O electrocardiogramă (ECG) măsoară activitatea electrică a bătăilor inimii pentru a arăta cât de repede se bate inima, precum și ritmul acesteia. Există un impuls electric, de asemenea, cunoscut ca un val, care călătorește prin inimă pentru a face pompa de mușchi cardiac sânge cu fiecare bate. Atria dreaptă și stânga creează primul val P, iar ventriculii inferiori din dreapta și din stânga fac complexul QRS. Valul T final este de la recuperarea electrică până la starea de repaus. Medicii folosesc semnale ECG pentru a diagnostica condițiile cardiace, deci este important să obțineți imagini clare.
Scopul acestei instrucțiuni este de a achiziționa și filtra un semnal de electrocardiogramă (ECG) prin combinarea unui amplificator de instrumentație, a unui filtru cu crestătură și a unui filtru low-pass într-un circuit. Apoi semnalele vor trece printr-un convertor A / D în LabView pentru a produce un grafic în timp real și batai de inimă în BPM.
"Acest lucru nu este un dispozitiv medical.Acest lucru este doar pentru scopuri educaționale folosind semnale simulate.În cazul în care utilizați acest circuit pentru măsurători ECG reale, asigurați-vă că circuitul și conexiunile de la circuit la instrument sunt folosind tehnici de izolare adecvate.
Furnituri:
Pasul 1: Proiectați un amplificator de instrumentație
Pentru a construi un amplificator de instrumentație, avem nevoie de 3 op amperi și 4 rezistențe diferite. Un amplificator de instrumentație mărește câștigul valului de ieșire. Pentru acest design am căutat un câștig de 1000V pentru a obține un semnal bun. Utilizați următoarele ecuații pentru a calcula rezistențele corespunzătoare unde K1 și K2 reprezintă câștigul.
Etapa 1: K1 = 1 + (2R2 / R1)
Etapa 2: K2 = - (R4 / R3)
Pentru acest design, R1 = 20,02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω au fost utilizate.
Pasul 2: Proiectați un filtru Notch
În al doilea rând, trebuie să construim un filtru notch folosind un amperi op, rezistori și condensatori. Scopul acestei componente este de a filtra zgomotul la 60 Hz. Vrem să filtram exact la 60 Hz, deci totul de sub și peste această frecvență va trece, dar amplitudinea formei de undă va fi cea mai mică la 60 Hz. Pentru a determina parametrii filtrului, am folosit un câștig de 1 și un factor de calitate de 8. Utilizați ecuațiile de mai jos pentru a calcula valorile rezistorului corespunzător. Q este factorul de calitate, w = 2 * pi * f, f este frecvența centrală (Hz), B este lățimea de bandă (rad / sec) și wc1 și wc2 sunt frecvențele cutoff (rad / sec).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B
B = wc2 - wc1
Pasul 3: Proiectați un filtru trece-jos
Scopul acestei componente este de a filtra frecvențele deasupra unei anumite frecvențe de cutoff (wc), în esență, fără a le permite să treacă prin acestea. Am decis să filtram la frecvența de 250 Hz pentru a evita tăierea prea aproape de frecvența medie utilizată pentru măsurarea unui semnal ECG (150 Hz). Pentru a calcula valorile pe care le vom folosi pentru această componentă, vom folosi următoarele ecuații:
C1 = C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / frecvența de decuplare (Hz)
R1 = 2 / (wc (a * C2 + (a2 + 4b (k-1) C2i2-4b * C1 * C2)
R2 = 1 / (b * C1 * C2 * R1 * wc ^ 2)
Vom seta câștigul ca 1, deci R3 devine un circuit deschis (fără rezistor) și R4 devine un scurtcircuit (doar un fir).
Pasul 4: Testați circuitul
Se efectuează o curățare AC pentru fiecare componentă pentru a determina eficacitatea filtrului. Măsurarea AC măsoară amploarea componentei la frecvențe diferite. Veți aștepta să vedeți diferite forme în funcție de componentă. Importanța cursei AC este să vă asigurați că circuitul funcționează corect odată ce a fost construit. Pentru a efectua acest test în laborator, înregistrați pur și simplu Vout / Vin la o serie de frecvențe. Pentru amplificatorul de instrumente am testat de la 50 la 1000 Hz pentru a obține o gamă largă. Pentru filtrul notch, am testat de la 10 la 90 Hz pentru a obține o idee bună despre modul în care componenta reacționează în jur de 60 Hz. Pentru filtrul trece-jos, am testat de la 50 la 500 Hz pentru a înțelege modul în care circuitul reacționează atunci când se intenționează să treacă și când se intenționează să se oprească.
Pasul 5: Circuitul ECG pe LabView
Apoi, doriți să creați o diagramă bloc în LabView care simulează un semnal ECG printr-un convertor A / D și apoi trasează semnalul de pe computer. Am început prin stabilirea parametrilor semnalului DAQ de la bord, determinând ce ritm cardiac mediu ne așteptam; am ales 60 batai pe minut. Apoi, folosind o frecvență de 1kHz, am putut determina că trebuie să afișăm aproximativ 3 secunde pentru a obține 2-3 vârfuri ECG în graficul de undă. Am afișat 4 secunde pentru a ne asigura că noi captează suficient vârfuri ECG. Diagrama bloc va citi semnalul de intrare și va folosi detectarea vârfurilor pentru a determina cât de des se produce un ritm cardiac complet.
Pasul 6: ECG și frecvența cardiacă
Folosind codul din diagrama bloc, ECG va apărea în caseta de undă, iar bătăile pe minut vor fi afișate lângă acesta. Acum aveți un monitor de funcționare a ritmului cardiac! Pentru a vă provoca mai mult, încercați să folosiți circuitul și electrozi pentru a vă afișa ritmul cardiac în timp real!
