LTSpice ашиглан загварчилсан ЭКГ дохио олж авах: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Зүрхний шахах чадвар нь цахилгаан дохионы үүрэг юм. Зүрхний янз бүрийн өвчнийг оношлохын тулд эмч нар эдгээр дохиог ЭКГ дээр уншиж болно. Эмч эмч дохиог зохих ёсоор бэлтгэхийн тулд түүнийг зохих ёсоор шүүж, өсгөх ёстой. Энэхүү гарын авлагад би ЭКГ-ийн дохиог тусгаарлах хэлхээг хэрхэн яаж бүтээх талаар зааварчилгаа өгөх бөгөөд энэ хэлхээг эвдэж, багажны өсгөгч, туузан дамжуулагч шүүлтүүр, ховилын шүүлтүүр гэсэн гурван энгийн хэсэгт хуваасан. хэвлэгдсэн уран зохиол, одоогийн загвараар тодорхойлсон давтамж ба ашиг.

Хангамж:

Энэ бол LTSpice симуляцид зориулагдсан гарын авлага тул хэлхээг загварчлахад танд хэрэгтэй цорын ганц материал бол LTSpice програм юм. Хэрэв та ECG wav файл ашиглан хэлхээгээ туршихыг хүсч байвал би эндээс олж мэдсэн.

Алхам 1: Band-pass шүүлтүүр зохион бүтээх

Ердийн ЭКГ дохио нь 0.5-250 Гц давтамжийн мужтай байдаг. Хэрэв та үүний цаад онолыг сонирхож байгаа бол эндээс эсвэл эндээс дэлгэрэнгүй уншихыг уншаарай. Энэхүү гарын авлагын хувьд энэ нь юу гэсэн үг вэ гэвэл бид эдгээр бүс нутагт биш бүх зүйлийг шүүхийг хүсч байна. Бид үүнийг туузан дамжуулагч шүүлтүүрээр хийж чадна. Оруулсан схемд оруулсан хувьсагчдыг үндэслэн туузан дамжуулах шүүлтүүрүүд нь 1/(2*pi*R1*C1) ба 1/(2*pi*R2*C2) хооронд хэлбэлздэг. Тэд мөн дохиог (R2/R1) -ээр нэмэгдүүлдэг.

Давтамжийн таслалтын утгууд нь ЭКГ -ын хүссэн дохионы хязгаарт тохирч, ашиг нь 100 -тай тэнцүү байхаар утгыг сонгосон болно. Эдгээр утгыг орлуулсан схемийг хавсаргасан зургуудаас харж болно.

Алхам 2: Ховилын шүүлтүүрийг зохион бүтээх

Одоо бид ЭКГ -ийн дохионы давтамжийн мужид ороогүй бүх зүйлийг шүүсэн тул дуу чимээний гажуудлыг хязгаарлах цаг болжээ. Цахилгааны шугамын дуу чимээ нь ЭКГ-ийн хамгийн түгээмэл гажуудлын нэг бөгөөд ~ 50 Гц давтамжтай байдаг. Энэ нь зурвасын нэвтрүүлэх хязгаарт багтдаг тул ховилын шүүлтүүрээр гаргаж авч болно. Ховилын шүүлтүүр нь хавсаргасан схемд үндэслэн 1/(4*pi*R*C) утгатай төвийн давтамжийг арилгаж ажилладаг.

50 Гц давтамжтай дуу чимээг шүүхийн тулд резистор ба конденсаторын утгыг сонгосон бөгөөд тэдгээрийн утгыг хавсаргасан схемд оруулсан болно. Энэ нь ажиллах боломжтой RC бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн цорын ганц хослол биш гэдгийг анхаарна уу; энэ бол миний сонгосон зүйл байсан. Тооцоолж, өөр өөрийг сонгохдоо чөлөөтэй байгаарай!

Алхам 3: Хэмжих хэрэгслийн өсгөгчийн загвар

ЭКГ -ийн түүхий дохиог бас нэмэгдүүлэх шаардлагатай болно. Хэдийгээр бид хэлхээг бүтээхдээ өсгөгчийг нэгдүгээрт тавих боловч шүүлтүүрийн дараа бодох нь илүү хялбар байдаг. Энэ нь хэлхээний нийт ашиг орлогыг хэсэгчлэн зурвасын олшруулалтаар тодорхойлдогтой холбоотой юм.

Ихэнх ЭКГ -ийн ашиг хамгийн багадаа 100 дБ байна. Хэлхээний дБ олз нь 20*логтой тэнцүү байна | Vout / Vin |. Vout/Vin -ийг зангилааны шинжилгээгээр эсэргүүцэлтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хувьд шийдвэрлэх боломжтой. Манай тойргийн хувьд энэ нь шинэ ашиг олох илэрхийлэлд хүргэдэг:

dB Олз = 20*лог | (R2/R1)*(1+2*R/RG) |

R1 ба R2 нь зурвасын дамжуулагч шүүлтүүрээс (Алхам 1), R ба RG нь энэ өсгөгчийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм (хавсаргасан схемийг үзнэ үү). DB -ийн ашгийг 100 гарган авахын тулд R/RG = 500 гарна. R = 50k Ом ба RG = 100 Ом -ийн утгыг сонгов.

Алхам 4: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг турших

Бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг LTSpice -ийн AC Sweep октавын шинжилгээний хэрэгслээр тусад нь туршиж үзсэн. Октав тутамд 100 оноо, 0.01 Гц эхлэх давтамж, 100 кГц төгсгөлийн давтамжийн параметрүүдийг сонгосон. Би 1V оролтын хүчдэлийн далайцыг ашигласан боловч та өөр далайцтай байж болно. Хувьсах гүйдлийн гүйлгээнээс гарах чухал арга бол давтамжийн өөрчлөлтөд харгалзах гаралтын хэлбэр юм.

Эдгээр туршилтууд нь 1-3-р алхамд хавсаргасан графиктай төстэй график гаргах ёстой. Хэрэв тэд тэгэхгүй бол резистор эсвэл конденсаторын утгыг дахин тооцоолж үзээрэй. Түүнчлэн та оптик өсгөгчийг тэжээх хангалттай хүчдэл өгөхгүй байгаа тул таны хэлхээний төмөр зам байж магадгүй юм. Хэрэв таны R ба C математик зөв бол та өөрийн op amp (ууд) -д өгч буй хүчдэлийн хэмжээг нэмэгдүүлэхийг хичээгээрэй.

Алхам 5: Бүгдийг нэгтгэх

Одоо та бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэгтгэхэд бэлэн байна. Ихэвчлэн олшруулалтыг шүүхээс өмнө хийдэг тул багажийн өсгөгчийг нэгдүгээрт тавьдаг. Туузан нэвтрэх шүүлтүүр нь дохиог улам бүр нэмэгдүүлдэг тул цэвэр шүүлтүүр хийдэг ховилын шүүлтүүрийн өмнө хоёрдугаарт тавьдаг. Нийт хэлхээ нь AC Sweep симуляциар хийгдсэн бөгөөд 50 Гц ховилын хүрээнээс бусад тохиолдолд 0.5-250 Гц -ийн хооронд олшруулах замаар хүлээгдэж буй үр дүнг гаргажээ.

Алхам 6: ЭКГ дохиог оруулах, турших

Та хүчдэлийн эх үүсвэрээ өөрчилж AC хэлхээний оронд ЭКГ -ийн дохиог өгөх болно. Үүнийг хийхийн тулд та хүссэн ЭКГ дохиог татаж авах хэрэгтэй болно. Дуу чимээг сайжруулсан.wav файлыг эндээс, clean.txt ЭКГ дохиог эндээс оллоо. гэхдээ та илүү сайныг нь олох боломжтой байх.. Wav файлын түүхий оролт, гаралтыг хавсаргасан байдлаар харж болно. ЭКГ-ийн чимээ шуугиангүй дохио нь илүү сайн харагдах байдлыг бий болгодог эсэхийг хэлэхэд хэцүү юм. Дохионоос хамааран шүүлтүүрийнхээ хил хязгаарыг бага зэрэг өөрчлөх шаардлагатай болж магадгүй юм. Цэвэр дамжуулалтын дохионы гаралтыг бас харж болно.

Оролтыг өөрчлөхийн тулд хүчдэлийн эх үүсвэрээ сонгоод PWL файлын тохиргоог сонгоод хүссэн файлаа сонгоно уу. Миний ашигласан файл нь.wav файл байсан тул LTSpice удирдамжийн текстийг "PWL File =" болгон "wavefile =" болгож өөрчлөх шаардлагатай болсон.. Txt файл оруулахын тулд та PWL текстийг байгаагаар нь хадгалах ёстой.

Гаралтыг хамгийн тохиромжтой ЭКГ дохиотой харьцуулж үзвэл бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тохируулах замаар сайжруулах боломж байгаа хэвээр байгааг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч эх файлын хэлбэр, дуу чимээг сайжруулсан шинж чанарыг харгалзан үзвэл бид P долгион, QRS, T долгионыг гаргаж авах боломжтой болсон нь эхний алхам юм. Цэвэр ЭКГ текст файл нь шүүлтүүрээр төгс дамжих ёстой.

Эдгээр ЭКГ -ийн оролтын дохионы үр дүнг хэрхэн тайлбарлахаа анхаараарай. Хэрэв та зөвхөн цэвэр.txt файлыг ашигладаг бол энэ нь таны систем дохиог зөв шүүж ажилладаг гэсэн үг биш бөгөөд энэ нь зөвхөн ЭКГ -ийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шүүгээгүй гэсэн үг юм. Нөгөөтэйгүүр,.wav файлын талаар илүү ихийг мэдэхгүй бол долгионы урвуу байдал, сондгой хэлбэр нь эх файлаас үүдэлтэй эсэх, эсвэл хүсээгүй дохиог шүүхэд асуудал байгаа эсэхийг тодорхойлоход хэцүү байдаг.