2015-02-24
1440
Рекомендуется аналоговую часть устройства сначала собирать на основе платы беспаечного монтажа (получится что-то типа вот такого:-)). Начинать с блока питания. Собрали блок питания – убедились, что он выдаёт -3В, +3В от батарейки в 9В – идём дальше – подключаем питание к усилителям. Сначала делаем повторитель для генерирования опорного уровня. Делаем это на основе OP97 – замыкаем выход OP97 на его минусовой вход, на плюсовой вход OP97 подаём нулевой провод (всё, как в схеме стандартного повторителя – см., например, здесь). Собрали, проверяем каков сигнал на выходе повторителя – должен быть тот же, что и на входе, т.е. должен быть равен потенциалу нулевого уровня (т.к. на плюсовой вход повторителя мы подали сигнал с нулевого провода). Далее подключаем 1-й AD620. Первая его проверка – это соединяем In+ и In- т.е. делаем так, чтобы разностный сигнал был равен нулю и смотрим какой сигнал на выходе – должен быть равен потенциалу нулевого уровня. Можно убрать резистор Rg, что эквивалентно подключению сопротивления равного бесконечности – для данного сопротивления коэффициент усиления AD620 равен 1 (см. даташит). Теперь если подадим на входы In+ и In- разность потенциалов в 1В, то на выходе относительно нулевого провода будет разность потенциалов в 1В. Необходимо лишь подчеркнуть, что сигналы на In+ и In- должны быть в рабочем диапазоне усилителя. То есть относительно нулевого провода сигналы не должны быть меньше -3В и больше +3В. То есть, например, на In- относительно нулевого провода может быть +0.5В, а на In+ может быть 1.5В и тогда сигнал на выходе относительно нулевого провода будет 1В. Сначала добиваемся появления сигнала ЭКГ при диапазоне АЦП Arduino в 5В (ставим в это положение соответствующий переключатель на Arduino), потом подбирается делитель на резисторах, чтобы сигнал попадал в диапазон 3.3 и переключим Arduino на 3.3В.
Ну и далее для примера сигнал полученный при помощи данной схемы (электроды размещал на грудной клетке произвольно – как любитель, т.е. не по стандартным медицинским отведениям):
рис.15
Здесь видно, что система выдаёт сигнал без сглаживания высоких частот. Дальнейшее высокочастотное сглаживание можно организовать программно, а можно аппаратно добавив в схему фильтр нижних частот (ФНЧ) – см. вариант схемы от Андрея на следующй странице. Пример программного сглаживания при помощи простейшего усреднения на основе скользящего окна выглядит так:
рис.16
Здесь необходимо отметить, что обычно сглаживание осуществляется при помощи ФНЧ с частотной характеристикой того же вида, что и у обычной RC-цепочки, так что сглаживание на основе усреднения, что на рис.16 не совсем правильно, также такое сглаживание искажает саму кардиограмму. Поэтому сглаживание на рис.16 приведено лишь для того, чтобы продемонстрировать общее понятие о сглаживании. Не лишне отметить, что раньше (когда приборы были на основе чернильных самописцев) роль сглаживающего фильтра играла инерционность стрелки, что рисовала ЭКГ на бумагжной ленте.
Дальнейшее развитие данного кардиографа в энцефалограф расписано здесь.
Сайты на тему ЭКГ:
https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=47010
https://mylab.wmsite.ru/moi-razrab/kardiograf
https://cxem.net/medic/medic24.php
p.s. Для того, кто интересуется объяснениями понятий математики, физики, техники что называется "на пальцах" можно посоветовать вот эту книгу и в частности главы из её разделов "Математика", "Физика", "Техника" (саму книгу или отдельные главы из неё вы можете приобрести здесь).
p.p.s. Для того, кто интересуется устройством огрганизма более глубоко можно посоветовать главу из упомянутой книги – "Почему есть боль".
https://www.prointellekt.ru/EKG3.php
