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Digilent项目实例:使用Analog Discovery 2和LabView自制ECG

 

作者:Austin Stanton

关于作者:生物工程本科毕业于华盛顿州立大学。

在这个Instructable网站中,我将展示如何制作一个家用的心电图仪器。这仪器的作用是放大,测量和记录下心脏产生的电势。心电图可以揭示有关心脏调节的大量信息,以及显示心脏状况。这个DIY ECG项目可以通过消除降噪组件来简化电路,可通过使用LabVIEW对数据进行后处理来实现。

 

步骤1:材料

硬件设备

1)Analog Discovery 2 USB示波器

2)2个OP482运算放大器

3)10个100kΩ电阻

4)7个10kΩ电阻

5) 1 uF 电容器

6) .1 uF 陶瓷电容器 (104M)

5) 6 二极管 (50V 一般型整流器 1N4001)

6) 面包板(在这里我使用 Explorer Board)

7) DIN ECG卡扣线或鳄鱼夹

8) 3个表面电极或3便士(如果使用便士,则需要润滑液)

(所有东西除了1,7和8都包括在 Analog Parts Kit 里面 )

 

软件

Maveforms 2.6.2版本或更新的

LabView (下载和安装45天免费试用期)

 

步骤2:电路设置

在上图中,你可以看到我的电路设置(和Fritzing图),以及用于构建它的原理图。我也有一个运算放大器原理图,当中包含了指定电路各部分的功能。

我们可以用两个100k的电阻然后串联成200k的电阻。Zaimeige1输入端中都会有一个二极管以防止电击。插入二极管后,两个电极之间的电压最高是0.7V。这电压高于心脏信号,因此不会产生任何的影响。

步骤3:模拟发现

  1. 连接示波器通道。 1根负极(1橙线白色条纹)接地(向下箭头黑线)
  2. 连接示波器通道。 1正极(1+橙色导线)到电路的电压输出
  3. V-电源(V-白线)连接到负电压集线器
  4. V+电源(V+红线)连接到正电压集线器

 

步骤4DIY电极

我们可以在家制作或是上网购买电极。如果你要自己DIY电极的话,那么你接下来将需要一下步骤。有一点需要注意,自制电极不会给出同样的信号清晰度。虽然可以用任何导电材料制成电极,但我建议使用硬币(因为它们便宜且容易获得)。你可以将电线直接焊接到硬币上,也可以像我一样使用鳄鱼夹。应用于便士的保湿乳液点可用于改善便士与皮肤之间的传导。最后,使用电工胶带(或透明胶带)将便士牢牢地固定在你的身体上,使其处于下一步所示的位置。

 

如果你能够购买,我建议你购买表面电极,卡扣线则可以使用鳄鱼夹代替。

 

步骤5:放置电极

有两种方式放置电极。

 

方法1

放置一个地线在你的右胸,然后放置负电极在另一个胸口。最后,将正极放置在肚子上(与负极同一个垂直线)。

方法2

将接地电极放在左手腕内侧,然后将正极放在左脚腕内侧。最后,将负极放在右手腕内侧。方法2通常具有更大的噪声和较弱的信号,但是如果胸毛使方法1变得困难,则方法2是更好的选择。

 

步骤6Waveforms

打开WaveForms,在device manager中选择Analog Discovery 2

选择Supply ( WaveForms 2015 ) 或者是 Voltage ( WaveForms 2014 )

 

设置1.  VP+ 成 5V 和 VP- 成 -5V 然后按下电源键以打开电源。

 

接下来,在WaveForms主菜单中选择 “ Scope “。

 

在右手边,你可以看到”time”设置,设置Pos 成 0 和 Base 成 500 ms/div

在时间设置下面是”C1”设置,设定Offset 到 0V 和设置 Range 200 mV/div

在图像上面选择”Run”按钮

 

现在,你应该会看到类似于上图中的输出,电极位置的变化将改变ECG的形状。如果你的心电图显示为上下颠倒,请扭转导线。在继续下一步之前,请确保退出WaveForms。

 

步骤7LabView代码

首先,如果要将电极放在躯干上,请下载下面的LabVIEW文件“ ECG.vi;如果将它们放在手腕和脚踝上,请下载“ ECG_wrist_ankle.vi”。确保通过USB连接了Analog Discovery 2,然后打开程序。打开了程序后,在“ Analog Discovery MSO设置”中应将“ Analog Discovery 2”作为设备名称,将“ mso / 1”作为模拟通道。另外,请确保在“ Analog Discovery 2电源”中打开了“Master Enable”,并且切换电压设置成正5V和负5V。一旦正确连接了电路和电极,就可以启动程序。

你会看到五个图像。第一个图像显示未滤波的信号,但是每个图都有一个不同的滤波器用于最小化噪声。第二张图取一定数量点的平均值。你可以增加或减少要平均的样本数。第三幅图使用先前的滤波器和带通滤波器,而第四幅也使用带阻滤波器。他的上限和下限可以调整,但请注意不要过滤得太多,否则会丢失信号的重要部分。最后,最终图形使用平滑滤波器消除残留的噪声。

这个程序还可以检测您的心律。它通过识别峰的数量(每个峰代表一个心跳)来做到这一点。一旦你的图形找到了想要的方式,你可以单击“心率”部分中的“On”开关。确保已调整HT(高阈值)和LT(低阈值),以使每个心跳的峰值都在两者之上,而其余信号则均在低阈值之下。

源代码下载:

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步骤8:Labview-简化版

这是我程序的简化版,它只有最终的ECG和心率计算。在构建此电路和一般使用此ECG时,请格外小心。在不知道自己在做什么的情况下,请勿尝试使用壁装电源或对电路进行改动。如果你有任何疑问或疑虑,请在下面评论,我会及时答复。谢谢你的阅读。

原文链接:https://www.instructables.com/id/DIY-ECG-Using-a-Analog-Discovery-2-and-LabVIEW/?_ga=2.204218579.218918267.1564513357-636351526.1561417533

PuaChengLin 还没写个人简介...

6 Nov 2019, 7:33