מעגל אלקטרוקרדיוגרם: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

שלום! זה נכתב על ידי שני סטודנטים הלומדים כיום הנדסה ביו -רפואית ולומדים שיעור מעגלים. יצרנו א.ק.ג ואנחנו מאוד נרגשים לחלוק אותו איתכם.

אספקה

הציוד הבסיסי שיידרש לפרויקט זה כולל:

- קרש לחם

- נגדים

- קבלים

- מגברים תפעוליים (LM741)

- אלקטרודות

תזדקק גם לציוד האלקטרוני המופיע ברשימה:

- ספק כוח DC

- מחולל פונקציות

- אוסצילוסקופ

שלב 1: מגבר דיפרנציאלי

מדוע זה נחוץ?

המגבר הדיפרנציאלי משמש להגברת האות ולהפחתת הרעש שיכול להתרחש בין האלקטרודות. הרעש מצטמצם על ידי לקיחת ההפרש במתח משתי האלקטרודות. על מנת לקבוע את ערכי הנגד הדרושים, החלטנו שאנחנו רוצים שהמגבר ייצור רווח של 1000.

כיצד הוא בנוי?

כדי להשיג זאת, נעשה שימוש במשוואת הרווח של מגבר דיפרנציאלי, ניתן למצוא את המתמטיקה בתמונה המצורפת. בעת החישוב נמצא כי ערכי הנגד צריכים להיות 100Ω ו- 50kΩ. עם זאת, מכיוון שלא היה לנו נגד 50 kΩ, השתמשנו ב- 47 kΩ. ניתן לראות את ההתקנה של מגבר הדיפרנציאל הן עבור LTSpice והן ללוח הלחם בתמונה המצורפת. המגבר הדיפרנציאלי דורש לוח חיבור לחיבורו, נגד 1 x 100Ω, נגד 6 x 47kΩ, 3 מגברים תפעוליים LM741, והרבה חוטי מגשר.

איך לבדוק את זה?

כאשר בודקים ב- LTSpice ובמכשיר הפיזי, אתה רוצה לוודא שהוא מייצר רווח של 1000. הדבר נעשה על ידי שימוש במשוואת הרווח של רווח = Vout/ Vin. Vout הוא תפוקת השיא לשיא ווין היא הקלט משיא לשיא. לדוגמה, כדי לבדוק את מחולל הפונקציות, הייתי מכניס 10 mV שיא לשיא במעגל, אז אני אמור לקבל תפוקה של 10V.

שלב 2: מסנן חריץ

מדוע זה נחוץ?

נוצר מסנן חריץ כדי לסלק רעש. מכיוון שלרוב הבניינים יש זרם AC של 60 הרץ שיוצר רעש במעגל, החלטנו לייצר מסנן חריץ שיחליש את האות ב -60 הרץ.

איך בונים אותו?

עיצוב מסנן החריצים מבוסס על התמונה למעלה. המשוואות לחישוב הערכים של הנגדים והקבלים מפורטים גם למעלה. החלטנו להשתמש בתדר של 60 הרץ ו 0.1 קבלים uF מכיוון שהוא ערך קבלים שהיה לנו. בחישוב המשוואות מצאנו שה- R1 ו- R2 שווים ל 37, 549 kΩ והערך עבור R3 הוא 9021.19 Ω. על מנת שנוכל ליצור ערכים אלה בלוח המעגלים שלנו, השתמשנו ב- 39 kΩ עבור R1 ו- R2 ו- 9.1 kΩ עבור R3. בסך הכל, מסנן החריץ דורש נגד 1 x 9.1kΩ, 2 x 39kΩ נגד, 3 x 0.1 uF קבלים, 1 מגברים תפעוליים LM741, והרבה חוטי מגשר. הסכימה להתקנת מסנן החריץ הן עבור LTSpice והן של לוח הלחם בתמונה למעלה.

איך לבדוק את זה?

ניתן לבדוק את הפונקציונליות של מסנן החריצים על ידי ביצוע טאטא AC. כל התדרים צריכים לעבור דרך המסנן למעט 60 הרץ. ניתן לבדוק זאת הן ב- LTSpice והן במעגל הפיזי

שלב 3: מסנן Low Pass

מדוע זה נחוץ?

יש צורך במסנן מעבר נמוך כדי להפחית את הרעש מגופך ומהחדר המקיף אותנו. כאשר החליטו על תדר החיתוך של מסנן המעבר הנמוך, היה חשוב לקחת בחשבון כי פעימת לב מתרחשת מ -1 הרץ- 3 הרץ וצורות הגל המרכיבות את האק ג נמצאות ליד 1- 50 הרץ.

איך בונים אותו?

החלטנו להפוך את תדר החיתוך ל -60 הרץ כדי שעדיין נוכל לקבל את כל האותות השימושיים אך גם לנתק את האות המיותר. כשקבענו את תדר החיתוך יהיה 70 הרץ, החלטנו לבחור את ערך הקבל של 0.15uF מכיוון שהוא אחד שהיה לנו בערכה שלנו. ניתן לראות את החישוב לערך הקבל בתמונה. תוצאת החישוב הייתה ערך הנגד של 17.638 kΩ. בחרנו להשתמש בנגד של 18 kΩ. מסנן המעבר הנמוך דורש 2 x 18kΩ נגד, קבלים 2x0.15 uF, 1 מגברים תפעוליים LM741, והרבה חוטי מגשר. ניתן לראות בתמונה את סכמטי מסנן ה- low -pass עבור LTSpice והמעגל הפיזי.

איך לבדוק את זה?

ניתן לבדוק את מסנן המעבר הנמוך באמצעות טאטא AC הן על LTSpice והן על המעגל הפיזי. בעת הפעלת מטאטא AC, אתה אמור לראות את התדרים למטה לניתוק אינם משתנים, אך התדרים מעל החיתוך מתחילים לסנן החוצה.

שלב 4: השלמת הפרויקט

כאשר המעגל הושלם, הוא אמור להיראות כמו התמונה למעלה! כעת אתה מוכן לחבר את האלקטרודות לגופך ולראות את האק ג שלך! יחד עם האוסילוסקופ, ניתן להציג את הא.ק.ג גם בארדואינו.