ЭКГ -ын автомат хэлхээний загвар: 4 алхам

2025 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2025-01-23 15:00

Энэхүү төслийн зорилго нь ирж буй ЭКГ дохиог хангалттай өсгөж, шүүх чадвартай олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй хэлхээний загварыг бий болгох явдал юм. Гурван бүрэлдэхүүн хэсгийг дангаар нь загварчлах болно: багаж хэрэгслийн өсгөгч, идэвхтэй ховилын шүүлтүүр, идэвхгүй зурвасын дамжуулагч шүүлтүүр. Тэдгээрийг нэгтгэн ЭКГ -ийн эцсийн хэлхээний загварыг бий болгоно. Бүх хэлхээний загварчлал, туршилтыг LTspice дээр хийдэг байсан боловч бусад хэлхээний симуляцийн програмууд ажиллах болно.

Алхам 1: Хэмжих хэрэгслийн өсгөгч

Энэ нь ЭКГ -ийн бүрэн загварын анхны бүрэлдэхүүн хэсэг болно. Үүний зорилго нь ирж буй ЭКГ дохиог нэмэгдүүлэх явдал бөгөөд энэ нь эхэндээ маш бага хүчдэлтэй болно. Би оптик өсгөгч ба эсэргүүцлийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг 1000 ашиг олох байдлаар ашиглахаар сонгосон. Эхний зураг нь LTspice-д загварчилсан багаж хэрэгслийн өсгөгчийн загварыг харуулсан болно. Хоёрдахь зураг нь холбогдох тэгшитгэл ба гүйцэтгэсэн тооцооллыг харуулав. Бүрэн загвар хийсний дараа 75 Гц давтамжтай 1 мВ -ийн синусоидал оролтын дохионы түр зуурын шинжилгээг LTspice -д хийж 1000 -ийн ашгийг баталгаажуулсан болно. Гурав дахь зураг нь энэхүү шинжилгээний үр дүнг харуулж байна.

Алхам 2: Идэвхтэй ховилын шүүлтүүр

Энэ нь ЭКГ -ийн бүрэн загварын хоёр дахь бүрэлдэхүүн хэсэг болно. Үүний зорилго нь 60 Гц давтамжтай дохиог сулруулах явдал бөгөөд энэ нь AC шугамын хүчдэлийн интерференцийн давтамж юм. Энэ нь ЭКГ -ийн дохиог гажуудуулдаг бөгөөд ихэвчлэн эмнэлзүйн бүх нөхцөлд байдаг. Би хос T ховилын шүүлтүүрийн тохиргоонд тэсвэртэй ба багтаамжтай бүрэлдэхүүн хэсгүүд бүхий оп-өсгөгчийг ашиглахаар шийдсэн. Эхний зураг нь LTspice дээр загварчлагдсан ховилын шүүлтүүрийн загварыг харуулж байна. Хоёрдахь зураг нь холбогдох тэгшитгэл ба гүйцэтгэсэн тооцооллыг харуулав. Бүрэн загвар хийсний дараа 1 Гц -100 кГц -ээс 1 В -ийн синусоид оролтын дохиог AC хүчдэлээр цэвэрлэх ажлыг 60 Гц давтамжтай болгохын тулд LTspice дээр хийсэн. Гурав дахь зураг нь энэхүү шинжилгээний үр дүнг харуулж байна. Симуляцийн үр дүн нь хүлээгдэж буй үр дүнтэй харьцуулахад бага зэрэг өөрчлөгдсөн нь энэ хэлхээний эсэргүүцэл ба багтаамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тооцоолохдоо дугуйрсантай холбоотой байж магадгүй юм.

Алхам 3: Passive Bandpass Filter

Энэ нь ЭКГ -ийн бүрэн загварын гурав дахь бүрэлдэхүүн хэсэг байх болно. Үүний зорилго нь 0.05 Гц - 250 Гц -ийн хүрээнд байдаггүй дохиог шүүх явдал юм. Би эсэргүүцэл ба багтаамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглахаар шийдсэн тул өндөр дамжуулалтын хязгаар нь 0.05 Гц, бага дамжуулалтын хязгаар нь 250 Гц байх болно. Эхний зураг нь LTspice -д загварчилсан идэвхгүй зурвас нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн загварыг харуулж байна. Хоёрдахь зураг нь холбогдох тэгшитгэл ба гүйцэтгэсэн тооцооллыг харуулав. Бүрэн загвар хийсний дараа 1 В -ийн синусоид оролтын дохионы AC цэвэрлэгээг LTspice -д 0.01 Гц -100 кГц давтамжтайгаар хийж, өндөр ба бага дамжуулалтын хязгаарын давтамжийг баталгаажуулав. Гурав дахь зураг нь энэхүү шинжилгээний үр дүнг харуулж байна. Симуляцийн үр дүн нь хүлээгдэж буй үр дүнтэй харьцуулахад бага зэрэг өөрчлөгдсөн нь энэ хэлхээний эсэргүүцэл ба багтаамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тооцоолох үед хийсэн дугуйрсантай холбоотой байж болох юм.

Алхам 4: Хэлхээний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэгтгэх

Одоо бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дангаар нь боловсруулж, туршиж үзсэний дараа тэдгээрийг бүтээсэн дарааллаар нь цувралаар нэгтгэж болно. Үүний үр дүнд 1000x дохиог өсгөх багажийн өсгөгчийг агуулсан ЭКГ -ийн бүрэн схемийг бий болгоно. Дараа нь 60 Гц АС шугамын хүчдэлийн дуу чимээг арилгахын тулд ховилын шүүлтүүрийг ашигладаг. Эцэст нь хэлэхэд, зурвас нэвтрүүлэх шүүлтүүр нь насанд хүрэгчдийн ердийн ЭКГ (0.05 Гц - 250 Гц) хүрээнээс гадуур дохиог дамжуулахыг зөвшөөрдөггүй. Эхний зурагт үзүүлсэн шиг нэгтгэсний дараа 1 мВ (синусоид) оролтын хүчдэлтэй LTspice -д түр зуурын дүн шинжилгээ хийж, хувьсах гүйдлийн бүрэн цэвэрлэгээг хийж, бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хүлээгдэж буй байдлаар хамт ажиллаж байгаа эсэхийг шалгаарай. Хоёрдахь зураг нь түр зуурын шинжилгээний үр дүнг харуулдаг бөгөөд энэ нь 1 мВ -аас ~ 0.85 В хүртэлх дохионы олшруулалтыг харуулдаг. Энэ нь ховил эсвэл зурвасын шүүлтүүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь багаж хэрэгслийн өсгөгчөөр 1000 дахин нэмэгдсэний дараа дохиог бага зэрэг сулруулдаг гэсэн үг юм. Гурав дахь зураг нь хувьсах гүйдлийн үр дүнг харуулна. Энэхүү Bode схем нь тус тусад нь туршиж үзэхэд bandpass шүүлтүүрийн Bode хэсгийнхтэй тохирч байгаа өндөр ба доод дамжуулалтын хязгаарыг харуулж байна. Мөн 60 Гц орчим бага зэрэг буурдаг бөгөөд энэ нь хүсээгүй дуу чимээг арилгахын тулд ховилын шүүлтүүр ажилладаг.