একটি ইসিজি ডিজিটাল মনিটর এবং সার্কিট ডিজাইন করা: 5 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:02

এটি একটি চিকিৎসা যন্ত্র নয়। এটি কেবলমাত্র সিমুলেটেড সিগন্যাল ব্যবহার করে শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে। যদি সত্যিকারের ইসিজি পরিমাপের জন্য এই সার্কিটটি ব্যবহার করেন, দয়া করে সার্কিট এবং সার্কিট-টু-ইন্সট্রুমেন্ট সংযোগগুলি সঠিক বিচ্ছিন্নতা কৌশলগুলি ব্যবহার করছে তা নিশ্চিত করুন।

এই প্রকল্পের লক্ষ্য হল একটি সার্কিট তৈরি করা যা একটি ইসিজি সিগন্যালকে সম্প্রসারিত এবং ফিল্টার করতে পারে, যা ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম নামেও পরিচিত। হার্ট রেট এবং হার্ট রিদম নির্ধারণের জন্য একটি ইসিজি ব্যবহার করা যেতে পারে, কারণ এটি কার্ডিয়াক চক্রের বিভিন্ন পর্যায়ে হার্টের বিভিন্ন অংশের মধ্য দিয়ে যাওয়া বৈদ্যুতিক সংকেত সনাক্ত করতে সক্ষম। এখানে আমরা ইসিজি পরিবর্ধন এবং ফিল্টার করার জন্য একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার, নচ ফিল্টার এবং লো পাস ফিল্টার ব্যবহার করি। তারপরে, ল্যাবভিউ ব্যবহার করে, প্রতি মিনিটে বিট গণনা করা হয় এবং ইসিজির একটি গ্রাফিকাল উপস্থাপনা প্রদর্শিত হয়। সমাপ্ত পণ্য উপরে দেখা যাবে।

ধাপ 1: যন্ত্র পরিবর্ধক

ইন্সট্রুমেন্টেশন পরিবর্ধক জন্য প্রয়োজনীয় লাভ 1000 V/V। এটি ইনকামিং সিগন্যালের পর্যাপ্ত পরিবর্ধনের অনুমতি দেবে যা অনেক ছোট। ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার দুটি ভাগে বিভক্ত, স্টেজ 1 এবং স্টেজ 2. প্রতিটি স্টেজ (কে) এর লাভ একই হওয়া উচিত, যাতে একসঙ্গে গুণ করলে, লাভ 1000 এর কাছাকাছি হয়।

K1 = 1 + ((2*R2)/R1)

K2 = -R4/R3

এই সমীকরণগুলি থেকে, R1, R2, R3, এবং R4 এর মান পাওয়া গেছে। ছবিতে দেখা সার্কিটটি তৈরি করতে, তিনটি uA741 অপারেশনাল এম্প্লিফায়ার এবং প্রতিরোধক ব্যবহার করা হয়েছিল। অপ amps একটি ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই থেকে 15V দিয়ে চালিত হয়। ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের ইনপুট একটি ফাংশন জেনারেটরের সাথে সংযুক্ত ছিল এবং আউটপুটটি অসিলোস্কোপের সাথে সংযুক্ত ছিল। তারপরে, একটি এসি সুইপ নেওয়া হয়েছিল, এবং ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার লাভ পাওয়া গিয়েছিল, যা উপরের "ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার লাভ" প্লটে দেখা যায়। অবশেষে, সার্কিটটি ল্যাবভিউতে পুনরায় তৈরি করা হয়েছিল, যেখানে লাভের একটি সিমুলেশন চালানো হয়েছিল, যেমনটি উপরের কালো চক্রান্তে দেখা যায়। ফলাফল নিশ্চিত করেছে যে সার্কিট সঠিকভাবে কাজ করেছে।

ধাপ 2: নচ ফিল্টার

নচ ফিল্টার 60 Hz এ ঘটে যাওয়া শব্দ দূর করতে ব্যবহৃত হয়। নীচের সমীকরণগুলি ব্যবহার করে উপাদানগুলির মান গণনা করা যেতে পারে। 8 এর একটি গুণগত গুণক (Q) ব্যবহার করা হয়েছিল। উপলব্ধ ক্যাপাসিটারগুলি দিয়ে সি নির্বাচন করা হয়েছিল।

R1 = 1/(2*Q*ω*C)

R2 = 2*Q/(ω*C)

R3 = (R1*R2)/(R1+R2)

প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটরের মান পাওয়া গিয়েছিল এবং উপরের সার্কিটটি নির্মিত হয়েছিল, গণনা করা মানগুলি সেখানে দেখা যায়। অপারেশনাল এম্প্লিফায়ারটি একটি ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই দ্বারা চালিত ছিল, একটি ফাংশন জেনারেটরের সাথে সংযুক্ত ইনপুট এবং একটি অসিলোস্কোপের আউটপুট। একটি এসি সুইপ চালানোর ফলে উপরের "নচ ফিল্টার এসি সুইপ" প্লটটি দেখা যায়, যা দেখায় যে 60 Hz এর ফ্রিকোয়েন্সি সরানো হয়েছে। এটি নিশ্চিত করার জন্য, একটি ল্যাবভিউ সিমুলেশন চালানো হয়েছিল যা ফলাফলগুলি নিশ্চিত করেছিল।

ধাপ 3: নিম্ন পাস ফিল্টার

একটি দ্বিতীয় অর্ডার বাটারওয়ার্থ কম পাস ফিল্টার ব্যবহার করা হয়, 250Hz এর একটি কাটা বন্ধ ফ্রিকোয়েন্সি সঙ্গে। প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটরের মানগুলির সমাধান করার জন্য, নীচের সমীকরণগুলি ব্যবহার করা হয়েছিল। এই সমীকরণের জন্য, Hz এর কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সিটি রাড/সেকেন্ডে পরিবর্তন করা হয়েছিল, যা 1570.8 পাওয়া গেছে। K = 1 এর একটি লাভ ব্যবহার করা হয়েছিল। A এবং b এর মান যথাক্রমে 1.414214 এবং 1 সরবরাহ করা হয়েছিল।

R1 = 2 / (wc (a C2 + sqrt (a^2 + 4 b (K - 1)) C2^2 - 4 b C1 C2))

R2 = 1/ (b C1 C2 R1 wc^2)

R3 = K (R1 + R2) / (K - 1)

R4 = K (R1 + R2)

C1 = (C2 (a^2 + 4 b (K-1)) / (4 b)

C2 = (10 / fc)

একবার মান গণনা করা হলে, সার্কিটটি মানগুলির সাথে নির্মিত হয়েছিল, যা উপরের চিত্রগুলির মধ্যে একটিতে দেখা যায়। এটি লক্ষ্য করা উচিত যে যেহেতু 1 এর একটি লাভ ব্যবহার করা হয়েছিল, R3 একটি ওপেন সার্কিট দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল এবং R4 একটি শর্ট সার্কিট দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল। একবার সার্কিট একত্রিত করা হয়েছিল, তারপর অপ amp একটি ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই থেকে 15V দিয়ে চালিত হয়েছিল। অন্যান্য উপাদানগুলির মতো, ইনপুট এবং আউটপুট যথাক্রমে একটি ফাংশন জেনারেটর এবং একটি অসিলোস্কোপের সাথে সংযুক্ত ছিল। এসি সুইপের একটি প্লট তৈরি করা হয়েছে, যা উপরের "লো পাস ফিল্টার এসি সুইপ" -এ দেখা গেছে। সার্কিটের ল্যাবভিউ সিমুলেশনে কালো রঙের প্লট, আমাদের ফলাফল নিশ্চিত করে।

ধাপ 4: ল্যাবভিউ

ছবিতে দেখানো LabVIEW প্রোগ্রামটি প্রতি মিনিটে বিট গণনা করতে এবং ইনপুট ইসিজির একটি চাক্ষুষ উপস্থাপনা প্রদর্শন করতে ব্যবহৃত হয়। DAQ সহকারী ইনপুট সংকেত অর্জন করে এবং নমুনা পরামিতি সেট করে। তরঙ্গাকৃতি গ্রাফ তারপর ব্যবহারকারীর কাছে প্রদর্শনের জন্য UI- তে DAQ প্রাপ্ত ইনপুট প্লট করে। ইনপুট ডেটাতে একাধিক বিশ্লেষণ করা হয়। সর্বাধিক/ন্যূনতম শনাক্তকারী ব্যবহার করে ইনপুট ডেটার সর্বোচ্চ মান পাওয়া যায় এবং পিক ডিটেকশন ব্যবহার করে চূড়া সনাক্ত করার পরামিতি সেট করা হয়। চূড়ার অবস্থানের একটি সূচক অ্যারে ব্যবহার করে, টাইম কম্পোনেন্টে পরিবর্তন দ্বারা প্রদত্ত সর্বাধিক মানগুলির মধ্যে সময়, এবং বিভিন্ন গাণিতিক ক্রিয়াকলাপ, বিপিএম গণনা করা হয় এবং সংখ্যাসূচক আউটপুট হিসাবে প্রদর্শিত হয়।

ধাপ 5: সম্পূর্ণ সার্কিট

একবার সমস্ত উপাদান সংযুক্ত হয়ে গেলে, সম্পূর্ণ সিস্টেমটি একটি সিমুলেটেড ইসিজি সংকেত দিয়ে পরীক্ষা করা হয়েছিল। তারপরে, পূর্বোক্ত ল্যাবভিউ প্রোগ্রামের মাধ্যমে প্রদর্শিত ফলাফলের সাথে একটি মানব ইসিজি ফিল্টার এবং পরিবর্ধনের জন্য সার্কিটটি ব্যবহার করা হয়েছিল। ইলেক্ট্রোডগুলি ডান কব্জি, বাম কব্জি এবং বাম গোড়ালির সাথে সংযুক্ত ছিল। বাম কব্জি এবং ডান কব্জি যন্ত্রের পরিবর্ধকের ইনপুটগুলির সাথে সংযুক্ত ছিল, যখন বাম গোড়ালি মাটির সাথে সংযুক্ত ছিল। লো-পাস ফিল্টারের আউটপুট তখন DAQ সহকারীর সাথে সংযুক্ত ছিল। আগে থেকে একই LabView ব্লক ডায়াগ্রাম ব্যবহার করে, প্রোগ্রামটি চালানো হয়েছিল। মানুষের ইসিজি অতিক্রম করার সাথে সাথে, সম্পূর্ণ সিস্টেমের আউটপুট থেকে একটি পরিষ্কার এবং স্থিতিশীল সংকেত দেখা যায়, যা উপরের ছবিতে দেখা যায়।