ఎలెక్ట్రో కార్డియోగ్రామ్ (ఇసిజి) హృదయ స్పందన యొక్క విద్యుత్ కార్యకలాపాలను కొలుస్తుంది, గుండె ఎంత వేగంగా కొట్టుకుంటుందో అలాగే దాని లయను చూపిస్తుంది. ప్రతి కొట్టుతో గుండె కండరము రక్తాన్ని బయటకు పంపుటకు గుండె గుండా ప్రయాణించే ఒక విద్యుత్ ప్రేరణ ఉంది. కుడి మరియు ఎడమ కర్ణిక మొదటి P తరంగాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు కుడి మరియు ఎడమ దిగువ జఠరికలు QRS ను సంక్లిష్టంగా చేస్తాయి. చివరి టి వేవ్ ఎలక్ట్రికల్ రికవరీ నుండి విశ్రాంతి స్థితికి ఉంటుంది. గుండె పరిస్థితులను నిర్ధారించడానికి వైద్యులు ECG సంకేతాలను ఉపయోగిస్తారు, కాబట్టి స్పష్టమైన చిత్రాలను పొందడం చాలా ముఖ్యం.
ఒక సర్క్యూట్లో ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్, నాచ్ ఫిల్టర్ మరియు తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్‌ను కలపడం ద్వారా ఎలక్ట్రో కార్డియోగ్రామ్ (ఇసిజి) సిగ్నల్‌ను పొందడం మరియు ఫిల్టర్ చేయడం ఈ బోధనా లక్ష్యం. అప్పుడు సంకేతాలు A / D కన్వర్టర్ ద్వారా ల్యాబ్‌వ్యూలోకి వెళ్లి BPM లో రియల్ టైమ్ గ్రాఫ్ మరియు హృదయ స్పందనను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
"ఇది వైద్య పరికరం కాదు. ఇది విద్యా ప్రయోజనాల కోసం మాత్రమే అనుకరణ సంకేతాలను ఉపయోగిస్తుంది. ఈ సర్క్యూట్‌ను నిజమైన ECG కొలతల కోసం ఉపయోగిస్తుంటే, దయచేసి సర్క్యూట్ మరియు సర్క్యూట్-టు-ఇన్స్ట్రుమెంట్ కనెక్షన్లు సరైన ఐసోలేషన్ పద్ధతులను ఉపయోగిస్తున్నాయని నిర్ధారించుకోండి."
సామాగ్రి:
దశ 1: ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ రూపకల్పన
ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ నిర్మించడానికి, మాకు 3 ఆప్ ఆంప్స్ మరియు 4 వేర్వేరు రెసిస్టర్లు అవసరం. ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ అవుట్పుట్ వేవ్ యొక్క లాభం పెంచుతుంది. ఈ డిజైన్ కోసం, మంచి సిగ్నల్ పొందడానికి 1000 వి లాభం కోసం మేము లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాము. K1 మరియు K2 లాభం ఉన్న తగిన రెసిస్టర్‌లను లెక్కించడానికి క్రింది సమీకరణాలను ఉపయోగించండి.
దశ 1: K1 = 1 + (2R2 / R1)
దశ 2: K2 = - (R4 / R3)
ఈ డిజైన్ కోసం, R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω ఉపయోగించబడ్డాయి.
దశ 2: నాచ్ ఫిల్టర్‌ను రూపొందించండి
రెండవది, మేము ఒక ఆప్ ఆంప్, రెసిస్టర్లు మరియు కెపాసిటర్లను ఉపయోగించి నాచ్ ఫిల్టర్‌ను నిర్మించాలి. ఈ భాగం యొక్క ఉద్దేశ్యం 60 Hz వద్ద శబ్దాన్ని ఫిల్టర్ చేయడం. మేము ఖచ్చితంగా 60 Hz వద్ద ఫిల్టర్ చేయాలనుకుంటున్నాము, కాబట్టి ఈ పౌన frequency పున్యం క్రింద మరియు పైన ఉన్న ప్రతిదీ దాటిపోతుంది, అయితే తరంగ రూపం యొక్క వ్యాప్తి 60 Hz వద్ద తక్కువగా ఉంటుంది. వడపోత యొక్క పారామితులను నిర్ణయించడానికి, మేము 1 యొక్క లాభం మరియు 8 యొక్క నాణ్యతా కారకాన్ని ఉపయోగించాము. తగిన నిరోధక విలువలను లెక్కించడానికి క్రింది సమీకరణాలను ఉపయోగించండి. Q అనేది నాణ్యత కారకం, w = 2 * pi * f, f అనేది సెంటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ (Hz), B అనేది బ్యాండ్‌విడ్త్ (రాడ్ / సెకన్), మరియు wc1 మరియు wc2 కటాఫ్ పౌన encies పున్యాలు (రాడ్ / సెకను).
R1 = 1 / (2QwC)
R2 = 2Q / (wC)
R3 = (R1 + R2) / (R1 + R2)
Q = w / B.
B = wc2 - wc1
దశ 3: తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్‌ను రూపొందించండి
ఈ భాగం యొక్క ఉద్దేశ్యం ఒక నిర్దిష్ట కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ (wc) పైన పౌన encies పున్యాలను ఫిల్టర్ చేయడం, తప్పనిసరిగా వాటిని గుండా అనుమతించదు. ECG సిగ్నల్ (150 Hz) ను కొలవడానికి ఉపయోగించే సగటు పౌన frequency పున్యానికి దగ్గరగా కత్తిరించకుండా ఉండటానికి 250 Hz పౌన frequency పున్యంలో ఫిల్టర్ చేయాలని మేము నిర్ణయించుకున్నాము. ఈ భాగం కోసం మేము ఉపయోగించే విలువలను లెక్కించడానికి, మేము ఈ క్రింది సమీకరణాలను ఉపయోగిస్తాము:
C1 <= C2 (a ^ 2 + 4b (k-1)) / 4b
C2 = 10 / కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ (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)
మేము లాభం 1 గా సెట్ చేస్తాము, కాబట్టి R3 ఓపెన్ సర్క్యూట్ అవుతుంది (రెసిస్టర్ లేదు) మరియు R4 షార్ట్ సర్క్యూట్ అవుతుంది (కేవలం వైర్).
దశ 4: సర్క్యూట్ పరీక్షించండి
వడపోత యొక్క సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించడానికి ప్రతి భాగానికి AC స్వీప్ నిర్వహిస్తారు. AC స్వీప్ వేర్వేరు పౌన .పున్యాల వద్ద భాగం యొక్క పరిమాణాన్ని కొలుస్తుంది. మీరు భాగాన్ని బట్టి వేర్వేరు ఆకృతులను చూడాలని ఆశిస్తారు. ఎసి స్వీప్ యొక్క ప్రాముఖ్యత ఏమిటంటే, ఒకసారి నిర్మించిన తర్వాత సర్క్యూట్ సరిగ్గా పనిచేస్తుందని నిర్ధారించుకోవాలి. ప్రయోగశాలలో ఈ పరీక్షను నిర్వహించడానికి, వోట్ / విన్ను పౌన .పున్యాల పరిధిలో రికార్డ్ చేయండి. ఇన్స్ట్రుమెంటేషన్ యాంప్లిఫైయర్ కోసం మేము విస్తృత శ్రేణిని పొందడానికి 50 నుండి 1000 హెర్ట్జ్ వరకు పరీక్షించాము. నాచ్ ఫిల్టర్ కోసం, 60 హెర్ట్జ్ చుట్టూ భాగం ఎలా స్పందిస్తుందో మంచి ఆలోచన పొందడానికి మేము 10 నుండి 90 హెర్ట్జ్ వరకు పరీక్షించాము. తక్కువ పాస్ ఫిల్టర్ కోసం, సర్క్యూట్ ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు మరియు ఆగిపోయేటప్పుడు ఎప్పుడు స్పందిస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి 50 నుండి 500 హెర్ట్జ్ వరకు పరీక్షించాము.
దశ 5: ల్యాబ్‌వ్యూలో ECG సర్క్యూట్
తరువాత, మీరు ల్యాబ్‌వ్యూలో ఒక బ్లాక్ రేఖాచిత్రాన్ని సృష్టించాలనుకుంటున్నారు, అది A / D కన్వర్టర్ ద్వారా ECG సిగ్నల్‌ను అనుకరిస్తుంది మరియు కంప్యూటర్‌లో సిగ్నల్‌ను ప్లాట్ చేస్తుంది. మేము సగటు హృదయ స్పందన రేటును నిర్ణయించడం ద్వారా మా DAQ బోర్డు సిగ్నల్ యొక్క పారామితులను సెట్ చేయడం ద్వారా ప్రారంభించాము; మేము నిమిషానికి 60 బీట్లను ఎంచుకున్నాము. 1kHz పౌన frequency పున్యాన్ని ఉపయోగించి, తరంగ రూప ప్లాట్‌లో 2-3 ECG శిఖరాలను పొందటానికి సుమారు 3 సెకన్లు ప్రదర్శించాల్సిన అవసరం ఉందని మేము గుర్తించగలిగాము. మేము తగినంత ECG శిఖరాలను సంగ్రహించమని నిర్ధారించడానికి 4 సెకన్లు ప్రదర్శించాము. బ్లాక్ రేఖాచిత్రం ఇన్‌కమింగ్ సిగ్నల్‌ను చదువుతుంది మరియు పూర్తి హృదయ స్పందన ఎంత తరచుగా సంభవిస్తుందో తెలుసుకోవడానికి పీక్ డిటెక్షన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.
దశ 6: ఇసిజి మరియు హృదయ స్పందన రేటు
బ్లాక్ రేఖాచిత్రం నుండి కోడ్‌ను ఉపయోగించి, ECG తరంగ రూప పెట్టెలో కనిపిస్తుంది మరియు నిమిషానికి బీట్స్ దాని ప్రక్కన ప్రదర్శించబడతాయి. మీకు ఇప్పుడు పని చేసే హృదయ స్పందన మానిటర్ ఉంది! మిమ్మల్ని మీరు మరింతగా సవాలు చేయడానికి, మీ నిజ-సమయ హృదయ స్పందన రేటును ప్రదర్శించడానికి మీ సర్క్యూట్ మరియు ఎలక్ట్రోడ్లను ఉపయోగించటానికి ప్రయత్నించండి!
