צג א.ק.ג: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

הערה: זהו אינו מכשיר רפואי. זה מיועד למטרות לימוד רק באמצעות אותות מדומים. אם אתה משתמש במעגל זה למדידות א.ק.ג אמיתיות, ודא שהמעגל וחיבורי המעגל למכשיר משתמשים בטכניקות בידוד נאותות.

אלקטרוקרדיוגרפיה היא תהליך של הקלטת אותות חשמליים הנוצרים בלבו של המטופל לצורך קבלת מידע על פעילות הלב. על מנת שהאות החשמלי יתפס ביעילות, יש לסנן ולהעצים אותו באמצעות רכיבים חשמליים. המידע חייב להיות מוצג בפני משתמש באופן ברור ויעיל.

ההוראות הבאות מתארות כיצד לבנות את מעגל ההגברה/סינון וכן ממשק משתמש. הוא כולל בניית מגבר מכשור, מסנן חריץ, מסנן מעבר נמוך וממשק משתמש ב- LabVIEW.

השלב הראשון בתהליך הוא הגדרת הדרישות של המעגל האנלוגי. לאחר הגדרת הדרישות מתקבלות החלטות לגבי אילו רכיבים עיקריים יהוו את המעגל. מאוחר יותר מתייחסים לפרטים קטנים יותר בנוגע למאפיינים של רכיבים מרכזיים אלה, ולבסוף מסתיים שלב תכנון המעגל על ידי הגדרת הערכים המדויקים של כל נגד וקבל במעגל.

שלב 1: הגדרת דרישות ורכיבים ראשוניים

תפקידו של המעגל הוא להגביר את אות הא.ק.ג שנוצר על ידי המטופל ולסנן את כל הרעש הקשור אליו. האות הגולמי מורכב מצורת גל מורכבת עם משרעת מרבית של בערך 2 mV ורכיבי תדרים בטווח של 100 הרץ עד 250 הרץ במתחם ה- QRS. זהו האות שיש להעצים ולהקליט.

נוסף לאות העניין הזה, רעש מופק מכמה מקורות. ספקי כוח מייצרים רעש של 60 הרץ ותנועת המטופל מייצרת חפצים בטווח של פחות מ -1 הרץ. רעש בתדירות גבוהה יותר מוצג מקרינת רקע ומאותות תקשורת כגון טלפונים סלולריים ואינטרנט אלחוטי. אוסף הרעש הזה הוא האות לסינון.

על המעגל תחילה להגביר את האות הגולמי. לאחר מכן הוא חייב לסנן רעש של 60 הרץ וכל רעש אחר מעל 160 הרץ. סינון רעש בתדירות נמוכה הקשור לתנועת המטופל נחשב מיותר, שכן ניתן פשוט להנחות את המטופל לשתוק.

מכיוון שהאות נמדד כהפרש הפוטנציאל בין שתי אלקטרודות הממוקמות על המטופל, הגברה מושגת באמצעות מגבר מכשור. ניתן להשתמש גם במגבר הבדל פשוט, אך מגברי מכשור לרוב מתפקדים טוב יותר בנוגע לדחיית רעש וסובלנות. סינון 60 הרץ מושגת באמצעות מסנן חריץ, ושאר הסינון בתדירות גבוהה מושגת באמצעות מסנן מעבר נמוך. שלושת האלמנטים הללו מהווים את כל המעגל האנלוגי.

בהכרת שלושת האלמנטים של המעגל, ניתן להגדיר פרטים קטנים יותר לגבי רווחים, תדרי ניתוק ורוחבי פס של הרכיבים.

מגבר המכשור יוגדר לרווח של 670. זה גדול מספיק כדי להקליט אות א.ק.ג קטן, אבל גם קטן מספיק כדי להבטיח שהמגברים האופיים יתנהגו בטווח הליניארי שלהם בעת בדיקת המעגל עם אותות ליד 20 mV, כמו הוא המינימום בכמה מחוללי פונקציות.

מסנן החריץ יהיה מרוכז ב 60 הרץ.

למסנן המעבר הנמוך תהיה תדר ניתוק של 160 הרץ. זה עדיין אמור ללכוד את רוב מתחם ה- QRS ולדחות רעשי רקע בתדירות גבוהה.

שלב 2: מגבר מכשור

התרשימים לעיל מתארים את מגבר האבזור.

למגבר שני שלבים. השלב הראשון מורכב משני המגברים משמאל לתמונות למעלה, והשלב השני מורכב ממגבר ההגברה היחיד מימין. ניתן לווסת את הרווח של כל אחד מאלה כרצונם, אך החלטנו לבנות אותו עם רווח של 670 V/V. ניתן להשיג זאת עם ערכי ההתנגדות הבאים:

R1: 100 אוהם

R2: 3300 אוהם

R3: 100 אוהם

R4: 1000 אוהם

שלב 3: מסנן חריץ

התרשימים לעיל מתארים את מסנן החריצים. זהו פילטר פעיל, כך שנוכל לבחור לגרום לו להגביר או להחליש אות אם נרצה, אך כבר השגנו את כל ההגברה הדרושה, ולכן אנו בוחרים רווח של אחד למגבר אופטי זה. תדר המרכז צריך להיות 60 הרץ וגורם האיכות צריך להיות 8. ניתן להשיג זאת עם ערכי המרכיבים הבאים:

R1: 503 אוהם

R2: 128612 אוהם

R3: 503 אוהם

C: 0.33 מיקרו -פאראדים

שלב 4: מסנן Low Pass

שוב, זהו פילטר פעיל, כך שנוכל לבחור כל רווח שנרצה, אך נבחר 1. הדבר מושג על ידי הפיכת R4 למעלה לקצר, ו- R3 למעגל פתוח. השאר, כמו שאר המרכיבים, מושגים על ידי שימוש בדרישות שהוגדרו בעבר בשילוב המשוואות השולטות במעגלים להשגת ערכי אלמנטים בודדים:

R1: 12056 אוהם

R2: 19873.6 אוהם

C1: 0.047 microFarads

C2: 0.1 microFarads

שלב 5: עיצוב מעגל מלא כמעט

עיצוב מעגל בתוכנת בניית מעגלים וירטואליים כגון PSPICE יכול להיות מאוד מועיל בתפיסת שגיאות וחיזוק תוכניות לפני שעוברים לייצור מעגלים אנלוגיים אמיתיים. בשלב זה, ניתן ללכוד טאטאות AC של המעגל כדי להבטיח שהכל יתנהג לפי התוכנית.

שלב 6: בנה מעגל מלא

ניתן לבנות את המעגל בכל דרך שתרצו, אך במקרה זה נבחר לוח לחם.

מומלץ להרכיב על קרש לחם מכיוון שהוא קל יותר מהלחמה, אך הלחמה תעניק עמידות רבה יותר. מומלץ גם להציב קבל מעקף 0.1 microFarad לקרקע במקביל למקור החשמל, שכן הדבר מסייע לחיסול סטיות לא רצויות מהספק קבוע.

שלב 7: ממשק משתמש LabVIEW

ממשק המשתמש LabVIEW הוא אמצעי להמרה מאותות אנלוגיים לייצוגים חזותיים ומספריים של אות הא.ק.ג שקל למשתמש לפרש. לוח DAQ משמש להמרת האות מאנלוגי לדיגיטלי, והנתונים מיובאים ל- LabVIEW.

התוכנה היא תוכנית מבוססת אובייקטים המסייעת בעיבוד נתונים ויצירת ממשקים. הנתונים מיוצגים תחילה מבחינה ויזואלית על ידי הגרף, ולאחר מכן מתבצע עיבוד אות כלשהו על מנת לקבוע את תדירות פעימות הלב כך שניתן להציגו לצד הגרף.

על מנת לקבוע את תדירות הדופק, יש לזהות פעימות לב. ניתן להשיג זאת באמצעות אובייקט זיהוי השיא של Lab VIEW. האובייקט מוציא את מדדי הפסגות במערך הנתונים שהתקבל, ולאחר מכן ניתן להשתמש בחישובים כדי לקבוע את הזמן שעובר בין פעימות הלב.

מכיוון שפרטי LabVIEW יהיו הוראה אחרת לגמרי, נשאיר את הפרטים למקור אחר. ניתן לראות את הפעולות המדויקות של התוכנית בתרשים הבלוקים המוצג לעיל.

שלב 8: LabVIEW ממשק משתמש סופי

ממשק המשתמש הסופי מציג אות מוגבר, מסונן, מומר ומעובד יחד עם קריאת תדר הלב בפעימות לדקה.