استفاده می کنند. شما خطر هرگونه خسارت وارده را فرض می کنید."

اطمینان حاصل کنید که اسیلوسکوپ شما به درستی متصل شده است. اطمینان حاصل کنید که هیچ جریانی به آمپر جریان نمی یابد و الکترود زمین به زمین متصل است. اطمینان حاصل کنید که اندازه پنجره های اسیلوسکوپ شما درست است. من مجتمع QRS تقریبا 60 میلی ولت را مشاهده کردم و از پنجره 5s استفاده کردم. گیره تمساح را به الکترودهای مثبت ، منفی و زمین متصل کنید. شما باید بعد از چند ثانیه شکل موج نوار قلب را مشاهده کنید. آروم باش؛ هیچ حرکتی انجام ندهید زیرا فیلتر هنوز می تواند سیگنال های عضلانی را دریافت کند.

با تنظیم مدار مناسب ، باید در مرحله قبل چیزی شبیه به آن را ببینید! این سیگنال ECG خود شماست. بعد به پردازش می پردازم.

توجه: تنظیمات مختلف ECG 3 الکترود را بصورت آنلاین مشاهده خواهید کرد. اینها نیز کار می کنند ، اما ممکن است شکل موج معکوس بدهند.با نحوه تنظیم تقویت کننده دیفرانسیل در این مدار ، این پیکربندی الکترود یک شکل موج پیچیده مثبت-QRS سنتی را ارائه می دهد.

مرحله 9: پردازش سیگنال

بنابراین شما خود را به اسیلوسکوپ متصل کرده اید ، و می توانید مجموعه QRS را مشاهده کنید ، اما سیگنال همچنان پر سر و صدا به نظر می رسد. احتمالاً چیزی شبیه تصویر اول در این بخش است. این طبیعی است. ما از یک مدار روی یک نان برد باز استفاده می کنیم ، با مجموعه ای از اجزای الکتریکی که اساساً به عنوان آنتن های کوچک عمل می کنند. منابع تغذیه DC بسیار پر سر و صدا هستند و محافظ RF وجود ندارد. البته سیگنال پر سر و صدا خواهد بود. من تلاش کوتاهی برای استفاده از یک مدار ردیابی پاکت انجام دادم ، اما زمان آن تمام شد. انجام این کار به صورت دیجیتالی آسان است ، هر چند! به سادگی از میانگین متحرک استفاده کنید. تنها تفاوت نمودار خاکستری/آبی و نمودار سیاه/سبز این است که نمودار سیاه/سبز از میانگین متحرک ولتاژ در پنجره 3 میلی ثانیه استفاده می کند. این پنجره کوچک در مقایسه با زمان بین ضربه ها است ، اما باعث می شود سیگنال بسیار صاف تر به نظر برسد.

مرحله 10: مراحل بعدی؟

این پروژه عالی بود ، اما همیشه می توان کاری را بهتر انجام داد. اینها بعضی از افکار من هستند. با خیال راحت قسمت زیر را بگذارید!

• از فرکانس قطع کمتر استفاده کنید. این امر باید مقداری از نویز موجود در مدار را از بین ببرد. شاید حتی با استفاده از فیلتر کم گذر با رول تند بازی کنید.
• اجزا را لحیم کنید و چیزی دائمی ایجاد کنید. این باید سر و صدا ، سردتر و ایمن تر آن را کاهش دهد.
• سیگنال را دیجیتالی کنید و آن را به تنهایی خروجی دهید ، نیازی به برد DAQ ندارید و به شما امکان می دهد به جای استفاده از LabVIEW ، کدی بنویسید که ضربان قلب را برای شما تعیین می کند. این به کاربر عادی اجازه می دهد ضربان قلب را بدون نیاز به برنامه قدرتمند تشخیص دهد.

پروژه های آینده؟

• دستگاهی ایجاد کنید که ورودی را مستقیماً روی صفحه نمایش دهد (hmmmm raspberry pi and screen screen؟)
• از قطعاتی استفاده کنید که مدار را کوچکتر می کند.
• یک ECG قابل حمل همه کاره با صفحه نمایش و تشخیص ضربان قلب ایجاد کنید.

این امر آموزنده را به پایان می رساند! ممنون که خواندید. لطفاً هر گونه نظر یا پیشنهادی را در زیر بگذارید.