Elektrokardiogram (EKG) meri električno aktivnost srčnega utripa, da pokaže, kako hitro srce utripa, kot tudi njegov ritem. Obstaja električni impulz, znan tudi kot val, ki potuje skozi srce, da bi srčna mišica iz vsake krvi izčrpala kri. Desni in levi atrij ustvarita prvi val P, desno in levo spodnje komore pa tvorijo kompleks QRS. Končni T-val je iz električnega vračanja v stanje mirovanja. Zdravniki uporabljajo signale EKG za diagnosticiranje bolezni srca, zato je pomembno, da dobite jasne slike.
Cilj tega navodila je pridobiti in filtrirati signal elektrokardiograma (ECG) z združevanjem instrumentnega ojačevalnika, zareznega filtra in nizkoprepustnega filtra v vezju. Potem bodo signali prešli skozi A / D pretvornik v LabView za izdelavo grafa v realnem času in utripanja srca v BPM.
"To ni medicinski pripomoček. To je za izobraževalne namene samo z uporabo simuliranih signalov. Če uporabljate to vezje za resnične EKG meritve, poskrbite, da bodo vezja in vezja vezja-instrumenta uporabljala ustrezne tehnike izolacije."
Dobave:
1. korak: Oblikovanje instrumentnega ojačevalnika
Za izgradnjo instrumentacijskega ojačevalnika potrebujemo 3 op in 4 različne upore. Instrumentalni ojačevalnik poveča dobiček izhodnega vala. Za to zasnovo smo si prizadevali za dobiček 1000V, da bi dobili dober signal. Uporabite naslednje enačbe za izračun ustreznih uporov, kjer sta K1 in K2 dobiček.
1. stopnja: K1 = 1 + (2R2 / R1)
Stopnja 2: K2 = - (R4 / R3)
Za to zasnovo sta bila uporabljena R1 = 20,02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω.
2. korak: Oblikujte zarezni filter
Drugič, moramo zgraditi zarezni filter z op amp, upori in kondenzatorji. Namen te komponente je filtriranje hrupa pri 60 Hz. Želimo filtrirati točno pri 60 Hz, tako da bo vse, kar je spodaj in nad to frekvenco, minilo, vendar bo amplituda valovne oblike najnižja pri 60 Hz. Za določitev parametrov filtra smo uporabili dobiček 1 in faktor kakovosti 8. Za izračun ustreznih vrednosti upora uporabimo spodnje enačbe. Q je faktor kakovosti, w = 2 * pi * f, f je centralna frekvenca (Hz), B je pasovna širina (rad / sec), wc1 in wc2 pa presečne frekvence (rad / sec).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B
B = wc2 - wc1
3. korak: Oblikovanje nizkofrekvenčnega filtra
Namen te komponente je filtriranje frekvenc nad določeno mejno frekvenco (wc), ki jim v bistvu ne omogoča, da bi šle skozi. Odločili smo se za filtriranje pri frekvenci 250 Hz, da bi se izognili prevelikemu zmanjšanju povprečne frekvence, ki se uporablja za merjenje EKG signala (150 Hz). Za izračun vrednosti, ki jih bomo uporabili za to komponento, bomo uporabili naslednje enačbe:
C1 <= C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / mejna frekvenca (Hz)
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)
Dobitek bomo nastavili na 1, tako da R3 postane odprt krog (brez upora) in R4 postane kratek stik (samo žica).
4. korak: Preizkusite vezje
Za vsako komponento se izvede AC pometanje, da se določi učinkovitost filtra. AC pometanje meri velikost komponente pri različnih frekvencah. Pričakujete, da boste videli različne oblike, odvisno od komponente. Pomen AC pometanja je, da se prepričate, da tokokrog pravilno deluje, ko ga zgradite. Za izvedbo tega testa v laboratoriju preprosto posnemite Vout / Vin na različnih frekvencah. Za merilni ojačevalnik smo testirali od 50 do 1000 Hz, da bi dobili širok razpon. Za zarezni filter smo testirali od 10 do 90 Hz, da bi dobili dobro predstavo o tem, kako komponenta reagira okoli 60 Hz. Za nizkoprepustni filter smo testirali od 50 do 500 Hz, da bi razumeli, kako se krogotok odziva, ko je namenjen prehodu in kdaj naj bi se ustavil.
Korak 5: Krog EKG na LabView
Nato želite v LabViewu ustvariti blokovni diagram, ki simulira EKG signal prek A / D pretvornika in nato prikaže signal na računalniku. Začeli smo z nastavitvijo parametrov našega signala DAQ plošče z določitvijo povprečne srčne frekvence, ki smo jo pričakovali; izbrali smo 60 utripov na minuto. Potem smo uporabili frekvenco 1kHz in ugotovili, da moramo približno 3 sekunde prikazati, da dobimo 2-3 EKG vrhov na ploskvi valovne oblike. Prikazali smo 4 sekunde, da bomo posneli dovolj EKG vrhov. Blok diagram bo prebral vhodni signal in uporabil detekcijo vrha, da bi ugotovil, kako pogosto se pojavlja polni srčni utrip.
Korak 6: EKG in srčni utrip
Z uporabo kode iz blokovnega diagrama se EKG prikaže v polju valovne oblike in ob njem se prikaže utrip na minuto. Zdaj imate delovni monitor srčnega utripa! Da bi še bolj izzvali sebe, poskusite uporabiti svoje vezje in elektrode za prikaz vašega srčnega utripa v realnem času!
