江中柱 & 李思達(心電圖放大器)

心電圖放大器

李思達江中柱

控制實驗 project

Structure

1專案的目的及意義

2方案提出與分析

3結果與反思

專案的目的及意義

心電圖放大器

1


在當今社會中 , 心臟病等心血管已經成為了世界範圍內常見的疾病 , 號稱“頭號殺手”。由於心臟病有突發性以及長久性，對心臟病人也需要長期的治療和監護。該專案的目的就是設計出能夠通過相關電路直接測試心電信號並顯示的便攜裝置。

交大近期提出發展生醫科技的口號，甚至將其與半導體產業的發展提升到同一高度，當社會經濟水準提高後，人們也必將越來越關注自己的健康


心電介紹心臟在收縮之前，可有預先激動，並向全身擴散，使體表產生電位差，用心電圖機把這些電位差記錄下來，其圖型就叫心電圖


心電信號等各種生理參數都是複雜生命體發出的強雜訊條件下的微弱信號，其幅度在 10uV-5mV 之間，經過放大 1000 多倍才能被觀察出來。頻率範圍為 0.05Hz -100Hz ，淹沒在 60Hz 的工頻干擾和人體其他信號之中。

參數及功能

1. 該心電圖放大器的濾波高通特性將設置三個檔位 100Hz,500Hz ，無高通濾波，低通則控制在 0.1Hz2. 電路放大倍數有 X100 X500 X1000 三檔可調3. 電路電源通過外部電源供電或電池供電均可 4. 信號經過 arduino 進行 ADC 轉換，通過 LCD 液晶屏顯示

2 方案提出與分析

心電圖放大器

方案提出與分析

1. 電路各模組展示2. 電路各模組模擬結果3. 實際電路4. 實際電路測試結果5.LCD 顯示


電路流程

①Diffrential amplify②highpass③60Hz band block active filter④main gain⑤lowpass


模擬電路圖電路


①Diffrential amplify By INA128


②Highpass filter


②Highpass filterLTspice 數據模擬


②Highpass filter實物圖


③60Hz band block active filter


③60Hz band block active filterLTspice 幅頻特性


③60Hz band block active filter60Hz 信號實際衰減測量


③60Hz band block active filterACsweep from 10-100Hz


③ 實物圖


F.G. ac sweep 功能說明

1.通過 START <frequency> 指令來設置掃描的起始頻率。2.通過 SWEEPSTEP < frequency > 指令來設置步進掃描時的步進頻率。 3. 通過 STOP <frequency>指令來設置掃描的終止頻率。4.通過 SWEep:STATE ON指令來啟動掃描。


④Main GainThe R3 has 3 different position which depend the gain is x10 x50 x100


④ 實物圖


⑤Lowpass filt the frenqency more than 100Hz


⑤LowpassLTspice數據模擬


⑤LowpassACsweep10-500Hz


⑤ 實物圖


⑥Offset


⑥OffsetLTspice 數據模擬


⑥Offset示波器測試


⑥Offset實物圖


⑦500Hz Lowpass


⑦500Hz LowpassLTspice 電路模擬


整體電路幅頻特性


ADC 全稱為 Analog To Digital Converter中文全稱為模數轉換器。其作用是把模擬量的電壓值，轉換為數字。

Arduino A0-A5 口為 ADC 引腳，其解析度為 10 位也就是 1024 級，輸出數值為 0-1023 ，默認以輸入電壓作為基準電壓。

3 結果與反思

心電圖放大器

實際測量

任務完成情況：

1. 該心電圖放大器的濾波高通特性將設置三個檔位100Hz,500Hz ，無高通濾波，低通則控制在 0.1Hz2. 電路放大倍數有 X100 X500 X1000 三檔可調3. 電路電源通過外部電源供電或電池供電均可 4. 信號經過 arduino 進行 ADC 轉換，通過 LCD 液晶屏顯示。

可能的後續工作：

1. 將 arduino 的 ADC 程式完善，調整 voltage scale 與 time scale 使其能夠達到示波器的功能。

2. 編寫 andriod 程式，使輸出的信號能通過藍牙傳輸到便攜的手機，平板等移動終端。

總結與反思：

1. 經過本次控制實驗的 project 接觸到很多新的知識，通過自學來應用。2.遇到問題要通過多種管道積極解決。3. 電路或程式的調試過程非常鍛煉耐心細緻程度。

謝謝各位老師，助教，同學！

江中柱 & 李思達(心電圖放大器)

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