LTSpice ব্যবহার করে সিমুলেটেড ইসিজি সিগন্যাল অধিগ্রহণ: 7 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

পাম্প করার হার্টের ক্ষমতা বৈদ্যুতিক সংকেতগুলির একটি কাজ। হৃদরোগের বিভিন্ন রোগ নির্ণয়ের জন্য চিকিৎসকরা এই সংকেতগুলো ইসিজিতে পড়তে পারেন। সিগন্যালটি একজন চিকিৎসকের দ্বারা সঠিকভাবে প্রস্তুত হওয়ার আগে, যদিও, এটি অবশ্যই সঠিকভাবে ফিল্টার এবং পরিবর্ধন করা আবশ্যক। এই গাইডে, আমি আপনাকে বলব কিভাবে ইসিজি সিগন্যালগুলিকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য একটি সার্কিট ডিজাইন করতে হয় এই সার্কিটটি ভেঙে দিয়ে তিনটি সহজ উপাদানগুলিতে বিভক্ত করা হয়েছে: একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার, একটি ব্যান্ড-পাস ফিল্টার এবং একটি খাঁজ ফিল্টার, কাঙ্ক্ষিত কাট-অফ সহ প্রকাশিত সাহিত্য এবং বর্তমান মডেল দ্বারা নির্ধারিত ফ্রিকোয়েন্সি এবং লাভ।

সরবরাহ:

এটি এলটিএসপাইস সিমুলেশনগুলির জন্য নির্দেশিত গাইড, তাই সার্কিটগুলির মডেল করার জন্য আপনার একমাত্র উপাদানই একটি এলটিএসপাইস অ্যাপ্লিকেশন। আপনি যদি একটি ইসিজি ওয়াভ ফাইল দিয়ে আপনার সার্কিট পরীক্ষা করতে চান, আমি এখানে আমার খুঁজে পেয়েছি।

ধাপ 1: একটি ব্যান্ড-পাস ফিল্টার ডিজাইন করা

সাধারণ ইসিজি সংকেতগুলির ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ 0.5-250 Hz। আপনি যদি এর পিছনে তত্ত্ব সম্পর্কে কৌতূহলী হন, তাহলে এখানে বা এখানে আরও পড়তে পড়ুন। এই গাইডের উদ্দেশ্যে, এর মানে হল যে আমরা সেই সব অঞ্চলে নয় এমন সবকিছু ফিল্টার করতে চাই। আমরা এটি একটি ব্যান্ড-পাস ফিল্টার দিয়ে করতে পারি। পোস্ট করা স্কিম্যাটিক-এ পোস্ট করা ভেরিয়েবলের উপর ভিত্তি করে, 1/(2*pi*R1*C1) এবং 1/(2*pi*R2*C2) রেঞ্জের মধ্যে ব্যান্ড-পাস ফিল্টার ফিল্টার। তারা (R2/R1) দ্বারা সংকেতকে বাড়িয়ে তোলে।

মানগুলি বেছে নেওয়া হয়েছিল যাতে ফ্রিকোয়েন্সি কাট অফ মানগুলি কাঙ্ক্ষিত ইসিজি সংকেত সীমার সাথে মিলিত হয় এবং লাভ 100 এর সমান হবে।

ধাপ 2: নচ ফিল্টার ডিজাইন করা

এখন যেহেতু আমরা ইসিজির সিগন্যাল ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জের মধ্যে সবকিছু ফিল্টার করে ফেলেছি, এখন তার পরিসরের মধ্যে শব্দ বিকৃতি ফিল্টার করার সময়। পাওয়ার-লাইন গোলমাল সবচেয়ে সাধারণ ইসিজি বিকৃতিগুলির মধ্যে একটি এবং এর ফ্রিকোয়েন্সি ~ 50 Hz। যেহেতু এটি ব্যান্ড-পাস পরিসরের মধ্যে, তাই এটি একটি নচ ফিল্টার দিয়ে বের করা যায়। সংযুক্ত স্কিম্যাটিক এর উপর ভিত্তি করে 1/(4*pi*R*C) মানের একটি কেন্দ্রের ফ্রিকোয়েন্সি সরিয়ে একটি খাঁজ ফিল্টার কাজ করে।

একটি প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটরের মান 50 Hz শব্দকে ফিল্টার করার জন্য বেছে নেওয়া হয়েছিল এবং তাদের মানগুলি একটি সংযুক্ত পরিকল্পনায় প্লাগ করা হয়েছিল। মনে রাখবেন যে এটি আরসি উপাদানগুলির একমাত্র সমন্বয় নয় যা কাজ করবে; আমি যা বেছে নিয়েছিলাম তা ছিল। নির্দ্বিধায় গণনা করুন এবং বিভিন্ন পছন্দ করুন!

ধাপ 3: যন্ত্র পরিবর্ধক ডিজাইন করা

একটি কাঁচা ইসিজি সিগন্যালও বাড়ানো দরকার। যদিও আমরা যখন সার্কিটটি তৈরি করি, তখন আমরা পরিবর্ধককে প্রথমে রাখব, ফিল্টারের পরে চিন্তাভাবনা করা সহজ। কারণ সার্কিটের সামগ্রিক লাভ আংশিকভাবে ব্যান্ড-পাস পরিবর্ধন দ্বারা নির্ধারিত হয় (একটি রিফ্রেশারের জন্য ধাপ 1 দেখুন)।

অধিকাংশ ইসিজি কমপক্ষে 100 ডিবি লাভ করে। একটি সার্কিটের dB লাভ 20*log | Vout / Vin | এর সমান। নোডাল বিশ্লেষণ দ্বারা প্রতিরোধী উপাদানগুলির ক্ষেত্রে একটি ভাউট/ভিন সমাধান করা যেতে পারে। আমাদের সার্কিটের জন্য, এটি একটি নতুন লাভ প্রকাশের দিকে পরিচালিত করে:

dB Gain = 20*log | (R2/R1)*(1+2*R/RG) |

R1 এবং R2 ব্যান্ড-পাস ফিল্টার (ধাপ 1) থেকে, এবং R এবং RG এই পরিবর্ধক থেকে উপাদান (সংযুক্ত পরিকল্পিত দেখুন)। 100 উৎপাদনের R/RG = 500 এর dB লাভের জন্য সমাধান। R = 50k ohms এবং RG = 100 ohms এর মান নির্বাচন করা হয়েছিল।

ধাপ 4: উপাদান পরীক্ষা

সমস্ত উপাদান আলাদাভাবে LTSpice এর এসি সুইপ অষ্টভ বিশ্লেষণ টুল দিয়ে পরীক্ষা করা হয়েছিল। প্রতি অক্টেভে 100 পয়েন্টের প্যারামিটার, 0.01 Hz প্রারম্ভিক ফ্রিকোয়েন্সি এবং 100k Hz শেষের ফ্রিকোয়েন্সি নির্বাচন করা হয়েছিল। আমি 1V এর একটি ইনপুট ভোল্টেজ প্রশস্ততা ব্যবহার করেছি, কিন্তু আপনি একটি ভিন্ন প্রশস্ততা করতে পারেন। এসি সুইপ থেকে গুরুত্বপূর্ণ গ্রহণযোগ্যতা হল ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত আউটপুটগুলির আকার।

এই পরীক্ষাগুলি ধাপ 1-3 এ সংযুক্ত পরীক্ষার অনুরূপ গ্রাফ তৈরি করা উচিত। যদি তারা না করে, আপনার প্রতিরোধক বা ক্যাপাসিটরের মানগুলি পুনরায় গণনার চেষ্টা করুন। এটাও সম্ভব যে আপনার সার্কিট রেল কারণ আপনি অপ amps পাওয়ার জন্য পর্যাপ্ত ভোল্টেজ প্রদান করছেন না। যদি আপনার R এবং C গণিত সঠিক হয়, তাহলে আপনি আপনার অপ amp (গুলি) কে যে ভোল্টেজ দিচ্ছেন তা বাড়ানোর চেষ্টা করুন।

ধাপ 5: সব একসাথে রাখা

এখন, আপনি সমস্ত উপাদান একসাথে রাখার জন্য প্রস্তুত। সাধারণত, পরিস্রাবণের আগে পরিবর্ধন করা হয়, তাই যন্ত্রের পরিবর্ধককে প্রথমে রাখা হয়েছিল। ব্যান্ড-পাস ফিল্টার সিগন্যালটিকে আরও বিস্তৃত করে, তাই এটি দ্বিতীয় স্থানে রাখা হয়েছিল, নচ ফিল্টারের আগে, যা বিশুদ্ধভাবে ফিল্টার করে। মোট সার্কিটটি একটি এসি সুইপ সিমুলেশনের মাধ্যমেও পরিচালিত হয়েছিল, যা ৫০-z০ হার্জের রেঞ্জ ব্যতীত 0.5 - 250 Hz এর মধ্যে পরিবর্ধনের সাথে প্রত্যাশিত ফলাফল তৈরি করেছিল।

ধাপ 6: ইসিজি সিগন্যাল ইনপুট করা এবং পরীক্ষা করা

আপনি এসি সুইপের পরিবর্তে ইসিজি সিগন্যাল দিয়ে সার্কিট সরবরাহ করতে আপনার ভোল্টেজের উৎস পরিবর্তন করতে পারেন। এটি করার জন্য, আপনাকে আপনার কাঙ্ক্ষিত ইসিজি সংকেত ডাউনলোড করতে হবে। আমি এখানে একটি শব্দ-উন্নত.wav ফাইল এবং একটি clean.txt ECG সংকেত খুঁজে পেয়েছি। কিন্তু আপনি হয়তো আরও ভাল খুঁজে পেতে পারেন।. Wav ফাইলের জন্য কাঁচা ইনপুট এবং আউটপুট সংযুক্ত দেখা যাবে। এটা বলা মুশকিল যে, নন-নয়েজ বর্ধিত ইসিজি সিগন্যাল একটি ভালো চেহারার আউটপুট দেবে কিনা। সংকেতের উপর নির্ভর করে, আপনার ফিল্টারের সীমানা কিছুটা সামঞ্জস্য করতে হতে পারে। ক্লিন-পাস সিগন্যাল আউটপুটও দেখা যায়।

ইনপুট পরিবর্তন করতে, আপনার ভোল্টেজ উৎস নির্বাচন করুন, PWL ফাইলের জন্য সেটিং নির্বাচন করুন এবং আপনার কাঙ্ক্ষিত ফাইল নির্বাচন করুন। আমি যে ফাইলটি ব্যবহার করেছি তা একটি.wav ফাইল ছিল, তাই আমাকে "PWL File =" থেকে "wavefile =" এ LTSpice নির্দেশক পাঠ্য পরিবর্তন করতে হবে।. Txt ফাইল ইনপুটের জন্য, আপনার PWL পাঠ্য যেমন আছে তেমন রাখা উচিত।

আউটপুটকে একটি আদর্শ ইসিজি সিগন্যালের সাথে তুলনা করলে দেখা যায় যে কম্পোনেন্ট-টুইকিংয়ের সাথে উন্নতির জন্য এখনও কিছু জায়গা আছে। যাইহোক, সোর্স ফাইলের আকৃতি এবং গোলমাল-বর্ধিত প্রকৃতির পরিপ্রেক্ষিতে, আমরা একটি পি-ওয়েভ, কিউআরএস এবং টি-ওয়েভ বের করতে পেরেছি তা একটি দুর্দান্ত প্রথম পদক্ষেপ। পরিষ্কার ইসিজি পাঠ্য ফাইলটি ফিল্টারের মধ্য দিয়ে পুরোপুরি পাস করতে সক্ষম হওয়া উচিত।

মনে রাখবেন কিভাবে আপনি এই ইসিজি ইনপুট সিগন্যাল ফলাফল ব্যাখ্যা করেন সাবধান। যদি আপনি শুধুমাত্র পরিষ্কার.txt ফাইল ব্যবহার করেন, তার মানে এই নয় যে আপনার সিস্টেম সঠিকভাবে একটি সিগন্যাল ফিল্টার করার জন্য কাজ করে - এর অর্থ কেবল এই যে গুরুত্বপূর্ণ ইসিজি উপাদানগুলি ফিল্টার করা হয় না। অন্যদিকে,.wav ফাইল সম্পর্কে আরও না জেনে, সোর্স ফাইলের কারণে ওয়েভ ইনভার্সন এবং বিজোড় আকারের কিনা বা অবাঞ্ছিত সিগন্যাল ফিল্টার করার ক্ষেত্রে কোন সমস্যা আছে কিনা তা বোঝা কঠিন।