דגם מעגל א.ק.ג אוטומטי: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

מטרתו של פרויקט זה היא ליצור מודל מעגל עם מרכיבים מרובים שיכולים להגביר כראוי ולסנן אות נכנס של א.ק.ג. שלושה רכיבים יעוצבו בנפרד: מגבר מכשור, מסנן חריץ פעיל ומסנן פסי פס. הם יחוברו ליצירת מודל מעגל ה- ECG הסופי. כל דוגמנות ובדיקות המעגלים נערכו ב- LTspice, אך תוכניות הדמיית מעגלים אחרות יעבדו גם הן.

שלב 1: מגבר מכשור

זה יהיה המרכיב הראשון של דגם ה- ECG המלא. מטרתו היא להגביר את אות ה- ECG הנכנס, שבתחילה יהיה לו מתח נמוך מאוד. בחרתי להשתמש במגבר אופ-אמפר ורכיבים התנגדותיים שיניבו רווח של 1000. התמונה הראשונה מציגה את עיצוב מגבר האבזור בדגם LTspice. התמונה השנייה מציגה משוואות רלוונטיות וחישובים שבוצעו. לאחר שעוצב במלואו, ניתוח חולף של אות קלט סינוסי של 1 mV ב 75 הרץ בוצע ב- LTspice כדי לאשר רווח של 1000. התמונה השלישית מציגה את תוצאות הניתוח הזה.

שלב 2: מסנן חריץ פעיל

זה יהיה המרכיב השני של דגם ה- ECG המלא. מטרתו היא להחליש אותות בתדר של 60 הרץ, שהוא תדירות הפרעות מתח הקו AC. זה מעוות את אותות הא.ק.ג, ונמצא בדרך כלל בכל ההגדרות הקליניות. בחרתי להשתמש לשלב מגבר אופ עם רכיבים התנגדותיים וקיבוליים בתצורת מסנן חריץ טווין. התמונה הראשונה מציגה את עיצוב מסנן החריצים לפי מודל LTspice. התמונה השנייה מציגה משוואות רלוונטיות וחישובים שבוצעו. לאחר הדגם המלא, טאטת AC של אות קלט סינוסי של 1 V בוצעה מ -1 הרץ - 100 קילוהרץ ב- LTspice כדי לאשר חריץ ב 60 הרץ. התמונה השלישית מציגה את תוצאות הניתוח. השונות הקלה בתוצאות הסימולציה בהשוואה לתוצאות הצפויות נובעת ככל הנראה מעיגול שנעשה בעת חישוב הרכיבים ההתנגדות והקיבולית של מעגל זה.

שלב 3: מסנן פס פסיבי פסיבי

זה יהיה המרכיב השלישי של דגם ה- ECG המלא. מטרתו היא לסנן אותות שאינם בטווח 0.05 - 250 הרץ, מכיוון שזהו הטווח של א.ק.ג מבוגר טיפוסי. בחרתי להשתמש בשילוב רכיבים התנגדותיים וקיבוליים כך שניתוק המעבר הגבוה יהיה 0.05 הרץ והניתוק הנמוך יהיה 250 הרץ. התמונה הראשונה מציגה את עיצוב מסנן הפס -פסיבי הפסיבי בדגם LTspice. התמונה השנייה מציגה משוואות רלוונטיות וחישובים שבוצעו. לאחר הדגם במלואו, טאטת AC של אות קלט סינוסי של 1 V בוצעה מ- 0.01 הרץ - 100 קילוהרץ ב- LTspice כדי לאשר את תדרי ההיתר הגבוהים והנמוכים. התמונה השלישית מציגה את תוצאות הניתוח. השונות הקלה בתוצאות הסימולציה בהשוואה לתוצאות הצפויות נובעת ככל הנראה מעיגול שנעשה בעת חישוב הרכיבים ההתנגדות והקיבולית של מעגל זה.

שלב 4: שילוב רכיבי מעגלים

כעת, לאחר שכל הרכיבים תוכננו ונבדקו בנפרד, ניתן לשלב אותם בסדרות לפי סדר יצירתם. התוצאה היא מודל מעגל ECG מלא המכיל תחילה מגבר מכשור להגברת האות 1000x. לאחר מכן, מסנן חריץ משמש לביטול רעשי מתח קו 60 הרץ AC. לבסוף, מסנן פס הפס אינו מאפשר לעבור אות הנמצא מחוץ לטווח של א.ק.ג מבוגר טיפוסי (0.05 הרץ - 250 הרץ). לאחר שילובם, כפי שמוצג בתמונה הראשונה, ניתן לבצע ניתוח חולף וטאטא AC מלא ב- LTspice עם מתח כניסה של 1 mV (סינוסי) כדי לוודא שהרכיבים עובדים יחד כצפוי. התמונה השנייה מציגה את תוצאות הניתוח החולפות, המראות הגברת אותות מ- 1 mV ל- ~ 0.85 V. המשמעות היא שמרכיבי המסנן החריץ או מסילת ההפסקה מחלישים מעט את האות לאחר שהוגבר בתחילה 1000x על ידי מגבר המכשור. התמונה השלישית מציגה את תוצאות טאטא AC. חלקה זו של Bode מציגה נתקי מעבר גבוהים ונמוכים התואמים את אלה של חלקת ה- Bode של מסנן הפס כאשר נבדקים בנפרד. יש גם ירידה קלה סביב 60 הרץ, שם מסנן החריץ פועל להסרת רעש לא רצוי.