כיצד לבנות צג דיגיטלי של א.ק.ג ודופק: 6 שלבים

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

אלקטרוקרדיוגרמה (א.ק.ג) מודדת את הפעילות החשמלית של פעימות הלב כדי להראות כמה מהר הלב פועם כמו גם קצב שלו. יש דחף חשמלי, המכונה גם גל, שעובר דרך הלב כדי לגרום לשריר הלב לשאוב דם בכל פעימה. האטריה הימנית והשמאלית יוצרות את גל ה- P הראשון, והחדרים התחתונים הימניים והשמאליים הופכים את מורכב ה- QRS. גל ה- T האחרון הוא החלמת החשמל למצב מנוחה. הרופאים משתמשים באותות א.ק.ג לאבחון מצבי לב, ולכן חשוב לקבל תמונות ברורות.

מטרתו של מדריך זה היא לרכוש ולסנן אות אלקטרוקרדיוגרמה (א.ק.ג.) על ידי שילוב מגבר מכשור, מסנן חריץ ומסנן מעבר נמוך במעגל. אז האותות יעברו ממיר A/D ל LabView כדי לייצר גרף בזמן אמת ודופק לב ב- BPM.

"זה אינו מכשיר רפואי. זה מיועד למטרות חינוכיות בלבד באמצעות אותות מדומים. אם אתה משתמש במעגל זה למדידות א.ק.ג אמיתיות, אנא ודא שהמעגל וחיבורי המעגל למכשיר משתמשים בטכניקות בידוד נאותות."

שלב 1: תכנן מגבר מכשור

כדי לבנות מגבר מכשור, אנו צריכים 3 אמפר אופ ו -4 נגדים שונים. מגבר מכשור מגביר את הרווח של גל הפלט. עבור עיצוב זה, כיוונו לרווח של 1000V כדי לקבל אות טוב. השתמש במשוואות הבאות כדי לחשב את הנגדים המתאימים שבהם K1 ו- K2 הם הרווח.

שלב 1: K1 = 1 + (2R2/R1)

שלב 2: K2 = -(R4/R3)

עבור עיצוב זה, R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω שימשו.

שלב 2: עיצוב מסנן חריץ

שנית, עלינו לבנות מסנן חריץ באמצעות מגבר אופ, נגדים וקבלים. מטרת רכיב זה היא לסנן רעש ב -60 הרץ. אנחנו רוצים לסנן בדיוק ב 60 הרץ, אז כל מה שמתחת ומעליו התדר הזה יעבור, אבל משרעת צורת הגל תהיה הנמוכה ביותר ב 60 הרץ. כדי לקבוע את הפרמטרים של המסנן, השתמשנו ברווח של 1 ובגורם איכות של 8. השתמש במשוואות להלן כדי לחשב את ערכי הנגד המתאימים. Q הוא גורם האיכות, w = 2*pi*f, f הוא תדר המרכז (Hz), B הוא רוחב הפס (rad/sec) ו- wc1 ו- wc2 הם תדרי החיתוך (rad/sec).

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

ש = w/B

B = wc2 - wc1

שלב 3: עיצוב מסנן Low-pass

מטרת רכיב זה היא לסנן תדרים מעל תדר ניתוק מסוים (wc), בעצם לא לאפשר להם לעבור. החלטנו לסנן בתדר 250 הרץ על מנת להימנע מחיתוך קרוב מדי לתדר הממוצע המשמש למדידת אות אק ג (150 הרץ). כדי לחשב את הערכים בהם נשתמש עבור רכיב זה, נשתמש במשוואות הבאות:

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

C2 = 10/תדר ניתוק (הרץ)

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)

נקבע את הרווח כ- 1, כך ש- R3 יהפוך למעגל פתוח (ללא נגד) ו- R4 יהפוך לקצר (רק חוט).

שלב 4: בדוק את המעגל

בדיקת AC מתבצעת עבור כל רכיב כדי לקבוע את יעילות המסנן. מטאטא AC מודד את גודל הרכיב בתדרים שונים. אתה מצפה לראות צורות שונות בהתאם לרכיב. החשיבות של מטאטא AC היא לוודא שהמעגל פועל כראוי לאחר בנייתו. כדי לבצע בדיקה זו במעבדה, פשוט הקלט את ה- Vout/Vin בטווח תדרים. עבור מגבר המכשור בדקנו בין 50 ל -1000 הרץ כדי לקבל טווח רחב. עבור מסנן החריצים, בדקנו בין 10 ל -90 הרץ כדי לקבל מושג טוב כיצד הרכיב מגיב סביב 60 הרץ. עבור מסנן הנמוך, בדקנו בין 50 ל -500 הרץ כדי להבין כיצד המעגל מגיב כאשר הוא אמור לעבור ומתי הוא אמור לעצור.

שלב 5: מעגל ECG ב- LabView

לאחר מכן, ברצונך ליצור תרשים בלוקים ב- LabView המדמה אות אק"ג דרך ממיר A/D ולאחר מכן מתווה את האות במחשב. התחלנו בהגדרת הפרמטרים של אות הלוח DAQ שלנו על ידי קביעת מהו הדופק הממוצע לו ציפינו; בחרנו 60 פעימות לדקה. לאחר מכן, באמצעות תדר של 1 קילוהרץ, הצלחנו לקבוע כי עלינו להציג בערך 3 שניות כדי לרכוש 2-3 פסגות אק"ג בעלילת צורת הגל. הצגנו 4 שניות כדי להבטיח שאנו מצלמים מספיק פסגות א.ק.ג. תרשים החסימה יקרא את האות הנכנס וישתמש בזיהוי שיא כדי לקבוע באיזו תדירות מתרחשת פעימת לב מלאה.

שלב 6: א.ק.ג ודופק

באמצעות הקוד מתרשים הבלוקים, האק ג יופיע בתיבת צורת הגלים, והקצב לדקה יוצג לידו. כעת יש לך מד דופק עובד! כדי לאתגר את עצמך עוד יותר, נסה להשתמש במעגל ובאלקטרודות שלך כדי להציג את קצב הלב בזמן אמת שלך!