Circuito de electrocardiograma: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

¡Hola! Esto está escrito por dos estudiantes que actualmente están estudiando Ingeniería Biomédica y tomando una clase de circuitos. Hemos creado un ECG y estamos muy emocionados de compartirlo con usted.

Suministros

Los suministros básicos que se necesitarán para este proyecto incluyen:

- tablero

- resistencias

- condensadores

- amplificadores operacionales (LM741)

- electrodos

También necesitará los equipos electrónicos enumerados:

- Fuente de alimentación DC

- Generador de funciones

- osciloscopio

Paso 1: Amplificador diferencial

¿Por qué es necesario?

El amplificador diferencial se utiliza para amplificar la señal y reducir el ruido que puede producirse entre los electrodos. El ruido se reduce tomando la diferencia de voltaje de los dos electrodos. Para determinar los valores de resistencia necesarios, decidimos que queríamos que el amplificador creara una ganancia de 1000.

¿Cómo se construye?

Para lograr esto, se utilizó la ecuación de ganancia para un amplificador diferencial, las matemáticas se pueden encontrar en la imagen adjunta. Al calcular, se encontró que los valores de la resistencia deben ser 100Ω y 50kΩ. Sin embargo, como no teníamos una resistencia de 50 kΩ, usamos 47 kΩ. La configuración del amplificador diferencial tanto para LTSpice como para el tablero se puede ver en la foto adjunta. El amplificador diferencial requiere una placa de pruebas para conectarlo, 1 resistencia de 100 Ω, 6 resistencias de 47 kΩ, 3 amplificadores operacionales LM741 y muchos cables de puente.

¿Cómo probarlo?

Al probar en LTSpice y en el dispositivo físico, debe asegurarse de que produce una ganancia de 1000. Esto se hace usando la ecuación de ganancia de ganancia = Vout / Vin. Vout es la salida de pico a pico y Vin es la entrada de pico a pico. Por ejemplo, para probar el generador de funciones, ingresaría 10 mV pico a pico en el circuito, por lo que debería obtener una salida de 10V.

Paso 2: filtro de muesca

¿Por qué es necesario?

Se crea un filtro de muesca para eliminar el ruido. Dado que la mayoría de los edificios tienen una corriente alterna de 60 Hz que crearía ruido en el circuito, decidimos hacer un filtro de muesca que atenuará la señal a 60 Hz.

¿Cómo construirlo?

El diseño del filtro de muesca se basa en la imagen de arriba. Las ecuaciones para calcular los valores de las resistencias y los condensadores también se enumeran arriba. Decidimos usar una frecuencia de 60 Hz y condensadores de 0,1 uF ya que es un valor de condensador que teníamos. Al calcular las ecuaciones, encontramos que R1 y R2 son iguales a 37, 549 kΩ y el valor de R3 es 9021.19 Ω. Para poder crear estos valores en nuestra placa de circuito, usamos 39 kΩ para R1 y R2 y 9.1 kΩ para R3. En general, el filtro de muesca requiere 1 resistencia de 9,1 kΩ, 2 resistencias de 39 kΩ, 3 condensadores de 0,1 uF, 1 amplificador operacional LM741 y muchos cables de puente. en una imagen de arriba.

¿Cómo probarlo?

La funcionalidad del filtro de muesca se puede probar haciendo un barrido de CA. Todas las frecuencias deben pasar por el filtro excepto las de 60 Hz. Esto se puede probar tanto en LTSpice como en el circuito físico

Paso 3: filtro de paso bajo

¿Por qué es necesario?

Se necesita un filtro de paso bajo para reducir el ruido de su cuerpo y de la habitación que nos rodea. Al decidir la frecuencia de corte para el filtro de paso bajo, era importante tener en cuenta que el latido del corazón se produce entre 1 Hz y 3 Hz y que las formas de onda que componen el ECG están cerca de 1 a 50 Hz.

¿Cómo construirlo?

Decidimos hacer la frecuencia de corte de 60 Hz para que pudiéramos obtener todas las señales útiles pero también eliminar la señal innecesaria. Al determinar que la frecuencia de corte sería de 70 Hz, decidimos elegir el valor del capacitor de 0.15uF ya que es uno que teníamos en nuestro kit. El cálculo del valor del condensador se puede ver en la imagen. El resultado del cálculo fue un valor de resistencia de 17,638 kΩ. Elegimos usar una resistencia de 18 kΩ. El filtro de paso bajo requiere 2 resistencias de 18 kΩ, condensadores de 2 x 0,15 uF, 1 amplificador operacional LM741 y muchos cables de puente. El esquema del filtro de paso bajo tanto para LTSpice como para el circuito físico se puede encontrar en la imagen.

¿Cómo probarlo?

El filtro de paso bajo se puede probar usando un barrido de CA tanto en LTSpice como en el circuito físico. Al ejecutar el barrido de CA, debería ver que las frecuencias por debajo del corte no cambian, pero las frecuencias por encima del corte comienzan a filtrarse.

Paso 4: proyecto completo

Cuando el circuito esté completo, debería verse como la imagen de arriba. ¡Ahora está listo para colocar los electrodos en su cuerpo y ver su ECG! Junto con el osciloscopio, el ECG también se puede mostrar en Arduino.