একটি বেসিক ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রামের অ্যাকুইজিশন, এমপ্লিফিকেশন এবং ফিল্টারিং সার্কিট ডিজাইন: Ste টি ধাপ

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

এই নির্দেশনাটি সম্পূর্ণ করার জন্য, কেবলমাত্র প্রয়োজনীয় জিনিসগুলি হল একটি কম্পিউটার, ইন্টারনেট অ্যাক্সেস এবং কিছু সিমুলেশন সফ্টওয়্যার। এই ডিজাইনের উদ্দেশ্যে, সমস্ত সার্কিট এবং সিমুলেশন LTspice XVII তে চালানো হবে। এই সিমুলেশন সফ্টওয়্যারটিতে 1, 000 এরও বেশি উপাদানগুলির লাইব্রেরি রয়েছে যা সার্কিট তৈরি করা খুব সহজ করে তোলে। যেহেতু এই সার্কিটগুলি সাধারণীকরণ করা হবে, তাই "ইউনিভার্সালঅপ্যাম্প 2" প্রতিটি উদাহরণের জন্য ব্যবহার করা হবে যেখানে একটি অপ-এমপ প্রয়োজন। উপরন্তু, প্রতিটি অপ -amp একটি +15V এবং -15V পাওয়ার সাপ্লাই দ্বারা চালিত ছিল। এই বিদ্যুৎ সরবরাহ কেবল অপ-এমপিকে শক্তি দেয় না বরং আউটপুট ভোল্টেজকে ক্লিপ করে যদি এটি দুটি চরমের মধ্যে পৌঁছায়।

ধাপ 1: যন্ত্র পরিবর্ধক নকশা

সংকেত অর্জিত হওয়ার পরে, এটি গণনা এবং ফিল্টার করার জন্য এটিকে বাড়ানো দরকার। ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রামের জন্য, পরিবর্ধনের সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতি হল যন্ত্র পরিবর্ধক। পূর্বোক্ত হিসাবে, পরিবর্ধন সার্কিটের ক্ষেত্রে ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের অনেক সুবিধা রয়েছে, সবচেয়ে বড় ইনপুট ভোল্টেজের মধ্যে উচ্চ প্রতিবন্ধকতা। এই সার্কিটটি নির্মাণের জন্য, op টি অপ-এম্পস সাতটি প্রতিরোধকের সাথে ব্যবহার করা হয়েছিল, যার মধ্যে ছয়টি প্রতিরোধকের মাত্রা সমান। বেশিরভাগ ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রামের লাভ ইনপুট সিগন্যাল 1000x এর কাছাকাছি [1]। একটি উপকরণ পরিবর্ধক লাভের সমীকরণ নিম্নরূপ: লাভ = 1 + (2 * R1/R2) * (R7/R6)। সরলতার জন্য, প্রতিটি প্রতিরোধককে 1000 ওহম বলে ধরে নেওয়া হয়েছিল, আর 2 ছাড়া, যা 2 ওহম হিসাবে নির্ধারিত হয়েছিল। এই মানগুলি ইনপুট ভোল্টেজের চেয়ে 1001 গুণ বড় লাভ দেয়। এই লাভটি আরও বিশ্লেষণের জন্য অর্জিত সংকেতগুলিকে বাড়ানোর জন্য যথেষ্ট। যাইহোক, সমীকরণ ব্যবহার করে, লাভ তাদের সার্কিট ডিজাইনের জন্য যা ইচ্ছা তা হতে পারে।

ধাপ 2: ব্যান্ড পাস ফিল্টার ডিজাইন

একটি ব্যান্ডপাস ফিল্টার একটি উচ্চ পাস ফিল্টার এবং একটি কম পাস ফিল্টার যা সাধারণত একটি op-amp এর সাথে সমন্বয় করে কাজ করে যা পাসব্যান্ড নামে পরিচিত। একটি পাসব্যান্ড হল এমন একটি ফ্রিকোয়েন্সি যা উপরের এবং নীচের সবগুলি প্রত্যাখ্যান করার সময় পাস করতে পারে। শিল্প মান বলছে যে একটি আদর্শ ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রামে 0.5 Hz থেকে 150 Hz [2] পর্যন্ত একটি পাসব্যান্ড থাকতে হবে। এই বড় পাসব্যান্ডটি নিশ্চিত করে যে হৃদয় থেকে সমস্ত বৈদ্যুতিক সংকেত রেকর্ড করা হয়েছে এবং এর কোনটিই ফিল্টার করা হয়নি। একইভাবে, এই পাসব্যান্ড সিগন্যালে হস্তক্ষেপ করতে পারে এমন কোনো ডিসি অফসেট প্রত্যাখ্যান করে। এটি ডিজাইন করার জন্য, নির্দিষ্ট প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটারগুলিকে বেছে নিতে হবে যাতে উচ্চ পাস কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি 0.5 Hz এবং নিম্ন পাস cutoff ফ্রিকোয়েন্সি 150 Hz হয়। উচ্চ পাস এবং নিম্ন পাস ফিল্টারের জন্য কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি সমীকরণ নিম্নরূপ: Fc = 1/(2*pi*RC)। আমার গণনার জন্য, একটি নির্বিচারে প্রতিরোধক নির্বাচন করা হয়েছিল, তারপর সমীকরণ 4 ব্যবহার করে, একটি ক্যাপাসিটরের মান গণনা করা হয়েছিল। অতএব, উচ্চ পাস ফিল্টারের একটি প্রতিরোধক মান থাকবে 100, 000 ওহম এবং একটি ক্যাপাসিটরের মান 3.1831 মাইক্রোফারড। একইভাবে, নিম্ন পাস ফিল্টারের একটি প্রতিরোধক মান 100, 000 ohms এবং একটি ক্যাপাসিটরের মান 10.61 ন্যানো-ফ্যারাড থাকবে। সমন্বিত মান সহ ব্যান্ডপাস ফিল্টারের একটি চিত্র দেখানো হয়েছে।

ধাপ 3: নচ ফিল্টার ডিজাইন

একটি খাঁজ ফিল্টার মূলত একটি ব্যান্ডপাস ফিল্টারের বিপরীত। একটি উচ্চ পাসের পরে একটি নিম্ন পাসের পরিবর্তে, এটি একটি নিম্ন পাসের পরে একটি উচ্চ পাস, অতএব, আপনি মূলত একটি ছোট শব্দকে বাদ দিতে পারেন। ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রামের নচ ফিল্টারের জন্য, একটি টুইন-টি খাঁজ ফিল্টার ডিজাইন ব্যবহার করা হয়েছিল। এই নকশাটি একটি কেন্দ্র ফ্রিকোয়েন্সি ফিল্টার করার অনুমতি দেয় এবং একটি বড় মানের ফ্যাক্টর প্রদান করে। এই ক্ষেত্রে, পরিত্রাণ পেতে কেন্দ্র ফ্রিকোয়েন্সি 60 Hz ছিল। সমীকরণ 4 ব্যবহার করে, প্রতিরোধক মানগুলি 0.1 মাইক্রোফার্ডের প্রদত্ত ক্যাপাসিটরের মান ব্যবহার করে গণনা করা হয়েছিল। একটি 60 Hz স্টপ ব্যান্ডের জন্য গণিত প্রতিরোধক মান ছিল 26, 525 ohms। তারপর R5 কে R3 এবং R4 এর calculated হিসাবে গণনা করা হয়েছিল। C3 কে C1 এবং C2 [3] এর জন্য নির্বাচিত মানের দ্বিগুণ হিসাবেও গণনা করা হয়েছিল। R1 এবং R2 এর জন্য নির্বিচারে প্রতিরোধক নির্বাচন করা হয়েছিল।

ধাপ 4: কম্বিনেশন সার্কিট

জাল ব্যবহার করে, এই উপাদানগুলিকে একসঙ্গে ধারাবাহিকভাবে স্থাপন করা হয়েছিল এবং সম্পূর্ণ সার্কিটের চিত্রটি চিত্রিত করা হয়েছে। স্প্রিঙ্গার সায়েন্স দ্বারা প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্র অনুসারে, যখন পুরো সার্কিটটি সেট আপ করা হয় তখন ইসিজি সার্কিটের একটি গ্রহণযোগ্য লাভ প্রায় 70 ডিবি হওয়া উচিত [4]।

ধাপ 5: পুরো সার্কিট পরীক্ষা করা

যখন সমস্ত উপাদান একটি সিরিজে রাখা হয়েছিল, তখন নকশাটির বৈধতা প্রয়োজন ছিল। এই সার্কিটটি পরীক্ষা করে, সমস্ত উপাদান একত্রে কাজ করছে কিনা তা নির্ধারণের জন্য একটি ক্ষণস্থায়ী এবং এসি সুইপ উভয়ই পরিচালিত হয়েছিল। যদি এইরকম হয়, ক্ষণস্থায়ী আউটপুট ভোল্টেজ এখনও 1000x ইনপুট ভোল্টেজ হবে। একইভাবে, যখন এসি সুইপ করা হয়েছিল, তখন একটি ব্যান্ড-পাস ফিল্টার বোড প্লট 60 Hz এ একটি খাঁজ সহ প্রত্যাশিত হবে। চিত্রিত চিত্রগুলির দিকে তাকিয়ে, এই সার্কিটটি সেই দুটি লক্ষ্যই সফলভাবে সম্পন্ন করতে সক্ষম হয়েছিল। আরেকটি পরীক্ষা ছিল নচ ফিল্টারের দক্ষতা দেখা। এটি পরীক্ষা করার জন্য, একটি 60 Hz সংকেত সার্কিটের মাধ্যমে পাস করা হয়েছিল। চিত্র হিসাবে, এই আউটপুটটির মাত্রা ইনপুটের চেয়ে মাত্র 5x বেশি ছিল, 1000x এর তুলনায় যখন ফ্রিকোয়েন্সি পাসব্যান্ডের মধ্যে থাকে।

ধাপ 6: সম্পদ:

[1] “ইসিজি পরিমাপ ব্যবস্থা,” কলম্বিয়া.ডু, ২০২০। 2020)।

[2] এল জি তেরেশচেনকো এবং এম। 48, না। 6, পিপি। 933-937, 2015, doi: 10.1016/j.jelectrocard.2015.08.034।

[3] "ব্যান্ড স্টপ ফিল্টারগুলিকে রিজেক্ট ফিল্টার বলা হয়," বেসিক ইলেকট্রনিক্স টিউটোরিয়াল, মে 22, 2018।

[4] এন.গুলার এবং ইউ। 30, এপ্রিল 2005, doi: 10.1007/s10916-005-7980-5।