सरल ईसीजी और हृदय गति डिटेक्टर: 10 कदम

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

सूचना: 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।

आज, हम बुनियादी इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी (ईसीजी) सर्किट डिजाइन के माध्यम से चलेंगे और आपके दिल के विद्युत संकेत को बढ़ाने और फ़िल्टर करने के लिए एक सर्किट बनाएंगे। फिर, हम लैबव्यू सॉफ्टवेयर का उपयोग करके हृदय गति को माप सकते हैं। पूरी प्रक्रिया के दौरान, मैं सर्किट डिजाइन के तत्वों पर विस्तृत निर्देश दूंगा और वे क्यों हुए, साथ ही साथ थोड़ा जीव विज्ञान पृष्ठभूमि भी। शीर्षक छवि मेरे दिल के विद्युत संकेत की है। इस निर्देश के अंत तक, आप अपना भी माप सकेंगे। आएँ शुरू करें!

ईसीजी चिकित्सा पेशेवरों के लिए एक उपयोगी निदान उपकरण है। इसका उपयोग दिल की कई स्थितियों का निदान करने के लिए किया जा सकता है, बुनियादी दिल के दौरे (मायोकार्डियल इंफार्क्शन) से, सभी तरह से अधिक उन्नत हृदय संबंधी विकार, जैसे कि एट्रियल फाइब्रिलेशन, ताकि लोग अपने जीवन का अधिकांश हिस्सा बिना देखे जा सकें। हर दिल की धड़कन, आपका स्वायत्त तंत्रिका तंत्र आपके दिल की धड़कन बनाने के लिए कड़ी मेहनत कर रहा है। यह हृदय को विद्युत संकेत भेजता है, जो एसए नोड से एवी नोड तक जाता है, और फिर बाएं और दाएं वेंट्रिकल को समकालिक रूप से, और अंत में एंडोकार्डियम से एपिकार्डियम और पर्किनजे फाइबर तक, हृदय की रक्षा की अंतिम पंक्ति। इस जटिल जैविक सर्किट के रास्ते में कहीं भी समस्याएं हो सकती हैं, और इन मुद्दों के निदान के लिए ईसीजी का उपयोग किया जा सकता है। मैं पूरे दिन जीव विज्ञान पर बात कर सकता था, लेकिन इस विषय पर पहले से ही एक किताब है, इसलिए निकोलस पीटर्स, माइकल गैट्ज़ोलिस और रोमियो वेच द्वारा "क्लिनिकल प्रैक्टिस में ईसीजी डायग्नोसिस" देखें। यह पुस्तक पढ़ने में बेहद आसान है और ईसीजी की अद्भुत उपयोगिता को प्रदर्शित करती है।

ईसीजी बनाने के लिए, आपको निम्नलिखित घटकों या स्वीकार्य प्रतिस्थापन की आवश्यकता होगी।

• सर्किट डिजाइन के लिए:

  • ब्रेड बोर्ड
  • ओपी एम्प्स x 5
  • प्रतिरोधों
  • संधारित्र
  • तारों
  • घड़ियाल क्लिप्स, या उत्तेजक और मापने के अन्य तरीके
  • बीएनसी केबल
  • फलन जनक
  • आस्टसीलस्कप
  • डीसी बिजली की आपूर्ति, या बैटरी अगर आप काम कर रहे हैं

• हृदय गति का पता लगाने के लिए:

  • लैब व्यू
  • DAQ बोर्ड

• जैविक संकेत मापन के लिए*

  • इलेक्ट्रोड
  • मगरमच्छ क्लिप्स, या इलेक्ट्रोड लीड

*मैंने ऊपर एक चेतावनी नोट दिया है, और मैं मानव शरीर के लिए विद्युत घटकों के खतरों के बारे में थोड़ा और चर्चा करूंगा। इस ईसीजी को अपने आप से तब तक न जोड़ें जब तक कि आपने यह सुनिश्चित न कर लिया हो कि आप उचित आइसोलेशन तकनीकों का उपयोग कर रहे हैं। बिजली की आपूर्ति, ऑसिलोस्कोप और कंप्यूटर जैसे बिजली-मुख्य संचालित उपकरणों को सीधे सर्किट से जोड़ने से बिजली की वृद्धि के मामले में सर्किट के माध्यम से बड़ी धाराएं प्रवाहित हो सकती हैं। कृपया बैटरी पावर और अन्य आइसोलेशन तकनीकों का उपयोग करके सर्किट को पावर मेन से अलग करें।

अगला' मैं मज़ेदार हिस्से पर चर्चा करूँगा; सर्किट डिजाइन तत्व!

चरण 1: सर्किट डिजाइन निर्दिष्टीकरण

अब मैं सर्किट डिजाइन की बात करूंगा। मैं सर्किट स्कीमैटिक्स पर चर्चा नहीं करूंगा, जैसा कि इस खंड के बाद दिया जाएगा। यह खंड उन लोगों के लिए है जो यह समझना चाहते हैं कि हमने उन घटकों को क्यों चुना जो हमने किया था।

उपरोक्त छवि, पर्ड्यू विश्वविद्यालय में मेरे प्रयोगशाला मैनुअल से ली गई है, हमें एक बुनियादी ईसीजी सर्किट डिजाइन करने के लिए हमें जो कुछ भी जानने की आवश्यकता है, वह हमें देता है। यह एक अनफ़िल्टर्ड ईसीजी सिग्नल की आवृत्ति संरचना है, एक सामान्य "आयाम" (y अक्ष) के साथ तुलनात्मक उद्देश्यों के लिए एक आयाम रहित संख्या का जिक्र है। अब बात करते हैं डिजाइन की!

ए इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर

इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर सर्किट में पहला चरण होगा। यह बहुमुखी उपकरण बफ़र्स सिग्नल, सामान्य मोड शोर को कम करता है, और सिग्नल को बढ़ाता है।

हम मानव शरीर से एक संकेत ले रहे हैं। कुछ सर्किट आपको अपने माप स्रोत को बिजली की आपूर्ति के रूप में उपयोग करने की अनुमति देते हैं, क्योंकि क्षति के जोखिम के बिना पर्याप्त शुल्क उपलब्ध है। हालांकि, हम अपने मानवीय विषयों को चोट नहीं पहुंचाना चाहते हैं, इसलिए हमें उस सिग्नल को बफर करना होगा जिसे हम मापने में रुचि रखते हैं। एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आपको जैविक संकेतों को बफर करने की अनुमति देता है, क्योंकि Op Amp-Inputs में सैद्धांतिक रूप से अनंत प्रतिबाधा है (यह मामला नहीं है, व्यवहार में, लेकिन प्रतिबाधा आमतौर पर पर्याप्त रूप से अधिक है) जिसका अर्थ है कि कोई भी वर्तमान (सैद्धांतिक रूप से) इनपुट में प्रवाहित नहीं हो सकता है। टर्मिनल।

मानव शरीर में शोर है। मांसपेशियों से संकेत इस शोर को ईसीजी संकेतों में प्रकट करने का कारण बन सकते हैं। इस शोर को कम करने के लिए, हम सामान्य-मोड शोर को कम करने के लिए एक अंतर एम्पलीफायर का उपयोग कर सकते हैं। अनिवार्य रूप से, हम दो इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट पर आपके अग्रभाग की मांसपेशियों में मौजूद शोर को घटाना चाहते हैं। एक इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर में एक अंतर एम्पलीफायर शामिल है।

मानव शरीर में सिग्नल छोटे होते हैं। हमें इन संकेतों को बढ़ाने की आवश्यकता है ताकि विद्युत माप उपकरणों का उपयोग करके उन्हें उचित रिज़ॉल्यूशन पर मापा जा सके। एक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर ऐसा करने के लिए आवश्यक लाभ प्रदान करता है। इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के बारे में अधिक जानकारी के लिए संलग्न लिंक देखें।

www.electronics-tutorial.net/amplifier/instrumentation-amplifier/index.html

बी पायदान फ़िल्टर

यू.एस. में विद्युत लाइनें ठीक 60 हर्ट्ज़ पर "मेन्स हम" या "पावर लाइन शोर" उत्पन्न करती हैं। अन्य देशों में यह 50 हर्ट्ज पर होता है। इस शोर को हम ऊपर की छवि को देखकर देख सकते हैं। चूंकि हमारा ईसीजी सिग्नल अभी भी कुछ हद तक रुचि के दायरे में है, इसलिए हम इस शोर को दूर करना चाहते हैं। इस शोर को दूर करने के लिए नॉच फिल्टर का इस्तेमाल किया जा सकता है, जो नॉच के भीतर फ्रीक्वेंसी पर गेन को कम करता है। कुछ लोगों को ईसीजी स्पेक्ट्रम पर उच्च आवृत्तियों में दिलचस्पी नहीं हो सकती है, और 60 हर्ट्ज से कम कटऑफ के साथ कम पास फ़िल्टर बनाना चुन सकते हैं। हालांकि, हम सुरक्षित पक्ष पर गलती करना चाहते थे और जितना संभव हो उतना सिग्नल प्राप्त करना चाहते थे, इसलिए उच्च कटऑफ आवृत्ति के साथ एक पायदान फ़िल्टर और कम पास फ़िल्टर को चुना गया था।

नॉच फिल्टर के बारे में अधिक जानकारी के लिए संलग्न लिंक देखें।

www.electronics-tutorials.ws/filter/band-st…

सी सेकंड ऑर्डर बटरवर्थ वीसीवीएस लो-पास फ़िल्टर

ईसीजी सिग्नल की आवृत्ति संरचना केवल इतनी दूर तक फैली हुई है। हम उच्च आवृत्तियों पर संकेतों को समाप्त करना चाहते हैं, क्योंकि हमारे उद्देश्यों के लिए, वे केवल शोर हैं। आपके सेल फोन, ब्लू टूथ डिवाइस या लैपटॉप से सिग्नल हर जगह हैं, और ये सिग्नल ईसीजी सिग्नल में अस्वीकार्य शोर का कारण बनेंगे। उन्हें बटरवर्थ लो-पास फिल्टर से खत्म किया जा सकता है। हमारी चुनी हुई कटऑफ आवृत्ति 220 हर्ट्ज थी, जो कि थोड़ी अधिक थी। अगर मैं इस सर्किट को फिर से बनाता, तो मैं उससे बहुत कम कटऑफ आवृत्ति चुनता, और शायद 60 हर्ट्ज से नीचे की कटऑफ आवृत्ति के साथ भी प्रयोग करता और इसके बजाय एक उच्च ऑर्डर फ़िल्टर का उपयोग करता!

यह फिल्टर सेकेंड ऑर्डर है। इसका मतलब है कि पहले ऑर्डर फ़िल्टर की तरह 20 डीबी/दशक के बजाय 40 डीबी/दशक की दर से "रोल ऑफ" प्राप्त करें। यह स्टेटर रोल ऑफ उच्च आवृत्ति सिग्नल का अधिक से अधिक शमन प्रदान करता है।

बटरवर्थ फिल्टर को चुना गया क्योंकि यह पास बैंड में "अधिकतम फ्लैट" है, जिसका अर्थ है कि पास बैंड के भीतर कोई विकृति नहीं है। यदि आप रुचि रखते हैं, तो इस लिंक में बुनियादी दूसरे क्रम के फ़िल्टर डिज़ाइन के लिए बहुत बढ़िया जानकारी है:

www.electronics-tutorials.ws/filter/second-…

अब जब हमने सर्किट डिजाइन के बारे में बात कर ली है, तो हम निर्माण शुरू कर सकते हैं।

चरण 2: इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर का निर्माण

यह सर्किट इनपुट को बफर करेगा, सामान्य मोड के शोर को घटाएगा, और 100 के लाभ पर सिग्नल को बढ़ाएगा। सर्किट योजनाबद्ध और साथ में डिजाइन समीकरण ऊपर दिखाए गए हैं। यह OrCAD Pspice डिज़ाइनर का उपयोग करके बनाया गया था और Pspice का उपयोग करके सिम्युलेटेड था। ओआरसीएडी से कॉपी किए जाने पर योजनाबद्ध थोड़ा धुंधला हो जाता है, इसलिए मैं इसके लिए क्षमा चाहता हूं। मैंने छवि को कुछ प्रतिरोधक मूल्यों को थोड़ा स्पष्ट करने की उम्मीद में संपादित किया है।

याद रखें कि सर्किट बनाते समय, उचित प्रतिरोध और समाई मूल्यों को चुना जाना चाहिए ताकि वोल्टेज स्रोत के व्यावहारिक प्रतिबाधा, वोल्टेज माप उपकरण के व्यावहारिक प्रतिबाधा और प्रतिरोधों और कैपेसिटर के भौतिक आकार को ध्यान में रखा जा सके।

डिजाइन समीकरण ऊपर सूचीबद्ध हैं। प्रारंभ में, हम चाहते थे कि इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर का लाभ x1000 हो, और हमने यह सर्किट बनाया ताकि हम नकली संकेतों को बढ़ा सकें। हालांकि, इसे अपने शरीर से जोड़ते समय, हम सुरक्षा कारणों से लाभ को 100 तक कम करना चाहते थे, क्योंकि ब्रेडबोर्ड बिल्कुल स्थिर सर्किटरी इंटरफेस नहीं हैं। यह हॉट-स्वैपिंग रेसिस्टर 4 द्वारा दस के कारक से कम करने के लिए किया गया था। आदर्श रूप से, इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के प्रत्येक चरण से आपका लाभ समान होगा, लेकिन इसके बजाय हमारा लाभ चरण 1 के लिए ३१.६ और चरण २ के लिए ३.१६ हो गया, जिससे १०० का लाभ हुआ। मैंने १०० के लाभ के लिए सर्किट योजनाबद्ध संलग्न किया है 1000 के बजाय। आप अभी भी नकली और जैविक संकेतों को इस स्तर के लाभ के साथ पूरी तरह से ठीक देखेंगे, लेकिन यह कम रिज़ॉल्यूशन वाले डिजिटल घटकों के लिए आदर्श नहीं हो सकता है।

ध्यान दें, सर्किट योजनाबद्ध में, मेरे पास नारंगी पाठ में "ग्राउंड इनपुट" और "पॉजिटिव इनपुट" शब्द हैं। मैंने गलती से फंक्शन इनपुट को वहीं रख दिया जहां जमीन होनी चाहिए। कृपया ग्राउंड डालें जहां "ग्राउंड इनपुट" नोट किया गया है, और फ़ंक्शन जहां "पॉजिटिव इनपुट" नोट किया गया है।

• सारांश

  • चरण 1 लाभ - 31.6
  • चरण 2 लाभ - 3.16 सुरक्षा कारणों से

चरण 3: पायदान फ़िल्टर का निर्माण करें

यह नॉच फिल्टर यू.एस. पावरलाइन से 60 हर्ट्ज शोर को खत्म करता है। चूँकि हम चाहते हैं कि यह फ़िल्टर ठीक ६० हर्ट्ज़ पर नोट करे, सही प्रतिरोध मानों का उपयोग करना महत्वपूर्ण है।

डिजाइन समीकरण ऊपर सूचीबद्ध हैं। 8 के गुणवत्ता कारक का उपयोग किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप क्षीणन आवृत्ति पर एक तेज शिखर होता है। केंद्र आवृत्ति से थोड़ा विचलित आवृत्तियों पर क्षीणन प्रदान करने के लिए 2 rad/s के बैंडविड्थ (बीटा) के साथ 60 हर्ट्ज की एक केंद्र आवृत्ति (f0) का उपयोग किया गया था। याद रखें कि ग्रीक अक्षर ओमेगा (w) rad/s की इकाइयों में है। Hz से rad/s में बदलने के लिए, हमें अपनी केंद्र आवृत्ति, 60 Hz, को 2*pi से गुणा करना होगा। बीटा को रेड/एस में भी मापा जाता है।

• डिजाइन समीकरणों के लिए मूल्य

  • w0 = ३७६.९९ rad/s
  • बीटा (बी) = 2 rad/s
  • क्यू = 8
• यहां से, सर्किट के निर्माण के लिए प्रतिरोध और समाई के उचित मूल्यों को चुना गया था।

चरण 4: लो-पास फ़िल्टर का निर्माण करें

एक कम-पास फ़िल्टर का उपयोग उन उच्च आवृत्तियों को समाप्त करने के लिए किया जाता है जिन्हें हम मापने में रुचि नहीं रखते हैं, जैसे सेल फोन सिग्नल, ब्लूटूथ संचार और वाईफाई शोर। एक सक्रिय दूसरे क्रम का वीसीवीएस बटरवर्थ फिल्टर बैंड पास क्षेत्र में क्षीणन क्षेत्र में -40 डीबी/दशक के रोल ऑफ के साथ अधिकतम फ्लैट (स्वच्छ) सिग्नल प्रदान करता है।

डिजाइन समीकरण ऊपर सूचीबद्ध हैं। ये समीकरण थोड़े लंबे हैं, इसलिए अपना गणित जांचना याद रखें! ध्यान दें कि बास क्षेत्र में फ्लैट सिग्नल और रोल ऑफ क्षेत्र में एकसमान क्षीणन प्रदान करने के लिए बी और ए मानों को सावधानी से चुना जाता है। इन मूल्यों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, चरण 2, खंड सी, "कम पास फ़िल्टर" में लिंक देखें।

C1 के लिए विनिर्देश बहुत अस्पष्ट है, क्योंकि यह C2 पर आधारित मान से बस कम है। मैंने इसकी गणना 22 nF से कम या उसके बराबर की है, इसलिए मैंने 10 nF को चुना। सर्किट ने ठीक काम किया, और -3 डीबी बिंदु 220 हर्ट्ज के बहुत करीब था, इसलिए मैं इसके बारे में ज्यादा चिंता नहीं करता। फिर से याद करें कि rad/s में कोणीय आवृत्ति (wc) Hz (fc) * 2pi में कटऑफ आवृत्ति के बराबर है।

• डिजाइन बाधाएं

  • के (लाभ) = 1
  • बी = 1
  • ए = १.४१४२
  • कट ऑफ फ्रीक्वेंसी - 220 हर्ट्ज

220 हर्ट्ज की कटऑफ फ्रीक्वेंसी थोड़ी ज्यादा लग रही थी। अगर मैं इसे फिर से करता, तो मैं इसे 100 हर्ट्ज के करीब बना देता, या यहां तक कि 50 हर्ट्ज के कटऑफ के साथ उच्च ऑर्डर कम पास के साथ गड़बड़ कर देता। मैं आपको विभिन्न मूल्यों और स्कीमैटिक्स को आज़माने के लिए प्रोत्साहित करता हूँ!

चरण 5: इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर, नॉच फ़िल्टर और लो पास फ़िल्टर कनेक्ट करें

अब, बस इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर के आउटपुट को नॉच फिल्टर के इनपुट से कनेक्ट करें। फिर नॉच फिल्टर के आउटपुट को लो पास फिल्टर के इनपुट से कनेक्ट करें।

मैंने कुछ शोर को खत्म करने के लिए डीसी बिजली की आपूर्ति से जमीन पर बाईपास कैपेसिटर भी जोड़े हैं। ये कैपेसिटर प्रत्येक Op-Amp के लिए समान मान और कम से कम 0.1 uF होने चाहिए, लेकिन इसके अलावा, किसी भी उचित मूल्य का उपयोग करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।

मैंने शोर सिग्नल को "सुचारू" करने के लिए थोड़ा लिफाफा सर्किट का उपयोग करने की कोशिश की, लेकिन यह इरादा के अनुसार काम नहीं कर रहा था, और मैं समय पर कम था, इसलिए मैंने इस विचार को खत्म कर दिया और इसके बजाय डिजिटल प्रोसेसिंग का इस्तेमाल किया। यदि आप उत्सुक हैं तो यह एक अच्छा अतिरिक्त कदम होगा!

चरण 6: सर्किट को शक्ति दें, एक तरंग इनपुट करें, और मापें

सर्किट को पावर देने और माप लेने के निर्देश। चूंकि हर किसी के उपकरण अलग-अलग होते हैं, इसलिए कोई आसान तरीका नहीं है जिससे मैं आपको बता सकूं कि कैसे इनपुट और माप करना है। मैंने यहां बुनियादी निर्देश दिए हैं। एक उदाहरण सेटअप के लिए पिछले आरेख को देखें।

1. फ़ंक्शन जनरेटर को इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर से कनेक्ट करें।

   • इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आरेख में निचले Op-Amp के लिए सकारात्मक क्लिप
   • जमीन पर नकारात्मक क्लिप।
   • इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर आरेख में ऊपरी Op-Amp के इनपुट को जमीन पर छोटा करें। यह आने वाले सिग्नल के लिए एक संदर्भ प्रदान करेगा। (जैविक संकेतों में, यह इनपुट सामान्य-मोड शोर को कम करने के इरादे से एक इलेक्ट्रोड होगा।)

2. आस्टसीलस्कप की सकारात्मक क्लिप को अंतिम चरण (कम पास फिल्टर के आउटपुट) पर आउटपुट से कनेक्ट करें।

   • अंतिम चरण में आउटपुट के लिए सकारात्मक क्लिप
   • जमीन पर नकारात्मक क्लिप
3. अपने डीसी बिजली की आपूर्ति को रेल से कनेक्ट करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रत्येक Op-Amp पावर इनपुट उस रेल से छोटा है जिससे वह मेल खाती है।

4. आपको सिग्नल के लिए एक संदर्भ प्रदान करते हुए, अपने डीसी बिजली की आपूर्ति की पृथ्वी की जमीन को शेष निचली रेल से कनेक्ट करें।

   नीचे के रेल ग्राउंड को टॉप रेल ग्राउंड तक छोटा करें, जिससे आपको सर्किट को साफ करने की अनुमति मिलनी चाहिए

एक तरंग इनपुट करना प्रारंभ करें और माप लेने के लिए आस्टसीलस्कप का उपयोग करें! यदि आपका सर्किट इरादा के अनुसार काम कर रहा है, तो आपको 100 का लाभ दिखाई देना चाहिए। इसका मतलब यह होगा कि पीक टू पीक वोल्टेज 20 एमवी सिग्नल के लिए 2V होना चाहिए। यदि आप एक फैंसी कार्डियक तरंग के रूप में जनरेटर का कार्य कर रहे हैं, तो उसे इनपुट करने का प्रयास करें।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपका फ़िल्टर ठीक से काम कर रहा है, आवृत्तियों और इनपुट के साथ खिलवाड़ करें। प्रत्येक चरण का व्यक्तिगत रूप से परीक्षण करने का प्रयास करें, और फिर पूरे सर्किट का परीक्षण करें। मैंने एक नमूना प्रयोग संलग्न किया है जहाँ मैंने पायदान फ़िल्टर के कार्य का विश्लेषण किया है। मैंने ५९.५ हर्ट्ज से ६०.५ हर्ट्ज तक पर्याप्त क्षीणन देखा, लेकिन मैं ५९.५ और ६०.५ हर्ट्ज बिंदुओं पर थोड़ा अधिक क्षीणन करना पसंद करता। फिर भी, समय सार का था, इसलिए मैं आगे बढ़ा और मुझे लगा कि मैं बाद में शोर को डिजिटल रूप से हटा सकता हूं। यहां कुछ प्रश्न दिए गए हैं जिन पर आप अपने सर्किट के लिए विचार करना चाहते हैं:

• क्या लाभ 100 है?
• 220 हर्ट्ज पर लाभ की जाँच करें। क्या यह -3 डीबी या उसके करीब है?
• 60 हर्ट्ज पर क्षीणन की जाँच करें। क्या यह पर्याप्त रूप से उच्च है? क्या यह अभी भी ६०.५ और ५९.५ हर्ट्ज पर कुछ क्षीणन प्रदान करता है?
• आपका फ़िल्टर 220 हर्ट्ज़ से कितनी तेज़ी से लुढ़कता है? क्या यह -40 डीबी/दशक है?
• क्या किसी भी इनपुट में कोई करंट जा रहा है? यदि ऐसा है, तो यह सर्किट मानव माप के लिए उपयुक्त नहीं है, और आपके डिज़ाइन या घटकों में कुछ गड़बड़ होने की संभावना है।

यदि आप सर्किट इरादा के अनुसार काम कर रहे हैं, तो आप आगे बढ़ने के लिए तैयार हैं! यदि नहीं, तो आपको कुछ समस्या निवारण करना है। प्रत्येक चरण के आउटपुट को व्यक्तिगत रूप से जांचें। सुनिश्चित करें कि आपके Op-Amps संचालित और कार्यात्मक हैं। सर्किट के साथ समस्या मिलने तक प्रत्येक नोड पर वोल्टेज की जांच करें।

चरण 7: लैबव्यू हृदय गति मापन

लैबव्यू हमें लॉजिक-ब्लॉक आरेख का उपयोग करके हृदय गति को मापने की अनुमति देगा। अधिक समय को देखते हुए, मैं डेटा को स्वयं डिजिटाइज़ करना और कोड बनाना पसंद करता जो हृदय-गति को निर्धारित करता, क्योंकि इसमें लैबव्यू स्थापित कंप्यूटर और एक भारी DAQ बोर्ड की आवश्यकता नहीं होगी। इसके अतिरिक्त, लैबव्यू में संख्यात्मक मान सहज रूप से नहीं आए। फिर भी, लैबव्यू सीखना एक मूल्यवान अनुभव था, क्योंकि ब्लॉक डायग्राम लॉजिक का उपयोग करना आपके अपने लॉजिक को हार्ड-कोड करने की तुलना में बहुत आसान है।

इस खंड के लिए कहने के लिए बहुत कुछ नहीं है। अपने सर्किट के आउटपुट को DAQ बोर्ड से कनेक्ट करें, और DAQ बोर्ड को कंप्यूटर से कनेक्ट करें। निम्न छवि में प्रदर्शित सर्किट बनाएं, "रन" दबाएं, और डेटा एकत्र करना शुरू करें! सुनिश्चित करें कि आपका सर्किट तरंग प्राप्त कर रहा है।

इसमें कुछ महत्वपूर्ण सेटिंग्स हैं:

• ५०० हर्ट्ज की एक नमूना दर और २५०० इकाइयों के एक खिड़की के आकार का मतलब है कि हम खिड़की के अंदर ५ सेकंड के लायक डेटा कैप्चर कर रहे हैं। यह आराम से 4-5 दिल की धड़कन देखने के लिए और व्यायाम के दौरान और अधिक देखने के लिए पर्याप्त होना चाहिए।
• हृदय गति का पता लगाने के लिए 0.9 की चोटी का पता लगाना पर्याप्त था। हालांकि ऐसा लगता है कि यह ग्राफिक रूप से जांचता है, वास्तव में इस मूल्य पर पहुंचने में काफी समय लगा। आपको इसके साथ तब तक खिलवाड़ करना चाहिए जब तक आप दिल की धड़कन की सही गणना नहीं कर लेते।
• "5" की चौड़ाई पर्याप्त लग रही थी। फिर से, इस मूल्य के साथ छेड़छाड़ की गई थी और यह सहज ज्ञान युक्त नहीं लगता था।
• हृदय गति की गणना करने के लिए संख्यात्मक इनपुट 60 के मान का उपयोग करता है। हर बार दिल की धड़कन का संकेत दिया जाता है, यह निचले स्तर के सर्किट से गुजरता है और हर बार दिल की धड़कन पर 1 लौटाता है। यदि हम इस संख्या को 60 से विभाजित करते हैं, तो हम अनिवार्य रूप से कह रहे हैं "60 को विंडो में गणना की गई बीट्स की संख्या से विभाजित करें"। यह आपकी हृदय गति को, बीट्स/मिनट में लौटा देगा।

संलग्न छवि प्रयोगशाला में मेरे अपने दिल की धड़कन की है। इसने निर्धारित किया कि मेरा दिल 82 बीपीएम पर धड़क रहा था। मैं इस सर्किट के काम करने के लिए बहुत उत्साहित था!

चरण 8: मानव मापन

यदि आपने खुद को साबित कर दिया है कि आपका सर्किट सुरक्षित और कार्यात्मक है, तो आप अपने दिल की धड़कन को माप सकते हैं। 3M मापन इलेक्ट्रोड का उपयोग करके, उन्हें निम्नलिखित स्थानों पर रखें और उन्हें सर्किट से कनेक्ट करें। कलाई की लीड आपकी कलाई के अंदर तक जाती है, अधिमानतः जहां बाल नहीं होते हैं। ग्राउंड इलेक्ट्रोड आपके टखने के हड्डी वाले हिस्से पर जाता है। एलीगेटर क्लिप का उपयोग करके, पॉजिटिव लीड को पॉजिटिव इनपुट से, नेगेटिव लीड को नेगेटिव इनपुट से, और ग्राउंड इलेक्ट्रोड को ग्राउंड रेल से कनेक्ट करें (ध्यान दें कि यह नेगेटिव पावर रेल नहीं है))

वन लास्ट रिपीट नोट: "यह एक चिकित्सा उपकरण नहीं है। यह केवल सिम्युलेटेड सिग्नल 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। आप किसी भी नुकसान के जोखिम को मानते हैं।"

सुनिश्चित करें कि आपका ऑसिलोस्कोप ठीक से जुड़ा हुआ है। सुनिश्चित करें कि ऑप amp में कोई करंट प्रवाहित नहीं हो रहा है, और यह कि ग्राउंड इलेक्ट्रोड जमीन से जुड़ा हुआ है। सुनिश्चित करें कि आपके आस्टसीलस्कप विंडो का आकार सही है। मैंने लगभग ६० mV का एक QRS परिसर देखा और एक ५s विंडो का उपयोग किया। मगरमच्छ क्लिप को उनके संबंधित सकारात्मक, नकारात्मक और जमीन इलेक्ट्रोड से संलग्न करें। आपको कुछ सेकंड के बाद ईसीजी तरंग दिखना शुरू हो जाना चाहिए। आराम करना; कोई हलचल न करें क्योंकि फ़िल्टर अभी भी मांसपेशियों के संकेतों को पकड़ सकता है।

उचित सर्किट सेटअप के साथ, आपको पिछले चरण में उस आउटपुट की तरह कुछ देखना चाहिए! यह आपका अपना ईसीजी सिग्नल है। आगे मैं प्रसंस्करण पर स्पर्श करूंगा।

नोट: आप विभिन्न 3-इलेक्ट्रोड ईसीजी सेटअप ऑनलाइन देखेंगे। ये भी काम करेंगे, लेकिन ये उल्टे तरंग रूप दे सकते हैं।जिस तरह से इस सर्किट में डिफरेंशियल एम्पलीफायर की स्थापना की जाती है, यह इलेक्ट्रोड कॉन्फ़िगरेशन एक पारंपरिक सकारात्मक-क्यूआरएस जटिल तरंग प्रदान करता है।

चरण 9: सिग्नल प्रोसेसिंग

तो आपने खुद को ऑसिलोस्कोप से जोड़ लिया है, और आप क्यूआरएस कॉम्प्लेक्स देख सकते हैं, लेकिन सिग्नल अभी भी शोर दिखता है। शायद इस खंड में पहली छवि की तरह कुछ। यह सामान्य है। हम एक खुले ब्रेडबोर्ड पर एक सर्किट का उपयोग कर रहे हैं, जिसमें विद्युत घटकों का एक गुच्छा होता है जो मूल रूप से छोटे एंटेना के रूप में कार्य करता है। डीसी बिजली की आपूर्ति कुख्यात रूप से शोर है, और कोई आरएफ परिरक्षण मौजूद नहीं है। बेशक संकेत शोर होगा। मैंने लिफाफा ट्रेसिंग सर्किट का उपयोग करने का एक संक्षिप्त प्रयास किया, लेकिन समय समाप्त हो गया। हालाँकि, इसे डिजिटल रूप से करना आसान है! बस एक मूविंग एवरेज लें। ग्रे/ब्लू ग्राफ और ब्लैक/ग्रीन ग्राफ के बीच एकमात्र अंतर यह है कि ब्लैक/ग्रीन ग्राफ 3 एमएस विंडो में वोल्टेज के मूविंग एवरेज का उपयोग करता है। बीट्स के बीच के समय की तुलना में यह इतनी छोटी खिड़की है, लेकिन यह सिग्नल को इतना स्मूथ बनाता है।

चरण 10: अगले चरण?

यह प्रोजेक्ट अच्छा था, लेकिन हमेशा कुछ बेहतर किया जा सकता है। यहाँ मेरे कुछ विचार हैं। नीचे अपना छोड़ने के लिए स्वतंत्र महसूस करें!

• कम कटऑफ आवृत्ति का प्रयोग करें। यह सर्किट में मौजूद कुछ शोर को खत्म कर देना चाहिए। हो सकता है कि यहां तक कि एक कम पास फिल्टर का उपयोग करके एक तेज रोल ऑफ के साथ भी खेलें।
• घटकों को मिलाएं और कुछ स्थायी बनाएं। इससे शोर कम होना चाहिए, इसका कूलर, और इसका सुरक्षित होना चाहिए।
• सिग्नल को डिजिटाइज़ करें और इसे अपने आप आउटपुट करें, DAQ बोर्ड की आवश्यकता को समाप्त करें और आपको ऐसा कोड लिखने की अनुमति दें जो LabVIEW का उपयोग करने की आवश्यकता के बजाय आपके लिए दिल की धड़कन निर्धारित करेगा। यह रोजमर्रा के उपयोगकर्ता को एक शक्तिशाली कार्यक्रम की आवश्यकता के बिना दिल की धड़कन का पता लगाने की अनुमति देगा।

भविष्य की परियोजनाएं?

• एक उपकरण बनाएं जो सीधे स्क्रीन पर इनपुट प्रदर्शित करेगा (हम्मम्म रास्पबेरी पाई और स्क्रीन प्रोजेक्ट?)
• उन घटकों का उपयोग करें जो सर्किट को छोटा कर देंगे।
• डिस्प्ले और हार्ट रेट डिटेक्शन के साथ ऑल-इन-वन पोर्टेबल ईसीजी बनाएं।

यह शिक्षाप्रद निष्कर्ष निकालता है! पढ़ने के लिए धन्यवाद। कृपया नीचे कोई विचार या सुझाव दें।