Mạch điện tâm đồ: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Xin chào! Bài viết này được viết bởi hai sinh viên hiện đang theo học ngành Kỹ thuật Y sinh và tham gia một lớp học về mạch điện. Chúng tôi đã tạo ra một máy đo điện tâm đồ và chúng tôi rất vui mừng được chia sẻ nó với bạn.

Quân nhu

Các nguồn cung cấp cơ bản cần thiết cho dự án này bao gồm:

- breadboard

- điện trở

- tụ điện

- bộ khuếch đại hoạt động (LM741)

- điện cực

Bạn cũng sẽ cần các thiết bị điện tử được liệt kê:

- Nguồn điện DC

- Máy phát chức năng

- Máy hiện sóng

Bước 1: Bộ khuếch đại vi sai

Tại sao nó lại cần thiết?

Bộ khuếch đại vi sai được sử dụng để khuếch đại tín hiệu và giảm nhiễu có thể xảy ra giữa các điện cực. Tiếng ồn được giảm bớt bằng cách lấy hiệu điện thế từ hai điện cực. Để xác định các giá trị điện trở cần thiết, chúng tôi quyết định muốn bộ khuếch đại tạo ra mức tăng 1000.

Nó được xây dựng như thế nào?

Để đạt được điều này, phương trình khuếch đại cho một bộ khuếch đại vi sai đã được sử dụng, phép toán có thể được tìm thấy trong hình ảnh đính kèm. Khi tính toán, người ta thấy rằng các giá trị điện trở phải là 100Ω và 50kΩ. Tuy nhiên, vì chúng tôi không có điện trở 50 kΩ nên chúng tôi sử dụng 47 kΩ. Việc thiết lập bộ khuếch đại vi sai cho cả LTSpice và breadboard có thể được nhìn thấy trong ảnh đính kèm. Bộ khuếch đại vi sai yêu cầu một bảng mạch để kết nối với nó, điện trở 1 x 100Ω, điện trở 6 x 47kΩ, 3 bộ khuếch đại hoạt động LM741 và nhiều dây nhảy.

Làm thế nào để kiểm tra nó?

Khi kiểm tra trong LTSpice và trên thiết bị vật lý, bạn muốn đảm bảo rằng nó tạo ra mức tăng 1000. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng phương trình khuếch đại của gain = Vout / Vin. Vout là đầu ra từ đỉnh đến đỉnh và Vin là đầu vào từ đỉnh đến đỉnh. Ví dụ, để kiểm tra trên bộ tạo chức năng, tôi sẽ nhập 10 mV đỉnh-cao vào mạch, vì vậy tôi sẽ nhận được đầu ra là 10V.

Bước 2: Bộ lọc Notch

Tại sao nó lại cần thiết?

Một bộ lọc notch được tạo ra để loại bỏ tiếng ồn. Vì hầu hết các tòa nhà có dòng điện xoay chiều 60 Hz sẽ tạo ra tiếng ồn trong mạch, nên chúng tôi quyết định tạo một bộ lọc notch sẽ làm suy giảm tín hiệu ở tần số 60 Hz.

Làm thế nào để xây dựng nó?

Thiết kế bộ lọc notch dựa trên hình ảnh trên. Các phương trình để tính toán các giá trị cho điện trở và tụ điện cũng được liệt kê ở trên. Chúng tôi quyết định sử dụng tụ điện tần số 60 Hz và 0,1 uF vì nó là giá trị tụ điện mà chúng tôi có. Khi tính toán các phương trình, chúng tôi thấy R1 & R2 bằng 37, 549 kΩ và giá trị của R3 là 9021,19 Ω. Để có thể tạo các giá trị này trên bảng mạch của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng 39 kΩ cho R1 và R2 và 9,1 kΩ cho R3. Nhìn chung, bộ lọc notch yêu cầu điện trở 1 x 9,1kΩ, điện trở 2 x 39kΩ, tụ điện 3 x 0,1 uF, 1 bộ khuếch đại hoạt động LM741 và nhiều dây nhảy. trong một hình ảnh ở trên.

Làm thế nào để kiểm tra nó?

Chức năng của bộ lọc khía có thể được kiểm tra bằng cách quét AC. Tất cả các tần số phải đi qua bộ lọc ngoại trừ 60 Hz. Điều này có thể được kiểm tra trên cả LTSpice và mạch vật lý

Bước 3: Bộ lọc thông thấp

Tại sao nó lại cần thiết?

Cần có bộ lọc thông thấp để giảm tiếng ồn từ cơ thể bạn và căn phòng xung quanh chúng ta. Khi quyết định tần số cắt cho bộ lọc thông thấp, điều quan trọng là phải xem xét nhịp tim xảy ra từ 1 Hz- 3Hz và các dạng sóng tạo nên ECG gần 1- 50 Hz.

Làm thế nào để xây dựng nó?

Chúng tôi quyết định tạo tần số cắt 60 Hz để chúng tôi vẫn có thể nhận được tất cả các tín hiệu hữu ích nhưng cũng cắt bỏ tín hiệu không cần thiết. Khi xác định tần số cắt sẽ là 70 Hz, chúng tôi quyết định chọn giá trị tụ điện là 0,15uF vì nó là giá trị chúng tôi có trong bộ của mình. Tính toán cho giá trị tụ điện có thể được nhìn thấy trong hình ảnh. Kết quả của phép tính là giá trị điện trở 17,638 kΩ. Chúng tôi đã chọn sử dụng một điện trở 18 kΩ. Bộ lọc thông thấp yêu cầu điện trở 2 x 18kΩ, tụ điện 2x0,15 uF, 1 bộ khuếch đại hoạt động LM741 và nhiều dây nhảy. Sơ đồ của bộ lọc thông thấp cho cả LTSpice và mạch vật lý có thể được tìm thấy trong hình ảnh.

Làm thế nào để kiểm tra nó?

Bộ lọc thông thấp có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng quét AC trên cả LTSpice và mạch vật lý. Khi chạy quét AC, bạn sẽ thấy các tần số dưới ngưỡng cắt là không thay đổi, nhưng các tần số trên ngưỡng cắt bắt đầu được lọc ra.

Bước 4: Hoàn thành dự án

Khi mạch hoàn thành, nó sẽ giống như hình trên! Bây giờ bạn đã sẵn sàng để gắn các điện cực vào cơ thể và xem điện tâm đồ của bạn! Cùng với máy hiện sóng, ECG cũng có thể được hiển thị trên Arduino.