Circuit d'électrocardiogramme : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Salut! Ceci est écrit par deux étudiants qui étudient actuellement le génie biomédical et qui suivent un cours sur les circuits. Nous avons créé un ECG et nous sommes très heureux de le partager avec vous.

Fournitures

Les fournitures de base qui seront nécessaires pour ce projet comprennent:

- planche à pain

- résistances

- condensateurs

- amplificateurs opérationnels (LM741)

- électrodes

Vous aurez également besoin du matériel électronique indiqué:

- Alimentation CC

- Générateur de fonctions

- Oscilloscope

Étape 1: Amplificateur différentiel

Pourquoi est-ce nécessaire ?

L'amplificateur différentiel est utilisé pour amplifier le signal et pour réduire le bruit qui peut se produire entre les électrodes. Le bruit est réduit en prenant la différence de tension des deux électrodes. Afin de déterminer les valeurs de résistance nécessaires, nous avons décidé que nous voulions que l'amplificateur crée un gain de 1000.

Comment est-il construit ?

Pour y parvenir, l'équation de gain d'un amplificateur différentiel a été utilisée, les calculs peuvent être trouvés dans l'image ci-jointe. Lors du calcul, il a été constaté que les valeurs de résistance devaient être de 100Ω et 50kΩ. Cependant, comme nous n'avions pas de résistance de 50 kΩ, nous avons utilisé 47 kΩ. La configuration de l'amplificateur différentiel pour LTSpice et la maquette est visible sur la photo ci-jointe. L'amplificateur différentiel nécessite une platine d'expérimentation pour le connecter, 1 résistance de 100, 6 résistances de 47 kΩ, 3 amplificateurs opérationnels LM741 et de nombreux cavaliers.

Comment le tester ?

Lors du test dans LTSpice et sur le périphérique physique, vous voulez vous assurer qu'il produit un gain de 1000. Ceci est fait en utilisant l'équation de gain de gain = Vout/ Vin. Vout est la sortie crête à crête et Vin est l'entrée crête à crête. Par exemple, pour tester sur le générateur de fonctions, j'entrerais 10 mV crête à crête dans le circuit, donc je devrais obtenir une sortie de 10V.

Étape 2: Filtre coupe-bande

Pourquoi est-ce nécessaire ?

Un filtre coupe-bande est créé pour éliminer le bruit. Étant donné que la plupart des bâtiments ont un courant alternatif de 60 Hz qui créerait du bruit dans le circuit, nous avons décidé de créer un filtre coupe-bande qui atténuera le signal à 60 Hz.

Comment le construire ?

La conception du filtre coupe-bande est basée sur l'image ci-dessus. Les équations pour calculer les valeurs des résistances et des condensateurs sont également répertoriées ci-dessus. Nous avons décidé d'utiliser une fréquence de 60 Hz et des condensateurs de 0,1 uF puisque c'est une valeur de condensateur que nous avions. Lors du calcul des équations, nous avons trouvé que R1 et R2 étaient égaux à 37 549 kΩ et la valeur de R3 est de 9021,19 Ω. Afin de pouvoir créer ces valeurs sur notre circuit imprimé, nous avons utilisé 39 kΩ pour R1 et R2 et 9,1 kΩ pour R3. Dans l'ensemble, le filtre coupe-bande nécessite 1 résistance de 9,1 kΩ, 2 résistances de 39 kΩ, 3 condensateurs de 0,1 uF, 1 amplificateur opérationnel LM741 et de nombreux cavaliers. Le schéma de configuration du filtre coupe-bande pour LTSpice et la maquette sont dans une image ci-dessus.

Comment le tester ?

La fonctionnalité du filtre coupe-bande peut être testée en effectuant un balayage CA. Toutes les fréquences doivent passer à travers le filtre sauf 60 Hz. Cela peut être testé à la fois sur LTSpice et sur le circuit physique

Étape 3: Filtre passe-bas

Pourquoi est-ce nécessaire ?

Un filtre passe-bas est nécessaire pour réduire le bruit de votre corps et de la pièce qui nous entoure. Lors du choix de la fréquence de coupure pour le filtre passe-bas, il était important de considérer qu'un battement cardiaque se produit de 1 Hz à 3 Hz et que les formes d'onde qui composent l'ECG sont proches de 1 à 50 Hz.

Comment le construire ?

Nous avons décidé de faire en sorte que la fréquence de coupure soit 60 Hz afin que nous puissions toujours obtenir tous les signaux utiles mais également supprimer le signal inutile. Lors de la détermination de la fréquence de coupure de 70 Hz, nous avons décidé de choisir la valeur du condensateur de 0,15 uF car c'est celle que nous avions dans notre kit. Le calcul de la valeur du condensateur est visible sur l'image. Le résultat du calcul était une valeur de résistance de 17,638 kΩ. Nous avons choisi d'utiliser une résistance de 18 kΩ. Le filtre passe-bas nécessite 2 résistances de 18 kΩ, 2 condensateurs de 0,15 uF, 1 amplificateur opérationnel LM741 et de nombreux cavaliers. Le schéma du filtre passe-bas pour le LTSpice et le circuit physique se trouve dans l'image.

Comment le tester ?

Le filtre passe-bas peut être testé à l'aide d'un balayage CA à la fois sur LTSpice et sur le circuit physique. Lors de l'exécution du balayage AC, vous devriez voir que les fréquences en dessous de la coupure sont inchangées, mais les fréquences au-dessus de la coupure commencent à être filtrées.

Étape 4: Terminer le projet

Lorsque le circuit est terminé, il devrait ressembler à l'image ci-dessus ! Vous êtes maintenant prêt à attacher les électrodes à votre corps et à voir votre ECG ! Avec l'oscilloscope, l'ECG peut également être affiché sur Arduino.