Tehke oma elektrokardiogramm (EKG): 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

MÄRKUS:

See ei ole meditsiiniseade. See on ainult hariduslikel eesmärkidel, kasutades simuleeritud signaale. Kui kasutate seda vooluringi tegelikes EKG mõõtmistes, veenduge, et vooluahel ja vooluahela-seadme ühendused kasutavad akut ja muid sobivaid eraldusmeetodeid.

[Pilt võetud saidilt

Samm: tundke oma asju

Elektrokardiogramm (EKG) on oluline vahend, mida arstid kasutavad südame elektrilise aktiivsuse jälgimiseks. See on kasulik, et jäädvustada kõike alates ebanormaalsetest südamerütmidest kuni soojuspuudulikkuse diagnoosimiseni. Seda juhendit järgides saate luua seadme, mis kuvab inimese elektrokardiogrammi, kasutades ainult elementaarseid leivalaua kasutamise oskusi, ja üldisi elektroonikalabori seadmeid. Kui teil on hea signaaliväljund, saate seda sama signaali kasutada südame löögisageduse või mõne muu huvitava näitaja arvutamiseks, kasutades mikrokontrollerit.

-

Kui te ei tea, mis on EKG, on see lihtsalt südametegevuse salvestus. Südame kokkutõmmete elektrilise iseloomu tõttu saab pinge muutusi registreerida, asetades elektroodid nahale ja töödeldes signaali. Nende pingete graafikut aja jooksul nimetatakse elektrokardiogrammiks (lühendatult EKG). EKG -sid kasutatakse tavaliselt erinevate südamepuudulikkuse vormide diagnoosimiseks või patsiendi stressi passiivseks jälgimiseks. Tervislikul EKG -l on spetsiifilised omadused, mis on inimeste vahel universaalsed. (See hõlmab P-laine, Q-laine, R-laine, S-laine, T-laine ja QRS-kompleks.) Olen esitanud lihtsustatud EKG diagrammi koos vastava südame reaktsiooniga.

-

Pange tähele, et iga elektriline sündmus, mis toimub südame närvides, vastab füüsilisele sündmusele, mis tekib järelikult lihaskoes ja kui üks osa südamest tõmbub kokku, lõdvestab teine osa. Nii on südames väga oluline elektrisignaalide ajastamine, mistõttu EKG on väga võimas vahend südame tervise mõõtmiseks.

-

Tegeliku EKG registreerimiseks tuleb aga arvestada paljude logistiliste probleemidega, nagu signaali suurus, ülejäänud kehast tuleva müra hulk ja keskkonnast tulenev müra. Selle kompenseerimiseks kavandame vooluringi, mis koosneb kolmest osast: diferentsiaalvõimendi meie signaali suurendamiseks, madalpääsfilter kõrgsageduslike signaalide müra kõrvaldamiseks ja sälkfilter 60 Hz müra eemaldamiseks on alati vahelduvvooluga varustatud hoonetes. Allpool kirjeldan teile nende sammude jälgimist üksikasjalikult.

[Pilt võetud saidilt

Samm: koguge oma tarvikud kokku

Selle projekti jaoks vajate:

- 1 suur leivaplaat (2 või rohkem on parem)

- 5 üldotstarbelist võimendit

(Ma kasutasin UA741 +-15 V pingega, veenduge, et teie valitud toiteallikad suudavad 15 voltiga hakkama saada, vastasel juhul peate oma passiivsete komponentide väärtusi kohandama ja peate leppima väiksema võimendusega)

Takistid

o 2x 165 oomi

o 3x 1k oomi

o 2x 15k oomi

o 2x 33k oomi

o 1x 42k oomi

o 2x 60k oomi

Kondensaatorid

o 2x 22 nF

o 2x 1μF

o 1x 2Μf

- Palju või hüppaja juhtmeid

- alalisvoolu pingeallikas, mis suudab toita +-15 V

- funktsioonigeneraator ja ostsilloskoop (peamiselt tõrkeotsinguks)

- Vähemalt kolm kleepuvat elektroodi, kui plaanite tegelikku EKG -d salvestada

- Piisavalt kaableid kogu selle jama ühendamiseks

- kindel arusaam vooluringidest, op-võimenditest ja kogemused leivalauaga.

Kui saite just oma sünnipäevaks leivalaua ja soovite proovida sellega midagi lahedat teha, tehke enne selle proovimist vähemalt paar lihtsamat ehitust.

-

Samm: ehitage diferentsiaalvõimendi

Diferentsiaalvõimendi võimendab meie salvestatud signaali kasutatavale tasemele, et seda saaks kuvada ulatuses või ekraanil. See skeemi konstruktsioon võtab kahe sisend -elektroodi pinge erinevuse ja võimendab seda. Seda tehakse müra vähendamiseks, kuna üldine müra elektroodide vahel kõrvaldatakse. EKG -signaali amplituud varieerub sõltuvalt salvestuselektroodide paigutusest ja üksikisikust, kuid randmetelt salvestamisel on see tavaliselt mõne millivolti suurusjärgus. (Kuigi see pole selle seadistuse jaoks vajalik, saab signaali amplituudi suurendada, asetades elektroodid rinnale, kuid kompromissiks on kopsude liikumisest tulenev müra.)

-

Lisasin seadistuse skeemi. Pildil olev vooluahel peaks teie signaali võimendama ~ 1000 korda. Võimalik, et peate seda kohandama, sõltuvalt op-võimendi tüübist, mida otsustasite kasutada. Kiire viis selle reguleerimiseks on R1 väärtuse muutmine. Kui vähendate R1 väärtust poole võrra, kahekordistate väljundvõimsust ja vastupidi.

-

Eeldan, et enamik teist saab selle vooluahela leivaplaadile tõlkida, sellegipoolest lisasin protsessi hõlbustamiseks ja loodetavasti teie tõrkeotsinguaja lühendamiseks leivaplaadi seadistamise skeemi. Lisasin teie mugavuse huvides ka pildi UA741 (või LM741) pistikust. (teie eesmärkidel ei vaja te kontakte 1, 5 või 8) Op + võimendi V + ja V- kontaktid ühendatakse vastavalt teie +15 V ja -15 V toiteallikaga. -15V ei ole sama mis maapind! Võite ignoreerida minu leivalaua kondensaatoreid. Need on möödavoolukondensaatorid, mis on mõeldud vahelduvvoolu müra eemaldamiseks, kuid tagantjärele ei olnud need pingutused väärt.

-

Soovitan tõrkeotsinguks testida iga etappi, kui olete selle lõpetanud. Nagu vooluring näitab, saate võimenduse kontrollimiseks ühendada ühe sisendiga maandusega ja teise väikese alalisvooluallikaga. (veenduge, et sisestate <15 mV, vastasel juhul küllastate op-võimendid). Kui teil on vaja testimiseks oma kasu vähendada, ärge higistage, kõik, mis ületab 500-kordset kasu, on meie jaoks piisav. Veelgi enam, kui ehitasite oma vooluahela võimenduseks 1000 ja see näitab ainult 800 võimendust, pole see maailma lõpp, täpne arv pole kriitiline.

-

Samm: ehitage sälgufilter

Nüüd, kui saame oma signaali võimendada, vaatame selle puhastamist. Kui ühendate elektroodid meie vooluahelaga praegu, tekitab see tõenäoliselt 60 Hz müra. Seda seetõttu, et enamik hooneid on ühendatud 60 Hz vahelduvvooluga, põhjustades paratamatult suuri mürasignaale. Selle parandamiseks ehitame 60 Hz sälgufiltri. Sälkfilter on ette nähtud väga spetsiifiliste sageduste summutamiseks ja teiste sageduste puudutamata jätmiseks; ideaalne 60 Hz mürast vabanemiseks.

-

Nagu varemgi, lisasin pildi skeemi skeemist, leivaplaadi seadistusest ja oma vooluringist. Pange tähele, et kuigi sälgufiltrit on suhteliselt lihtne ehitada, kulus mul töö alustamiseks kõige kauem. Minu sisendit nõrgestati hästi, kuid 60 Hz asemel 63 Hz juures, mis seda ei vähenda. Kui teil tekib sama probleem, soovitan teil muuta oma väärtust R14. (R14 takistuse suurendamine vähendab teie sumbumissagedust ja vastupidi). Kui teil on muutuva takisti karp, kasutage seda R14 asendamiseks ja seejärel takistuse väärtustega mänguasja, et teada saada, mis töötab kõige paremini, kuna see on tundlik ühe oomi suuruse muutuste suhtes. Lõpuks sain 175 oomi R14, kuid teoreetiliselt sobib see kõige paremini R12 -ga.

-

Jällegi saate seda etappi testida, kasutades funktsioonigeneraatorit, et sisestada 60 Hz siinuslaine ja salvestada oma väljund ostsilloskoobiga. Teie väljund peaks olema umbes -20 dB või 10% sisendi amplituudist. Nagu ma juba ütlesin, saate optimeerimiseks kontrollida läheduses olevaid sagedusi.

-

Samm: ehitage madalpääsfilter

Nagu varem mainitud, on veel üks oluline tegur müra vähendamine teie kehast ja kõik muu, mis teie ruumi häirib. Madalpääsfilter on selleks hea, sest signaalide osas on teie südamelöögid üsna aeglased. Meie eesmärk madalpääsfiltriga on kõrvaldada kõik signaalid, mis sisaldavad teie EKG-st kõrgemaid sagedusi. Selleks peame määrama "piirsageduse". Meie puhul tahame kõik sellest sagedusest kõrgema kõrvaldada ja kõik sellest sagedusest allpool soovime hoida. Kuigi südame löögisagedus on suurusjärgus 1 kuni 3 Hz, moodustavad meie EKG -d moodustavad üksikud lainekujud sagedustest, mis on sellest palju kõrgemad; 1 kuni 50 Hertzi lähedal. Seetõttu valisin 80 Hz piirsageduse. See on piisavalt kõrge, et hoida kõiki kasulikke komponente signaalis, kuid vähendab siiski kõrvalruumi HAM -raadio müra.

-

Mul pole madalpääsfiltri kohta ühtegi tarka nõu, see on teiste etappidega võrreldes väga lihtne. Sarnaselt võimendiga ärge muretsege täpse läbilöögi pärast sagedusel 80 Hz; see pole otsustav ja ei juhtu ka reaalselt. Sellegipoolest peaksite selle väljundit kontrollima funktsioonigeneraatori abil. Rusikareeglina peaks siinuslaine 10 Hz juures puutumata läbima filtri ja seda tuleks poole võrra vähendada 130 Hz võrra.

-

6. samm: ühendage see

Kui olete jõudnud nii kaugele, palju õnne! Teil on kõik EKG komponendid. Kõik, mida peate tegema, on need omavahel ühendada, elektroodidele külge lüüa ja väljund ostsilloskoobi külge ühendada, et näha oma EKG -d!

-

Kui te pole kindel, kuidas elektroode panna, soovitan sisestada sisend -elektroodid randmetele (üks kummalegi randmele) ja ühendada maanduselektrood jalaga (pilt võib aidata.) Meeldetuletuseks, et iga sisend -elektrood peaks minge võimendi op-võimendite positiivsele sisendile. (See on lülitusskeemil maandatud ainult simulatsiooni eesmärgil)

-

Kui olete ühenduse loonud, ühendage madalpääsfiltri väljund ostsilloskoobiga ja olge enda üle uhked! Laske kõigil oma lastel panna elektroodid ja vaadata nende südamelööke. Kurat, pane naabrid proovima. Kui tunnete end eriti motiveerituna, ühendage väljund mikrokontrolleriga, et arvutada singlilt südame löögisagedus. (Tõenäoliselt soovite enne seda võimendust vähendada, see võib teie kasutatavat tahvlit praadida). Sellegipoolest palju õnne ehituse puhul ja edu valmistamisel!

[Pilt võetud saidilt