কিভাবে একটি ইসিজি এবং হার্ট রেট ডিজিটাল মনিটর তৈরি করবেন: 6 টি ধাপ

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

একটি ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম (ইসিজি) হৃদস্পন্দনের বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপ পরিমাপ করে দেখায় যে হার্ট কত দ্রুত ধাক্কা খাচ্ছে এবং তার ছন্দও। একটি বৈদ্যুতিক প্ররোচনা রয়েছে, যা একটি তরঙ্গ নামেও পরিচিত, যা হৃদপিন্ডের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে হৃদস্পন্দনকে প্রতিটি বীট দিয়ে রক্ত বের করে দেয়। ডান এবং বাম অ্যাট্রিয়া প্রথম পি তরঙ্গ তৈরি করে এবং ডান এবং বাম নীচের ভেন্ট্রিকেলগুলি কিউআরএস জটিল করে তোলে। চূড়ান্ত টি তরঙ্গ বৈদ্যুতিক পুনরুদ্ধার থেকে বিশ্রাম অবস্থায় রয়েছে। ডাক্তাররা হৃদরোগ নির্ণয়ের জন্য ইসিজি সিগন্যাল ব্যবহার করে, তাই পরিষ্কার ছবি পাওয়া গুরুত্বপূর্ণ।

এই নির্দেশের লক্ষ্য হল একটি সার্কিটে একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার, নচ ফিল্টার এবং লো-পাস ফিল্টার একত্রিত করে একটি ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম (ইসিজি) সিগন্যাল অর্জন এবং ফিল্টার করা। তারপর সংকেতগুলি একটি A/D কনভার্টারের মাধ্যমে ল্যাবভিউতে যাবে এবং BPM- এ একটি রিয়েল-টাইম গ্রাফ এবং হার্টবিট তৈরি করবে।

"এটি একটি মেডিকেল ডিভাইস নয়। এটি শুধুমাত্র সিমুলেটেড সিগন্যাল ব্যবহার করে শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে। যদি এই সার্কিটটি বাস্তব ইসিজি পরিমাপের জন্য ব্যবহার করা হয়, দয়া করে সার্কিট এবং সার্কিট-টু-ইন্সট্রুমেন্ট সংযোগগুলি সঠিক বিচ্ছিন্নতা কৌশল ব্যবহার করছে কিনা তা নিশ্চিত করুন।"

ধাপ 1: একটি যন্ত্র পরিবর্ধক ডিজাইন করুন

একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন পরিবর্ধক তৈরি করতে, আমাদের 3 টি অ্যাম্প এবং 4 টি ভিন্ন প্রতিরোধক প্রয়োজন। একটি উপকরণ পরিবর্ধক আউটপুট তরঙ্গের লাভ বৃদ্ধি করে। এই ডিজাইনের জন্য, আমরা একটি ভাল সংকেত পেতে 1000V লাভের লক্ষ্য নিয়েছি। উপযুক্ত প্রতিরোধক গণনা করতে নিম্নলিখিত সমীকরণগুলি ব্যবহার করুন যেখানে K1 এবং K2 লাভ।

পর্যায় 1: K1 = 1 + (2R2/R1)

পর্যায় 2: K2 = -(R4/R3)

এই ডিজাইনের জন্য, R1 = 20.02Ω, R2 = R4 = 10kΩ, R3 = 10Ω ব্যবহার করা হয়েছিল।

ধাপ 2: একটি নচ ফিল্টার ডিজাইন করুন

দ্বিতীয়ত, আমাদের অবশ্যই একটি অপ amp, প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটার ব্যবহার করে একটি খাঁজ ফিল্টার তৈরি করতে হবে। এই কম্পোনেন্টের উদ্দেশ্য হল 60 Hz এ শব্দ ফিল্টার করা। আমরা ঠিক 60 Hz এ ফিল্টার করতে চাই, তাই এই ফ্রিকোয়েন্সিটির নীচে এবং উপরে সবকিছু পাস হবে, কিন্তু তরঙ্গাকৃতির প্রশস্ততা 60 Hz এ সর্বনিম্ন হবে। ফিল্টারের প্যারামিটার নির্ধারণ করার জন্য, আমরা 1 এর একটি লাভ এবং 8 এর একটি গুণমান ফ্যাক্টর ব্যবহার করেছি। Q হল গুণগত গুণক, w = 2*pi*f, f হল কেন্দ্রের ফ্রিকোয়েন্সি (Hz), B হল ব্যান্ডউইথ (rad/sec), এবং wc1 এবং wc2 হল cutoff ফ্রিকোয়েন্সি (rad/sec)।

R1 = 1/(2QwC)

R2 = 2Q/(wC)

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

প্রশ্ন = w/বি

B = wc2 - wc1

ধাপ 3: লো-পাস ফিল্টার ডিজাইন করুন

এই উপাদানটির উদ্দেশ্য হল একটি নির্দিষ্ট কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি (ডব্লিউসি) এর উপরে ফ্রিকোয়েন্সিগুলি ফিল্টার করা, মূলত সেগুলি অতিক্রম করার অনুমতি দেয় না। আমরা একটি ইসিজি সিগন্যাল (150 Hz) পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত গড় ফ্রিকোয়েন্সি এর খুব কাছাকাছি কাটা এড়াতে 250 Hz ফ্রিকোয়েন্সি তে ফিল্টার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। এই উপাদানটির জন্য আমরা যে মানগুলি ব্যবহার করব তা গণনা করতে, আমরা নিম্নলিখিত সমীকরণগুলি ব্যবহার করব:

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

C2 = 10/cutoff ফ্রিকোয়েন্সি (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)

আমরা লাভকে 1 হিসাবে সেট করব, তাই R3 একটি ওপেন সার্কিট (কোন প্রতিরোধক নয়) এবং R4 একটি শর্ট সার্কিট (কেবল একটি তার) হয়ে যায়।

ধাপ 4: সার্কিট পরীক্ষা করুন

ফিল্টারের কার্যকারিতা নির্ধারণের জন্য প্রতিটি কম্পোনেন্টের জন্য একটি এসি সুইপ করা হয়। এসি সুইপ বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে উপাদানটির মাত্রা পরিমাপ করে। আপনি উপাদানটির উপর নির্ভর করে বিভিন্ন আকার দেখতে আশা করেন। এসি সুইপের গুরুত্ব হল সার্কিটটি একবার তৈরী হয়েছে কিনা তা নিশ্চিত করা। ল্যাবে এই পরীক্ষাটি করার জন্য, ফ্রিকোয়েন্সিগুলির একটি পরিসরে কেবল ভাউট/ভিন রেকর্ড করুন। ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ারের জন্য আমরা বিস্তৃত পরিসর পেতে 50 থেকে 1000 Hz পর্যন্ত পরীক্ষা করেছি। খাঁজ ফিল্টারের জন্য, আমরা 10 থেকে 90 Hz পর্যন্ত পরীক্ষা করেছিলাম যে উপাদানটি 60 Hz এর কাছাকাছি কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায় তার একটি ভাল ধারণা পেতে। নিম্ন পাস ফিল্টারের জন্য, আমরা 50 থেকে 500 Hz পর্যন্ত পরীক্ষা করেছিলাম যে সার্কিটটি কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায় এবং যখন এটি থামানোর জন্য বোঝায় তখন কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায়।

ধাপ 5: ল্যাবভিউতে ইসিজি সার্কিট

এর পরে, আপনি ল্যাবভিউতে একটি ব্লক ডায়াগ্রাম তৈরি করতে চান যা A/D কনভার্টারের মাধ্যমে ইসিজি সিগন্যাল অনুকরণ করে এবং তারপর কম্পিউটারে সিগন্যাল প্লট করে। আমরা আমাদের DAQ বোর্ড সিগন্যালের প্যারামিটার নির্ধারণ করে শুরু করেছিলাম যে আমরা কি গড় হার্ট রেট আশা করছি; আমরা প্রতি মিনিটে 60 বিট বেছে নিয়েছি। তারপর 1kHz এর ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে, আমরা নির্ধারণ করতে সক্ষম হয়েছি যে তরঙ্গাকৃতি প্লটে 2-3 ECG শিখর অর্জন করতে আমাদের প্রায় 3 সেকেন্ড প্রদর্শন করতে হবে। আমরা পর্যাপ্ত ইসিজি শিখর ক্যাপচার করতে 4 সেকেন্ড প্রদর্শন করেছি। ব্লক ডায়াগ্রাম ইনকামিং সিগন্যাল পড়বে এবং পিক ডিটেকশন ব্যবহার করবে কতবার পূর্ণ হার্ট বিট হচ্ছে তা নির্ধারণ করতে।

ধাপ 6: ইসিজি এবং হার্ট রেট

ব্লক ডায়াগ্রাম থেকে কোড ব্যবহার করে, ইসিজি তরঙ্গাকৃতি বাক্সে উপস্থিত হবে এবং প্রতি মিনিটে বিটগুলি তার পাশে প্রদর্শিত হবে। আপনার এখন একটি কার্যকরী হার্ট রেট মনিটর আছে! নিজেকে আরও বেশি চ্যালেঞ্জ করার জন্য, আপনার রিয়েল-টাইম হার্ট রেট প্রদর্শন করতে আপনার সার্কিট এবং ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করে দেখুন!