Kuidas ehitada EKG ja südame löögisageduse digitaalne monitor: 6 sammu

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

Elektrokardiogramm (EKG) mõõdab südamelöögi elektrilist aktiivsust, et näidata, kui kiiresti süda lööb, ja selle rütmi. Seal on elektriline impulss, tuntud ka kui laine, mis liigub läbi südame, et südamelihas iga löögi korral verd välja pumbata. Parem ja vasak aatria loovad esimese P -laine ning parem ja vasak alumine vatsake muudavad QRS -i kompleksiks. Viimane T -laine on elektrilisest taastumisest puhkeolekusse. Arstid kasutavad südamehaiguste diagnoosimiseks EKG signaale, seega on oluline saada selgeid pilte.

Selle juhendi eesmärk on elektrokardiogrammi (EKG) signaali hankimine ja filtreerimine, ühendades vooluahelas mõõteriistade võimendi, sälgufiltri ja madalpääsfiltri. Seejärel lähevad signaalid läbi A/D muunduri LabView-sse, et luua reaalajas graafik ja südamelöögid BPM-is.

"See ei ole meditsiiniseade. See on mõeldud hariduslikel eesmärkidel, kasutades ainult simuleeritud signaale. Kui kasutate seda vooluringi tegelikes EKG mõõtmistes, veenduge, et vooluahel ja vooluahela-seadme ühendused kasutavad õigeid eraldusvõtteid."

Samm: kavandage instrumendivõimendi

Instrumentvõimendi ehitamiseks vajame 3 op -võimendit ja 4 erinevat takisti. Instrumentvõimendi suurendab väljundlaine võimendust. Selle disaini jaoks püüdsime saada hea signaali saamiseks 1000V võimendust. Kasutage järgmisi võrrandeid sobivate takistite arvutamiseks, kus K1 ja K2 on võimendus.

1. etapp: K1 = 1 + (2R2/R1)

2. etapp: K2 = -(R4/R3)

Selle disaini jaoks kasutati R1 = 20,02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω.

2. samm: kujundage sälkfilter

Teiseks peame ehitama sälgufiltri, kasutades op -võimendit, takistit ja kondensaatoreid. Selle komponendi eesmärk on filtreerida müra sagedusel 60 Hz. Me tahame filtreerida täpselt 60 Hz juures, nii et kõik sellest sagedusest allpool ja üle läheb, kuid lainekuju amplituud on madalaim 60 Hz juures. Filtri parameetrite määramiseks kasutasime võimendust 1 ja kvaliteeditegurit 8. Kasutage sobivate takisti väärtuste arvutamiseks allolevaid võrrandeid. Q on kvaliteeditegur, w = 2*pi*f, f on kesksagedus (Hz), B on ribalaius (rad/sek) ning wc1 ja wc2 on piirsagedused (rad/sek).

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

R3 = (R1+R2)/(R1+R2)

Q = w/B

B = wc2 - wc1

Samm: kujundage madalpääsfilter

Selle komponendi eesmärk on filtreerida välja sagedused, mis ületavad teatud piirsagedust (wc), põhimõtteliselt ei lase neil läbida. Otsustasime filtreerida sagedusel 250 Hz, et vältida lõikamist liiga lähedale keskmisele sagedusele, mida kasutatakse EKG signaali mõõtmiseks (150 Hz). Selle komponendi jaoks kasutatavate väärtuste arvutamiseks kasutame järgmisi võrrandeid:

C1 <= C2 (a^2 + 4b (k-1)) / 4b

C2 = 10/piirsagedus (Hz)

R1 = 2 / (wc (a*C2 + (a^2 + 4b (k -1) C2^2 - 4b*C1*C2)^(1/2))

R2 = 1 / (b*C1*C2*R1*wc^2)

Me seame võimenduseks 1, nii et R3 muutub avatud ahelaks (takisti puudub) ja R4 muutub lühiseks (lihtsalt juhe).

Samm: kontrollige vooluringi

Filtri efektiivsuse määramiseks tehakse iga komponendi jaoks vahelduvvool. Vahelduvvoolu pühkimine mõõdab komponendi suurust erinevatel sagedustel. Sõltuvalt komponendist näete erinevaid kujundeid. Vahelduvvoolu pühkimise tähtsus on veenduda, et vooluring töötab pärast ehitamist korralikult. Selle katse tegemiseks laboris registreerige lihtsalt Vout/Vin sageduste vahemikus. Mõõteseadmete võimendi jaoks testisime 50 kuni 1000 Hz, et saada lai valik. Sälkfiltri puhul testisime 10 kuni 90 Hz, et saada hea ettekujutus sellest, kuidas komponent reageerib umbes 60 Hz. Madalpääsfiltri puhul testisime sagedust 50 kuni 500 Hz, et mõista, kuidas vooluahel reageerib, kui see on ette nähtud möödumiseks ja millal see on mõeldud peatumiseks.

Samm: EKG -ahel LabView'is

Järgmisena soovite LabView'is luua plokkskeemi, mis simuleerib EKG signaali läbi A/D muunduri ja seejärel joonistab signaali arvutisse. Alustasime DAQ -plaadi signaali parameetrite seadistamisega, määrates, millist keskmist pulssi me ootasime; valisime 60 lööki minutis. Kasutades sagedust 1 kHz, suutsime kindlaks teha, et lainekuju diagrammi 2-3 EKG piigi saamiseks on vaja kuvada umbes 3 sekundit. Näitasime 4 sekundit, et tagada piisav EKG piikide jäädvustamine. Plokkskeem loeb sissetuleva signaali ja kasutab piigi tuvastamist, et teha kindlaks, kui sageli toimub täielik südame löögisagedus.

6. samm: EKG ja südame löögisagedus

Kasutades plokkskeemi koodi, ilmub lainekuju lahtrisse EKG ja selle kõrval kuvatakse lööki minutis. Nüüd on teil töökorras pulsikell! Et ennast veelgi rohkem proovile panna, proovige oma reaalajas pulsi kuvamiseks kasutada oma vooluringi ja elektroode!