BME 305 EEG: 4 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Elektroencefalogramma (EEG) ir ierīce, ko izmanto subjekta smadzeņu elektriskās aktivitātes mērīšanai. Šie testi var būt ļoti noderīgi, diagnosticējot dažādus smadzeņu darbības traucējumus. Mēģinot izveidot EEG, pirms darba ķēdes izveidošanas ir jāpatur prātā dažādi parametri. Viena lieta, mēģinot nolasīt smadzeņu darbību no galvas ādas, ir tāda, ka ir ļoti mazs spriegums, ko faktiski var nolasīt. Normāls pieaugušo smadzeņu viļņu diapazons ir no aptuveni 10 uV līdz 100 uV. Sakarā ar tik mazu ieejas spriegumu, ķēdes kopējai izejai būs nepieciešams liels pastiprinājums, vēlams vairāk nekā 10 000 reižu no ieejas. Vēl viena lieta, kas jāpatur prātā, veidojot EEG, ir tā, ka tipiskie viļņi, ko izvadām, svārstās no 1 Hz līdz 60 Hz. Zinot to, būs nepieciešami dažādi filtri, kas mazinās nevēlamo frekvenci ārpus joslas platuma.

Piegādes

-LM741 darbības pastiprinātājs (4)

-8,2 kOhm rezistors (3)

-820 omu rezistors (3)

-100 omu rezistors (3)

-15 kOhm rezistors (3)

-27 kOhm rezistors (4)

-0,1 uF kondensators (3)

-100 uF kondensators (1)

-Maizes dēlis (1)

-Arduino mikrokontrolleris (1)

-9V baterijas (2)

1. darbība: Instrumentu pastiprinātājs

Pirmais solis EEG izveidē ir izveidot savu instrumentu pastiprinātāju (INA), ko var izmantot, lai uztvertu divus dažādus signālus un izvadītu pastiprinātu signālu. Šī INA iedvesma radās no LT1101, kas ir parasts instrumentu pastiprinātājs, ko izmanto signālu diferencēšanai. Izmantojot 2 no jūsu LM741 operatīvajiem pastiprinātājiem, jūs varat izveidot INA, izmantojot dažādus koeficientus, kas norādīti iepriekšējā shēmā. Tomēr varat izmantot šo koeficientu variāciju un joprojām iegūt tādu pašu rezultātu, ja attiecība ir līdzīga. Šai shēmai mēs iesakām izmantot 100 omu rezistoru R, 820 omu rezistoru 9R un 8,2 kOhm rezistoru 90R. Izmantojot 9 V baterijas, jūs varēsit darbināt operatīvos pastiprinātājus. Iestatot vienu 9 V akumulatoru V+ tapas barošanai, bet otru 9 V akumulatoru tā, lai tas ievadītu -9 V strāvas tapu. Šim instrumentu pastiprinātājam vajadzētu iegūt 100 pieaugumu.

2. darbība: filtrēšana

Ierakstot bioloģiskos signālus, ir svarīgi paturēt prātā interesējošo diapazonu un iespējamos trokšņa avotus. Filtri var palīdzēt to atrisināt. Šai shēmas konstrukcijai tiek izmantots joslas caurlaidības filtrs, kam seko aktīvs iecirtuma filtrs. Šī posma pirmo daļu veido augstas caurlaidības filtrs un pēc tam zemas caurlaidības filtrs. Šī filtra vērtības attiecas uz frekvenču diapazonu no 0,1 Hz līdz 55 Hz, kas satur interesējošo EEG signāla frekvenču diapazonu. Tas kalpo, lai filtrētu signālus, kas nāk ārpus vēlmju diapazona. Sprieguma sekotājs sēž pēc joslas pārejas pirms iecirtuma filtra, lai nodrošinātu ieejas sprieguma iecirtuma filtram zemu pretestību. Griezuma filtrs ir iestatīts tā, lai filtrētu troksni 60 Hz frekvencē ar vismaz -20dB signāla samazinājumu, jo viņa frekvencē ir liels trokšņu izkropļojums. Beidzot vēl viens sprieguma sekotājs, lai pabeigtu šo posmu.

3. darbība. Invertējošs darbības pastiprinātājs

Šīs ķēdes beigu posms sastāv no neinvertējoša pastiprinātāja, lai palielinātu filtrēto signālu līdz 1-2 V diapazonam ar pastiprinājumu aptuveni 99. Tā kā smadzeņu viļņu ievades signāla stiprums ir ļoti mazs, šis pēdējais posms ir nepieciešams, lai iegūtu izejas viļņu formu, kuru ir viegli parādīt un saprast, salīdzinot ar iespējamo apkārtējo troksni. Jāatzīmē arī tas, ka līdzstrāvas nobīde no pastiprinātājiem, kas nav apgriezti, ir normāla parādība, un tā jāņem vērā, analizējot un parādot gala izvadi.

4. darbība. Analogā digitālā konversija

Kad visa ķēde ir pabeigta, analogais signāls, ko mēs pastiprinājām visā ķēdē, ir jā digitalizē. Par laimi, ja izmantojat arduino mikrokontrolleru, tur jau ir iebūvēts analogo ciparu pārveidotājs (ADC). Spējot izvadīt ķēdi uz kādu no sešām arduino iebūvētajām analogām tapām, jūs varat kodēt osciloskopu uz mikrokontrollera. Iepriekš parādītajā kodā mēs izmantojam A0 analogo tapu, lai nolasītu analogo viļņu formu un pārvērstu to digitālā izejā. Turklāt, lai būtu vieglāk lasīt, jums vajadzētu pārveidot spriegumu no 0 līdz 1023 diapazonam uz diapazonu no 0 V līdz 5 V.