स्वचालित ईसीजी सर्किट मॉडल: 4 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:18

इस परियोजना का लक्ष्य कई घटकों के साथ एक सर्किट मॉडल बनाना है जो आने वाले ईसीजी सिग्नल को पर्याप्त रूप से बढ़ा और फ़िल्टर कर सकता है। तीन घटकों को व्यक्तिगत रूप से तैयार किया जाएगा: एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर, एक सक्रिय नॉच फिल्टर और एक निष्क्रिय बैंडपास फिल्टर। उन्हें अंतिम ईसीजी सर्किट मॉडल बनाने के लिए जोड़ा जाएगा। सभी सर्किट मॉडलिंग और परीक्षण एलटीस्पाइस में आयोजित किए जा रहे थे, लेकिन अन्य सर्किट सिमुलेशन प्रोग्राम भी काम करेंगे।

चरण 1: इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर

यह पूर्ण ईसीजी मॉडल का पहला घटक होगा। इसका उद्देश्य आने वाले ईसीजी सिग्नल को बढ़ाना है, जिसमें शुरू में बहुत कम वोल्टेज होगा। मैंने ऑप-एम्प्स और प्रतिरोधक घटकों को इस तरह से उपयोग करना चुना जिससे 1000 का लाभ हो। पहली छवि एलटीस्पाइस में मॉडलिंग किए गए इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर डिज़ाइन को दिखाती है। दूसरी छवि प्रासंगिक समीकरण दिखाती है और गणना की जाती है। एक बार पूरी तरह से मॉडलिंग करने के बाद, ७५ हर्ट्ज पर १ एमवी के साइनसोइडल इनपुट सिग्नल का क्षणिक विश्लेषण एलटीस्पाइस में १००० के लाभ की पुष्टि करने के लिए किया गया था। तीसरी छवि इस विश्लेषण के परिणाम दिखाती है।

चरण 2: सक्रिय पायदान फ़िल्टर

यह पूर्ण ईसीजी मॉडल का दूसरा घटक होगा। इसका उद्देश्य 60 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ संकेतों को क्षीण करना है, जो एसी लाइन वोल्टेज हस्तक्षेप की आवृत्ति है। यह ईसीजी संकेतों को विकृत करता है, और आमतौर पर सभी नैदानिक सेटिंग्स में मौजूद होता है। मैंने ट्विन-टी नॉच फिल्टर कॉन्फ़िगरेशन में प्रतिरोधक और कैपेसिटिव घटकों के साथ एक ऑप-एम्प को संयोजित करने का उपयोग करना चुना। पहली छवि LTspice में बनाए गए नॉच फ़िल्टर डिज़ाइन को दिखाती है। दूसरी छवि प्रासंगिक समीकरण दिखाती है और गणना की जाती है। एक बार पूरी तरह से मॉडलिंग करने के बाद, ६० हर्ट्ज पर एक पायदान की पुष्टि करने के लिए एलटीस्पाइस में १ हर्ट्ज - १०० किलोहर्ट्ज़ से १ वी के साइनसोइडल इनपुट सिग्नल का एसी स्वीप किया गया था। तीसरी छवि इस विश्लेषण के परिणाम दिखाती है। प्रत्याशित परिणामों की तुलना में सिमुलेशन परिणामों में मामूली भिन्नता इस सर्किट के प्रतिरोधक और कैपेसिटिव घटकों की गणना करते समय किए गए गोलाई के कारण होने की संभावना है।

चरण 3: निष्क्रिय बैंडपास फ़िल्टर

यह पूर्ण ईसीजी मॉडल का तीसरा घटक होगा। इसका उद्देश्य उन संकेतों को फ़िल्टर करना है जो 0.05 हर्ट्ज - 250 हर्ट्ज की सीमा के भीतर नहीं हैं, क्योंकि यह एक विशिष्ट वयस्क ईसीजी की सीमा है। मैंने कंबाइन रेसिस्टिव और कैपेसिटिव कंपोनेंट्स का इस्तेमाल करना चुना ताकि हाई पास कटऑफ 0.05 हर्ट्ज और लो पास कटऑफ 250 हर्ट्ज हो। पहली छवि एलटीस्पाइस में मॉडलिंग किए गए निष्क्रिय बैंडपास फ़िल्टर डिज़ाइन को दिखाती है। दूसरी छवि प्रासंगिक समीकरण दिखाती है और गणना की जाती है। एक बार पूरी तरह से मॉडलिंग करने के बाद, उच्च और निम्न पास कटऑफ आवृत्तियों की पुष्टि करने के लिए एलटीस्पाइस में 0.01 हर्ट्ज - 100 किलोहर्ट्ज़ से 1 वी के साइनसॉइडल इनपुट सिग्नल का एसी स्वीप किया गया था। तीसरी छवि इस विश्लेषण के परिणाम दिखाती है। प्रत्याशित परिणामों की तुलना में सिमुलेशन परिणामों में मामूली भिन्नता इस सर्किट के प्रतिरोधक और कैपेसिटिव घटकों की गणना करते समय किए गए गोलाई के कारण होने की संभावना है।

चरण 4: सर्किट घटकों का संयोजन

अब जब सभी घटकों को व्यक्तिगत रूप से डिजाइन और परीक्षण किया गया है, तो उन्हें श्रृंखला में उस क्रम में जोड़ा जा सकता है जिस क्रम में वे बनाए गए थे। इसका परिणाम एक पूर्ण ईसीजी सर्किट मॉडल में होता है जिसमें पहले सिग्नल 1000x को बढ़ाने के लिए एक इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर होता है। फिर, 60 हर्ट्ज एसी लाइन वोल्टेज शोर को खत्म करने के लिए एक नॉच फिल्टर का उपयोग किया जाता है। अंत में, बैंडपास फ़िल्टर उस सिग्नल को गुजरने की अनुमति नहीं देता है जो एक विशिष्ट वयस्क ईसीजी (0.05 हर्ट्ज - 250 हर्ट्ज) की सीमा से बाहर है। एक बार संयुक्त होने पर, जैसा कि पहली छवि में दिखाया गया है, एलटीस्पाइस में एक क्षणिक विश्लेषण और पूर्ण एसी स्वीप 1 एमवी (साइनसॉइडल) के इनपुट वोल्टेज के साथ आयोजित किया जा सकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि घटक प्रत्याशित रूप से एक साथ काम करते हैं। दूसरी छवि क्षणिक विश्लेषण परिणामों को प्रदर्शित करती है, जो 1 एमवी से ~ 0.85 वी तक सिग्नल प्रवर्धन दिखाती है। इसका मतलब यह है कि या तो पायदान या बैंडपास फ़िल्टर घटक सिग्नल को थोड़ा क्षीण कर देते हैं, क्योंकि इसे इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर द्वारा शुरू में 1000x बढ़ाया गया है। तीसरी छवि एसी स्वीप परिणाम प्रदर्शित करती है। यह बोड प्लॉट उच्च और निम्न पास कटऑफ दिखाता है जो व्यक्तिगत रूप से परीक्षण किए जाने पर बैंडपास फ़िल्टर के बोड प्लॉट से मेल खाते हैं। लगभग 60 हर्ट्ज़ के आसपास हल्की डिप भी है, जो कि अवांछित शोर को दूर करने के लिए नॉच फ़िल्टर काम कर रहा है।