צג א.ק.ג ודופק דיגיטלי: 7 שלבים (עם תמונות)

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

אלקטרוקרדיוגרמה, או א.ק.ג, היא שיטה ישנה מאוד למדידה וניתוח בריאות הלב. האות הנקרא מתוך א.ק.ג יכול להצביע על לב בריא או על מגוון בעיות. עיצוב אמין ומדויק חשוב מכיוון שאם אות הא.ק.ג מראה צורת גל מעוותת או פעימות לב לא נכונות, ייתכן שאדם מאובחן בצורה לא נכונה. המטרה היא לעצב מעגל אק ג המסוגל לרכוש, להגביר ולסנן את אות הא.ק.ג. לאחר מכן, המירו את האות הזה באמצעות ממיר A/D ל- Labview כדי לייצר גרף בזמן אמת ודופק הלב ב- BPM של אות הא.ק.ג. צורת גל הפלט צריכה להיראות כמו התמונה הזו.

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: עיצוב המעגל

המעגל צריך להיות מסוגל להשיג ולהגביר אות א.ק.ג. על מנת לעשות זאת, נשלב שלושה מסננים פעילים; מגבר מכשור, מסנן בוטוורת 'מסדר נמוך מסוג מסנן שני. ניתן לראות את העיצוב של מעגלים אלה בתמונות. נלך על אחת כמה וכמה, ואז נחבר אותם יחד להשלמת המעגל המלא.

שלב 2: מגבר מכשור

הרווח של מגבר המכשור צריך להיות 1000 V/V על מנת לקבל אות טוב. הגברה באמצעות מגבר המכשור מתרחשת בשני שלבים. השלב הראשון מורכב משני אמפר האופ משמאל והנגד R1 ו- R2 והשלב השני של ההגברה מורכב ממגבר ה- OP מימין והנגדים R3 ו- R4. הרווח (הגברה) לשלב 1 ולשלב 2 ניתן במשוואה (1) ו- (2).

רווח שלב 1: K1 = 1 + (2R2/R1) (1)

רווח שלב 2: K2 = R4/R3 (2)

הערה חשובה לגבי רווח במעגלים היא הכפלה; לְמָשָׁל הרווח של המעגל הכולל באיור 2 הוא K1*K2. משוואות אלה מייצרות את הערכים המוצגים בסכימה. החומרים הדרושים למסנן זה הם שלושה מגברי אופר LM741, שלושה נגדי 1 קאוהם, שני נגדים של 24.7 קאוהם ושני נגדים של 20 קאוהם.

שלב 3: מסנן חריץ

השלב הבא הוא מסנן חריץ לניתוק רעשים ב -60 הרץ. יש להפסיק את התדר הזה מכיוון שיש הרבה רעש נוסף ב 60 הרץ בגלל הפרעות בקו החשמל, אך הוא לא יוציא שום דבר משמעותי מאות הא.ק.ג. הערכים של הרכיבים המשמשים במעגל מבוססים על התדר שתרצה לסנן, במקרה זה 60 הרץ (377 ראד/ש '). משוואות המרכיבים הן כדלקמן

R1 = 1/ (6032*C)

R2 = 16 / (377*C)

R3 = (R1R2)/ (R1 + R2)

החומרים הנדרשים לשם כך היו מגבר אחד LM741, שלושה נגדים עם ערכים 1658 אוהם, 424.4 קאוהם ו 1651 אוהם ו -3 קבלים, שניים ב -100 nF ואחד ב -200 nF.

שלב 4: מסנן Low Pass

השלב הסופי הוא מסנן מסדר נמוך מסוג Butterworth עם תדר ניתוק של 250 הרץ. זהו תדר החיתוך מכיוון שאות א.ק.ג נע רק למקסימום של 250 הרץ. המשוואות לערכי המרכיבים במסנן מוגדרות במשוואות הבאות:

R1 = 2/ (1571 (1.4C2 + מיון (1.4^2 * C2^2 - 4C1C2)))

R2 = 1 / (1571*C1*C2*R1)

C1 <(C2 *1.4^2) / 4

החומרים הנדרשים למסנן זה היו מגבר אופטי LM741, שני נגדים של 15.3 קאוהם ו -25.6 קאוהם ושני קבלים של 47 nF ו- 22 nF.

לאחר שכל שלושת השלבים מתוכננים ונבנים, המעגל הסופי צריך להיראות כמו התמונה.

שלב 5: בדיקת המעגל

לאחר בניית המעגל, יש לבדוק אותו כדי לוודא שהוא פועל כראוי. יש להריץ סריקת AC על כל מסנן באמצעות אות קלט לב במהירות 1 הרץ ממחולל מתח. תגובת הגודל ב- dB אמורה להיראות כמו התמונות. אם התוצאות מסריקת AC נכונות, המעגל סיים ומוכן לשימוש. אם התגובות אינן נכונות, יש לאתר באגים במעגל. התחל בבדיקת כל החיבורים וכניסות החשמל כדי לוודא שלכל דבר יש חיבור טוב. אם זה לא פותר את הבעיה, השתמש במשוואות מרכיבי המסננים כדי להתאים את ערכי הנגדים והקבלים לפי הצורך עד שהפלט יהיה המקום בו הוא אמור להיות.

שלב 6: בניית VUI ב- Labview

Labview היא תוכנת רכישת נתונים דיגיטלית המאפשרת למשתמש לעצב ממשק משתמש VUI או וירטואלי. לוח DAQ הוא ממיר A/D שיכול להמיר ולהעביר את אות הא.ק.ג 'ל- Labview. באמצעות תוכנה זו ניתן לאתר את אות הא.ק.ג על גרף משרעת לעומת זמן כדי לקרוא את האות בצורה ברורה ולאחר מכן להמיר את האות לפעימות לב ב- BPM. הדבר הראשון שנדרש לשם כך הוא לוח DAQ אשר רוכש נתונים וממיר אותם לאות דיגיטלי לשלוח ל- Labview במחשב. הדבר הראשון שצריך להוסיף לעיצוב Labview היה DAQ Assistant, שרוכש את האות מלוח DAQ ומגדיר את פרמטרי הדגימה. השלב הבא הוא חיבור תרשים צורת גל לפלט של עוזר DAQ על עיצוב VUI המתווה את אות הא.ק.ג המציג את צורת גל הא.ק.ג. כעת, לאחר שגרף צורת הגל הושלם, יש להמיר את הנתונים גם כדי לייצר פלט מספרי של קצב הלב. השלב הראשון בחישוב זה היה מציאת המקסימום של נתוני ה- ECG על ידי חיבור האלמנט max/min לפלט של נתוני ה- DAQ ב- VUI, ולאחר מכן פלט זה לאלמנט אחר הנקרא זיהוי שיא ולאלמנט שימצא את שינוי בזמן הנקרא dt. אלמנט זיהוי השיא היה זקוק גם לסף מהמקסימום/דקה אשר חושב על ידי לקיחת המקסימום מרכיב מקסימום הדקה והכפלתו ב-.8, כדי למצוא 80% מהערך המרבי, ולאחר מכן הוכנס לרכיב זיהוי השיא. סף זה אפשר לאלמנט זיהוי השיא למצוא את המקסימום של גל R ואת המיקום שהמקסימום התרחש בו תוך התעלמות מפסגות האחרות של האות. לאחר מכן נשלחו המיקומים של הפסגות לרכיב מערך אינדקס שנוסף הבא ב- VUI. אלמנט מערך האינדקס נקבע לאחסון במערך עם אינדקס שמתחיל ב -0, ולאחר מכן אחר שמתחיל במדד 1. לאחר מכן, אלה הופחתו זה מזה כדי למצוא את ההבדל בין שני מיקומי השיא, המתאים למספר של נקודות בין כל שיא. מספר הנקודות המוכפל בהפרש הזמן בין כל נקודה מספק את הזמן הדרוש עד שכל פעימה מתרחשת. זה הושג על ידי הכפלת הפלט מרכיב dt והפלט מהחיסור של שני המערכים. מספר זה חולק אז ב- 60, כדי למצוא את הפעימות לדקה, ולאחר מכן הוציא באמצעות רכיב מחוון מספרי ב- VUI. ההתקנה של עיצוב VUI ב- Labview מוצגת באיור.

שלב 7: חבר הכל יחד

לאחר סיום ה- VUI ב- Labview, השלב האחרון הוא לחבר את המעגל ללוח DAQ, כך שהאות עובר דרך המעגל, לתוך הלוח, ולאחר מכן ל- Labview. אם הכל פועל כראוי, אות של 1 הרץ אמור לייצר את צורת הגל המוצגת באיור ודופק לב של 60 פעימות לדקה. עכשיו יש לך א.ק.ג מתפקד וצג דיגיטלי לדופק.