Elektrokardiogram (ECG) mengukur aktiviti elektrik degupan jantung untuk memperlihatkan betapa cepatnya jantung mengetuk serta iramanya. Terdapat dorongan elektrik, yang juga dikenali sebagai gelombang, yang bergerak melalui jantung untuk membuat otot jantung mengeluarkan darah dengan setiap pukulan. Atrium kanan dan kiri mencipta gelombang P pertama, dan ventrikel bawah kanan dan kiri menjadikan kompleks QRS. Gelombang T terakhir adalah dari pemulihan elektrik ke keadaan berehat. Doktor menggunakan isyarat ECG untuk mendiagnosis keadaan jantung, jadi penting untuk mendapatkan imej yang jelas.
Matlamat pengajaran ini adalah untuk memperoleh dan menapis isyarat electrocardiogram (ECG) dengan menggabungkan penguat instrumentasi, penapis takik, dan penapis lulus rendah dalam litar. Kemudian isyarat akan melalui penukar A / D ke LabView untuk menghasilkan grafik masa nyata dan degupan jantung di BPM.
"Ini bukanlah alat perubatan.Ini adalah untuk tujuan pendidikan hanya menggunakan isyarat simulasi.Jika menggunakan litar ini untuk pengukuran ECG sebenar, sila pastikan litar dan sambungan litar ke alat menggunakan teknik pengasingan yang tepat."
Bekalan:
Langkah 1: Reka bentuk Penguat Instrumentasi
Untuk membina penguat instrumentasi, kita memerlukan 3 op amp dan 4 resistor yang berbeza. Penguat instrumentasi meningkatkan keuntungan gelombang output. Untuk reka bentuk ini, kami mensasarkan untuk mendapatkan 1000V untuk mendapatkan isyarat yang baik. Gunakan persamaan berikut untuk mengira perintang yang sesuai di mana K1 dan K2 adalah keuntungan.
Peringkat 1: K1 = 1 + (2R2 / R1)
Peringkat 2: K2 = - (R4 / R3)
Untuk reka bentuk ini, R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω telah digunakan.
Langkah 2: Reka Bentuk Penyaring Notch
Kedua, kita perlu membina penapis notch menggunakan op amp, perintang, dan kapasitor. Tujuan komponen ini adalah menyaring bunyi pada 60 Hz. Kami ingin menapis tepat pada 60 Hz, jadi segala-galanya di bawah dan di atas frekuensi ini akan lulus, tetapi amplitud bentuk gelombang akan paling rendah pada 60 Hz. Untuk menentukan parameter penapis, kami menggunakan keuntungan 1 dan faktor kualiti 8. Gunakan persamaan di bawah untuk mengira nilai resistor yang sesuai. Q adalah faktor kualiti, w = 2 * pi * f, f adalah frekuensi pusat (Hz), B adalah bandwidth (rad / sec), dan wc1 dan wc2 adalah frekuensi cutoff (rad / sec).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B
B = wc2 - wc1
Langkah 3: Reka Bentuk Penapis Lulus Rendah
Tujuan komponen ini adalah menapis frekuensi di atas frekuensi cutoff tertentu (wc), yang pada dasarnya tidak membenarkan mereka melewati. Kami memutuskan untuk menyaring frekuensi 250 Hz untuk mengelakkan terlalu dekat dengan frekuensi purata yang digunakan untuk mengukur isyarat ECG (150 Hz). Untuk mengira nilai yang akan kita gunakan untuk komponen ini, kita akan menggunakan persamaan berikut:
C1 <= C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / frekuensi cutoff (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)
Kami akan menetapkan keuntungan sebagai 1, jadi R3 menjadi litar terbuka (tiada perintang) dan R4 menjadi litar pintas (hanya wayar).
Langkah 4: Uji Litar
Sapu AC dilaksanakan untuk setiap komponen untuk menentukan keberkesanan penapis. Sapu AC mengukur magnitud komponen pada frekuensi yang berbeza. Anda mengharapkan untuk melihat bentuk yang berbeza bergantung kepada komponen. Kepentingan penyapuan AC adalah untuk memastikan litar berfungsi dengan betul sebaik sahaja dibina. Untuk melaksanakan ujian ini di makmal, hanya rekod Vout / Vin pada pelbagai frekuensi. Untuk penguat instrumentasi kami diuji dari 50 hingga 1000 Hz untuk mendapatkan pelbagai. Untuk penapis takik, kami menguji 10 hingga 90 Hz untuk mendapatkan idea yang baik tentang bagaimana komponen bertindak balas sekitar 60 Hz. Untuk penapis pas rendah, kami diuji dari 50 hingga 500 Hz untuk memahami bagaimana litar bertindak balas apabila ia bertujuan untuk lulus dan apabila ia bertujuan untuk berhenti.
Langkah 5: Litar ECG pada LabView
Seterusnya, anda ingin membuat gambarajah blok di LabView yang mensimulasikan isyarat ECG melalui penukar A / D dan kemudian menandakan isyarat pada komputer. Kami bermula dengan menetapkan parameter papan DAQ kami dengan menentukan apa kadar denyutan purata yang kami harapkan; kami memilih 60 denyutan seminit. Kemudian menggunakan kekerapan 1kHz, kita dapat menentukan bahawa kita perlu memaparkan kira-kira 3 saat untuk memperoleh 2-3 puncak ECG dalam plot gelombang. Kami memaparkan 4 saat untuk memastikan kami menangkap puncak ECG yang mencukupi. Rajah gambarajah akan membaca isyarat masuk dan menggunakan pengesanan puncak untuk menentukan berapa kali denyut jantung penuh berlaku.
Langkah 6: ECG dan Kadar Jantung
Menggunakan kod dari rajah blok, ECG akan muncul dalam kotak bentuk gelombang, dan denyutan per minit akan dipaparkan di sebelahnya. Anda kini mempunyai monitor kadar jantung yang bekerja! Untuk mencabar diri anda lebih banyak lagi, cuba gunakan litar dan elektrod untuk memaparkan kadar denyutan masa nyata anda!
