EKG ja pulsikell: 6 sammu

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

Elektrokardiogramm, mida nimetatakse ka EKG -ks, on test, mis tuvastab ja registreerib inimese südame elektrilise aktiivsuse. See tuvastab südame löögisageduse ning südame iga osa läbivate elektriliste impulsside tugevuse ja ajastuse, mis võimaldab tuvastada selliseid südameprobleeme nagu südameatakk ja arütmia. Haiglate EKG -d hõlmavad kaksteist elektroodi nahale rinnal, kätel ja jalgadel. Selles keerulises olukorras kasutame ainult kolme elektroodi, üks iga randme jaoks kahe salvestuskohana ja teine parema pahkluu jaoks maapinnana. Oluline on märkida, et see ei ole meditsiiniseade. See on mõeldud ainult hariduslikel eesmärkidel, kasutades simuleeritud signaale. Kui kasutate seda vooluringi tegelikes EKG mõõtmistes, veenduge, et vooluahel ja vooluahela-seadme ühendused kasutavad õigeid eraldusvõtteid.

Inimese EKG signaali hankimiseks ja analüüsimiseks vajame mõõtevõimendit, mis võimendab sisendsignaali 1000 võrra, sälgufiltrit, mis eemaldab vahelduvvoolu müra (60 Hz), ja madalpääsfiltrit, mis filtreerib muid mürasid üle 250 Hz. 250 Hz piirangut kasutatakse, kuna inimese EKG sagedusvahemik on vahemikus 0–250 Hz

Samm: materjalid

Funktsioonigeneraator, toiteallikas, ostsilloskoop, leivalaud.

Takistid: 1k - 500k ohm

Kondensaatorid: 20 - 100 nF

Operatiivne võimendi x5 (UA741)

2. samm: ehitage instrumendivõimendi

Viidates instrumendivõimendi vooluringile ja võrranditele. Kõigepealt peame arvutama takistite õiged väärtused. Kuna mõõteriistade võimendil on 2 astet, on kaks eraldi võimendust, k1 ja k2. Kuna meil on vaja võimendust 1000, peaks k1 korrutama k2 -ga tuhande võrra. Selles õpetuses kasutasime järgmisi väärtusi. Kui teil pole laia takistite valikut, muutke neid väärtusi.

R1 = 1000Ω, R2 = 15000Ω, seega K1 = 1+(2*15000)/1000 = 31R3 = 1000Ω, R4 = 32000Ω, siis K2 = 32000/1000 = 32

Nüüd, kui teate, milliseid takisti väärtusi vajate, jätkake ja tehke vooluring.

Mõõteseadmete võimendi testimiseks võite kasutada funktsioonigeneraatorit, et tekitada teadaoleva amplituudiga siinuslaine, ühendada see vooluahela sisendiga ja ühendada võimendi väljund ostsilloskoobiga, peaksite nägema amplituudiga siinuslainet. 1000 korda suurem kui sisend -siinuslaine

3. samm: ehitage sälgufilter

Sarnaselt mõõteriistade võimendiga, vaadake vooluahelat ja võrrandeid, et leida sobivad komponentide väärtused. Me teame, et selles sälgufiltris peame välja lülitama sagedused 60 Hz, seega on f0 60 Hz, samuti kasutame kvaliteeditegurit 8, mis annaks meile hea täpsuse. Neid väärtusi kasutades saame nüüd leida sobivad komponentide väärtused:

C = 100 nF, Q = 8, w0 = 2ℼf = 2*pi*60 = 120pi

R1 = 1/(2*8*120*pi*100*10^-9) = 1658Ω

R2 = (2*8)/(120*pi*100*10^-9) = 424 kΩ

R3 = (1658*424000)/(1658+424000) = 1651Ω

Nüüd, kui teate vajalike komponentide väärtusi, jätkake ja looge vooluring. Mitte, et saaksite kasutada takistit paralleelselt või järjestikku, et saada väärtused võimalikult lähedale vajalikele väärtustele.

Sälgufiltri testimiseks võite teha sageduspühkimise. Sisestage siinuslaine amplituudiga 0,5 V ja muutke sagedust. Vaadake, kuidas ostsilloskoobiga ühendatud väljundi amplituud muutub, kui jõuate 60 Hz lähedale. Näiteks kui teie sagedus on alla 50 või üle 70, peaksite nägema sisendiga sarnast väljundsignaali, kuid mida lähemale 60 Hz -le, peaks amplituud vähenema. Kui seda ei juhtu, kontrollige oma vooluringi ja veenduge, et kasutasite õigeid takisti väärtusi.

4. samm: ehitage teise järjekorra Butterworthi filter

Meie kasutatud madalpääsfiltri tüüp on aktiivne teine järjekord. Seda filtrit kasutatakse seetõttu, et see annab meile piisavalt hea täpsuse ja kuigi see nõuab energiat, kuid jõudlus on parem. Filter on ette nähtud sageduste katkestamiseks üle 250 Hz. Selle põhjuseks on asjaolu, et EKG -signaalil on erinev sageduskomponent, mis on vahemikus null kuni 250 Hz, ja kõiki signaale, mille sagedus on üle 250 Hz, käsitletakse mürana. Esimesel pildil on madalpääsfiltri skemaatika koos kõigi õigete takisti väärtustega. (Pange tähele, et R7 peaks olema 4 kΩ asemel 25632Ω). Teine pilt sisaldab kõiki võrrandeid, mille abil saate ise komponentide väärtusi arvutada.

Alamfiltri testimiseks kasutage funktsioonigeneraatorit, et tekitada siinuslaine amplituudiga 0,5 V. Kui sisestate sagedusi alla 250 Hz, peaksite nägema sisendiga sarnast väljundit, kuid mida suurem on pärast 250 Hz, peaks väljund muutuma väiksemaks ja lõpuks muutuma nullilähedaseks.

Samm: pange see kõik kokku

Kui olete kolme etapi ehitamise lõpetanud, pange need kõik kokku, pannes mõõteriistade võimendi, seejärel sälgufiltri ja seejärel madalpääsfiltri. Teie skeem peaks välja nägema sarnane sellele pildile.

6. samm: kogu vooluahela testimine

Funktsioonigeneraatori abil sisestage mõõteriistade võimendi sisendisse suvaline EKG -signaal amplituudiga mitte üle 15 mV. Ühendage madalpääsfiltri väljund ostsilloskoobiga. Peaksite saama selle pildiga sarnase väljundi. Roheline signaal on plaadi väljund ja kollane signaal on ahela sisendsignaal. Südame löögisagedust saate mõõta ka ostsilloskoobi abil sageduse määramisel ja selle arvu korrutamisel 60 -ga.

Pange tähele, et kui soovite oma EKG signaali mõõta, saate seda teha, ühendades instrumendivõimendi kaks sisendit iga randmega, kasutades elektroodi ja maandades jala. Enne selle tegemist hoidke lihtsalt keskel, veenduge, et vooluahel ja vooluahela-instrumendi ühendused kasutavad õigeid isolatsioonitehnikaid.