Електрокардиограмата (ЕКГ) измерва електрическата активност на сърцето, за да покаже колко бързо бие сърцето, както и неговия ритъм. Има електрически импулс, известен също като вълна, който пътува през сърцето, за да накара сърдечния мускул да изпомпва кръв с всеки удар. Дясната и лявата предсърди създават първата Р вълна, а дясната и лявата дънна камера образуват комплекса QRS. Крайната Т вълна е от електрическото възстановяване до състояние на покой. Лекарите използват ЕКГ сигнали за диагностициране на сърдечни заболявания, така че е важно да получите ясни изображения.
Целта на тази инструкция е да придобие и филтрира електрокардиографски (ЕКГ) сигнал чрез комбиниране на инструментален усилвател, режещ филтър и нискочестотен филтър в една верига. След това сигналите ще преминат през A / D конвертор в LabView, за да се получи график в реално време и сърцебиене в BPM.
"Това не е медицинско устройство. Това е за образователни цели само с помощта на симулирани сигнали. Ако използвате тази схема за реални ЕКГ измервания, моля, уверете се, че веригата и връзките верига-инструмент използват правилни техники на изолация."
градина:
Стъпка 1: Проектиране на усилвател на приборите
За изграждане на апаратура усилвател, ние трябва 3 ОП усилватели и 4 различни резистори. Инструменталният усилвател увеличава усилването на изходната вълна. За този дизайн, ние се стремяхме към печалба от 1000V, за да получим добър сигнал. Използвайте следните уравнения, за да изчислите подходящите резистори, където K1 и K2 са усилването.
Етап 1: K1 = 1 + (2R2 / R1)
Етап 2: K2 = - (R4 / R3)
За тази конструкция са използвани R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω.
Стъпка 2: Проектиране на Notch Filter
На второ място, ние трябва да изградим филтър със зъбци, използвайки ОП усилвател, резистори и кондензатори. Целта на този компонент е да филтрира шума при 60 Hz. Искаме да филтрираме точно при 60 Hz, така че всичко под и над тази честота ще премине, но амплитудата на вълната ще бъде най-ниска при 60 Hz. За да определим параметрите на филтъра, използвахме коефициент на усилване 1 и коефициент на качество от 8. Използвайте долните уравнения, за да изчислите подходящите стойности на резистора. Q е коефициентът на качество, w = 2 * pi * f, f е централната честота (Hz), B е честотната лента (rad / sec), а wc1 и wc2 са граничните честоти (rad / sec).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B
B = wc2 - wc1
Стъпка 3: Проектиране на нискочестотен филтър
Целта на този компонент е да филтрира честотите над определена гранична честота (wc), като по същество не им позволява да преминат. Решихме да филтрираме честота от 250 Hz, за да избегнем рязко срязване на средната честота, използвана за измерване на ЕКГ сигнал (150 Hz). За да изчислим стойностите, които ще използваме за този компонент, ще използваме следните уравнения:
C1 <= C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / гранична честота (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)
Ние ще настроим печалбата като 1, така че R3 ще се превърне в отворена верига (без резистор) и R4 ще се превърне в късо съединение (само тел).
Стъпка 4: Тествайте веригата
За всеки компонент се извършва преместване с променлив ток, за да се определи ефикасността на филтъра. Измерването на AC измерва величината на компонента при различни честоти. Очаквате да видите различни форми в зависимост от компонента. Важността на AC почивката е да се уверите, че веригата функционира правилно, след като бъде построена. За да извършите този тест в лабораторията, просто запишете Vout / Vin на диапазон от честоти. За инструменталния усилвател тествахме от 50 до 1000 Hz, за да получим широк диапазон. За филтъра с прорези, ние тествахме от 10 до 90 Hz, за да получим добра представа за това как компонентът реагира около 60 Hz. За нискочестотен филтър тествахме от 50 до 500 Hz, за да разберем как веригата реагира, когато е предназначена за преминаване и когато е предназначена да спира.
Стъпка 5: Схема на ЕКГ на LabView
След това искате да създадете блокова диаграма в LabView, която да симулира ЕКГ сигнал чрез A / D конвертор и след това да изобрази сигнала на компютъра. Започнахме с настройване на параметрите на нашия DAQ сигнал, като определихме средната честота на сърцето, която очаквахме; избрахме 60 удара в минута. След това, използвайки честота от 1kHz, успяхме да определим, че трябва да покажем приблизително 3 секунди, за да придобием 2-3 пика на ЕКГ в графиката на вълната. Показвахме 4 секунди, за да сме сигурни, че ще съберем достатъчно ЕКГ пикове. Структурната схема ще прочете входящия сигнал и ще използва пиковото откриване, за да определи колко често се получава пълен сърдечен ритъм.
Стъпка 6: ЕКГ и сърдечната честота
Използвайки кода от блоковата диаграма, ЕКГ ще се появи в полето за форма на вълната и до него ще се покажат ударите в минута. Сега имате работещ монитор за сърдечната честота! За да предизвикате себе си още повече, опитайте да използвате вашата верига и електроди, за да покажете сърдечната честота в реално време!
