ईसीजी और हृदय गति मॉनिटर: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम, जिसे ईसीजी भी कहा जाता है, एक ऐसा परीक्षण है जो मानव हृदय की विद्युत गतिविधि का पता लगाता है और रिकॉर्ड करता है। यह हृदय गति और हृदय के प्रत्येक भाग से गुजरने वाले विद्युत आवेगों की शक्ति और समय का पता लगाता है, जो हृदय की समस्याओं जैसे कि दिल के दौरे और अतालता की पहचान करने में सक्षम है। अस्पतालों में ईसीजी में छाती, हाथ और पैरों की त्वचा पर बारह इलेक्ट्रोड शामिल होते हैं। इस अट्रैक्टिव में, हम केवल तीन इलेक्ट्रोड का उपयोग कर रहे हैं, प्रत्येक कलाई के लिए दो रिकॉर्डिंग साइटों के रूप में और एक दाहिने टखने के लिए जमीन के रूप में। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह एक चिकित्सा उपकरण नहीं है। यह केवल नकली संकेतों का उपयोग करके शैक्षिक उद्देश्यों के लिए है। यदि वास्तविक ईसीजी माप के लिए इस सर्किट का उपयोग कर रहे हैं, तो कृपया सुनिश्चित करें कि सर्किट और सर्किट-टू-इंस्ट्रूमेंट कनेक्शन उचित अलगाव तकनीकों का उपयोग कर रहे हैं।

मानव ईसीजी सिग्नल को प्राप्त करने और उसका विश्लेषण करने के लिए, हमें एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर की आवश्यकता होती है जो इनपुट सिग्नल को 1000 से बढ़ाता है, एक नॉच फिल्टर जो बारी-बारी से चालू शोर (60 हर्ट्ज) को हटाता है और एक लोपास फिल्टर जो 250 हर्ट्ज से ऊपर के अन्य शोरों को फ़िल्टर करता है। एक 250 हर्ट्ज कट-ऑफ का उपयोग किया जाता है क्योंकि मानव ईसीजी की आवृत्ति रेंज 0-250 हर्ट्ज के बीच होती है

चरण 1: सामग्री

फंक्शन जनरेटर, बिजली की आपूर्ति, ऑसिलोस्कोप, ब्रेडबोर्ड।

प्रतिरोधक: 1k - 500k ओम

कैपेसिटर: 20 - 100 एनएफ

ऑपरेशनल एम्पलीफायर x5 (UA741)

चरण 2: इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर बनाएं

सर्किट और इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के समीकरणों का जिक्र करते हुए। हमें पहले सही प्रतिरोधक मानों की गणना करने की आवश्यकता है। चूंकि इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के 2 चरण हैं, इसलिए दो अलग-अलग लाभ हैं, k1 और k2। चूँकि हमें १००० का लाभ चाहिए, k1 को k2 से गुणा करना एक हजार के बराबर होना चाहिए। इस ट्यूटोरियल में हमने निम्नलिखित मानों का उपयोग किया है, यदि आपके पास प्रतिरोधकों की एक विस्तृत श्रृंखला नहीं है, तो इन मानों को बदलने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।

R1=1000Ω, R2=15000Ω इसलिए, K1=1+(2*15000)/1000=31R3=1000Ω, R4=32000Ωइसलिए, K2=32000/1000=32

अब जब आप जानते हैं कि आपको किन प्रतिरोधक मूल्यों की आवश्यकता है, तो आगे बढ़ें और सर्किट बनाएं।

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का परीक्षण करने के लिए, आप एक ज्ञात आयाम के साथ एक साइन वेव उत्पन्न करने के लिए एक फ़ंक्शन जनरेटर का उपयोग कर सकते हैं, इसे सर्किट के इनपुट से कनेक्ट कर सकते हैं और एम्पलीफायर के आउटपुट को एक ऑसिलोस्कोप से जोड़ सकते हैं, आपको एक आयाम के साथ एए साइन वेव देखना चाहिए। इनपुट साइन वेव से १००० गुना बड़ा

चरण 3: नॉच फ़िल्टर बनाएं

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के समान, उपयुक्त घटक मूल्यों को खोजने के लिए सर्किट और समीकरणों को देखें। हम जानते हैं कि इस नॉच फिल्टर में, हमें 60Hz की आवृत्तियों को काटने की जरूरत है इसलिए f0 60Hz है, हम 8 के गुणवत्ता कारक का भी उपयोग करने जा रहे हैं जो हमें एक अच्छी सटीकता प्रदान करेगा। इन मानों का उपयोग करके अब हम उपयुक्त घटक मान प्राप्त कर सकते हैं:

सी=100 एनएफ, क्यू = 8, w0=2ℼf =2*pi*60 =120pi

R1=1/(2*8*120*pi*100*10^-9)=1658Ω

R2=(2*8)/(120*pi*100*10^-9)=424kΩ

R3=(1658*424000)/(1658+424000)=1651Ω

अब जब आप उन घटकों के मूल्यों को जानते हैं जिनकी आपको आवश्यकता है तो आगे बढ़ें और सर्किट का निर्माण करें। ऐसा नहीं है कि आप आवश्यक मूल्यों के जितना संभव हो सके मूल्यों को प्राप्त करने के लिए समानांतर या श्रृंखला में प्रतिरोधों का उपयोग कर सकते हैं।

नॉच फिल्टर का परीक्षण करने के लिए, आप फ़्रीक्वेंसी स्वीप कर सकते हैं। 0.5V के आयाम के साथ एक साइन वेव इनपुट करें और आवृत्ति में बदलाव करें। देखें कि जब आप 60Hz के करीब पहुंच जाते हैं तो एक आस्टसीलस्कप से जुड़े आउटपुट का आयाम कैसे बदल जाता है। उदाहरण के लिए जब आपकी आवृत्ति 50 से कम या 70 से ऊपर होती है, तो आपको इनपुट के समान आउटपुट सिग्नल देखना चाहिए, लेकिन जितना करीब आप 60Hz तक पहुंचेंगे, आयाम कम होना चाहिए। यदि ऐसा नहीं होता है तो अपने सर्किट की जाँच करें और सुनिश्चित करें कि आपने सही प्रतिरोधक मानों का उपयोग किया है।

चरण 4: दूसरा ऑर्डर बटरवर्थ फ़िल्टर बनाएं

हमने जिस प्रकार के लोपास फिल्टर का उपयोग किया है वह सक्रिय दूसरा क्रम है। इस फ़िल्टर का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि यह हमें पर्याप्त सटीकता प्रदान करता है और हालाँकि इसके लिए शक्ति की आवश्यकता होती है लेकिन प्रदर्शन बेहतर होता है। फिल्टर को 250 हर्ट्ज से ऊपर की आवृत्तियों को काटने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ईसीजी सिग्नल में अलग-अलग आवृत्ति घटक होते हैं जो शून्य और 250 हर्ट्ज के बीच होते हैं और 250 हर्ट्ज से ऊपर की आवृत्ति वाले किसी भी सिग्नल को शोर माना जाएगा। पहली छवि सभी सही प्रतिरोधी मानों के साथ लोपास फ़िल्टर की योजनाबद्ध दिखाती है। (ध्यान दें कि R7 4kΩ के बजाय 25632Ω होना चाहिए)। दूसरी छवि में वे सभी समीकरण शामिल हैं जिनका उपयोग आप घटक मूल्यों की गणना के लिए स्वयं कर सकते हैं।

लोपास फ़िल्टर का परीक्षण करने के लिए, 0.5V के आयाम के साथ साइन वेव उत्पन्न करने के लिए फ़ंक्शन जनरेटर का उपयोग करें। 250Hz से कम आवृत्तियों को इनपुट करते समय, आपको इनपुट के समान आउटपुट देखना चाहिए, लेकिन 250Hz के बाद जितना बड़ा आपको मिलता है, आउटपुट छोटा होना चाहिए और अंततः वास्तव में शून्य के करीब हो जाना चाहिए।

चरण 5: यह सब एक साथ रखो

आपके द्वारा तीन चरणों का निर्माण समाप्त करने के बाद, इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर, उसके बाद नॉच फ़िल्टर, और फिर लोपास फ़िल्टर लगाकर उन सभी को एक साथ रखें। आपका सर्किट इस छवि के समान दिखना चाहिए।

चरण 6: पूरे सर्किट का परीक्षण

एक फ़ंक्शन जनरेटर का उपयोग करके, इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के इनपुट के लिए 15mV से अधिक के आयाम के साथ एक मनमाना ईसीजी सिग्नल इनपुट करें। लो पास फिल्टर के आउटपुट को ऑसिलोस्कोप से कनेक्ट करें। आपको इस छवि के समान आउटपुट मिलना चाहिए। हरा सिग्नल बोर्ड का आउटपुट है और पीला सिग्नल सर्किट का इनपुट सिग्नल है। आप आस्टसीलस्कप का उपयोग करके आवृत्ति प्राप्त करके और उस संख्या को 60 से गुणा करके हृदय गति को भी माप सकते हैं।

ध्यान दें कि यदि आप अपने स्वयं के ईसीजी सिग्नल को मापना चाहते हैं तो आप इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के दो इनपुट को इलेक्ट्रोड का उपयोग करके अपनी प्रत्येक कलाई से जोड़कर और अपने पैर को ग्राउंडिंग करके ऐसा कर सकते हैं। ऐसा करने से पहले बस बीच में रखें सुनिश्चित करें कि सर्किट और सर्किट-टू-इंस्ट्रूमेंट कनेक्शन उचित अलगाव तकनीकों का उपयोग कर रहे हैं।