Circuit d'electrocardiograma: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Hola! Ho escriuen dos estudiants que actualment estudien enginyeria biomèdica i cursen una classe de circuits. Hem creat un ECG i ens fa molta il·lusió compartir-lo amb vosaltres.

Subministraments

Els subministraments bàsics que es necessitaran per a aquest projecte inclouen:

- taulell de suport

- resistències

- condensadors

- amplificadors operatius (LM741)

- elèctrodes

També necessitareu l’equip electrònic que apareix a la llista:

- Font d'alimentació de CC

- Generador de funcions

- Oscil·loscopi

Pas 1: amplificador diferencial

Per què és necessari?

L’amplificador diferencial s’utilitza per amplificar el senyal i reduir el soroll que es pot produir entre els elèctrodes. El soroll es redueix prenent la diferència de tensió dels dos elèctrodes. Per tal de determinar els valors de resistència necessaris, vam decidir que volíem que l'amplificador creés un guany de 1.000.

Com es construeix?

Per aconseguir-ho, es va utilitzar l'equació de guany per a un amplificador diferencial, les matemàtiques es poden trobar a la imatge adjunta. Quan es va calcular, es va trobar que els valors de la resistència havien de ser 100Ω i 50kΩ. No obstant això, com que no teníem una resistència de 50 kΩ, vam utilitzar 47 kΩ. La configuració de l’amplificador diferencial tant per a LTSpice com per a la taula es pot veure a la foto adjunta. L'amplificador diferencial requereix una placa de connexió per connectar-lo, 1 resistència de 100Ω, 6 resistències de 47kΩ, 3 amplificadors operatius LM741 i molts cables de pont.

Com provar-ho?

Quan feu proves a LTSpice i al dispositiu físic, voleu assegurar-vos que produeixi un guany de 1000. Això es fa mitjançant l'equació de guany de guany = Vout / Vin. Vout és la sortida de pic a pic i Vin és el pic a pic de l'entrada. Per exemple, per provar amb el generador de funcions, entraria 10 mV pic a pic al circuit, de manera que hauria d'obtenir una sortida de 10V.

Pas 2: filtre de tacs

Per què és necessari?

Es crea un filtre de graella per eliminar el soroll. Com que la majoria d’edificis tenen corrent altern de 60 Hz que generaria soroll al circuit, vam decidir fer un filtre de graella que atenués el senyal a 60 Hz.

Com construir-lo?

El disseny del filtre d’escot es basa en la imatge superior. Les equacions per calcular els valors de les resistències i els condensadors també s’enumeren més amunt. Vam decidir utilitzar una freqüència de condensadors de 60 Hz i 0,1 uF, ja que és un valor de condensador que teníem. En calcular les equacions, hem trobat que R1 i R2 eren iguals a 37, 549 kΩ i el valor de R3 és 9021,19 Ω. Per tal de poder crear aquests valors a la nostra placa de circuit, hem utilitzat 39 kΩ per a R1 i R2 i 9,1 kΩ per a R3. En general, el filtre de graella requereix 1 resistència de 9,1 kΩ, 2 resistències de 39 kΩ, condensador de 3 x 0,1 uF, 1 amplificador operatiu LM741 i molts cables de pont. en una imatge superior.

Com provar-ho?

Es pot comprovar la funcionalitat del filtre de tacs fent un escombrat de corrent altern. Totes les freqüències haurien de passar pel filtre excepte 60 Hz. Això es pot provar tant en LTSpice com en el circuit físic

Pas 3: filtre de pas baix

Per què és necessari?

Cal un filtre de pas baix per reduir el soroll del cos i de l’habitació que ens envolta. A l’hora de decidir la freqüència de tall del filtre de pas baix, era important tenir en compte que es produeix un batec cardíac d’1 Hz a 3 Hz i que les formes d’ona que componen l’ECG són properes a 1-50 Hz.

Com construir-lo?

Vam decidir fer la freqüència de tall de 60 Hz per poder obtenir tots els senyals útils, però també tallar el senyal innecessari. A l’hora de determinar la freqüència de tall seria de 70 Hz, vam decidir escollir el valor del condensador de 0,15 uF, ja que és el que teníem al nostre kit. El càlcul del valor del condensador es pot veure a la imatge. El resultat del càlcul va ser un valor de resistència de 17.638 kΩ. Vam optar per utilitzar una resistència de 18 kΩ. El filtre de pas baix requereix 2 resistències de 18 kΩ, condensador de 2 x 0,15 uF, 1 amplificadors operatius LM741 i molts cables de pont. A la imatge es pot trobar l’esquema del filtre de pas baix tant per a LTSpice com per al circuit físic.

Com provar-ho?

El filtre de pas baix es pot provar mitjançant un escombrat de corrent altern a LTSpice i al circuit físic. Quan executeu l’escombrat de corrent altern, hauríeu de veure que les freqüències que hi ha a continuació fins al tall no canvien, però les freqüències per sobre del límit comencen a filtrar-se.

Pas 4: completar el projecte

Quan el circuit estigui complet, hauria de semblar a la imatge superior. Ja esteu preparats per connectar els elèctrodes al vostre cos i veure el vostre ECG. Juntament amb l'oscil·loscopi, l'ECG també es pot mostrar a Arduino.