BME 305 EEG: 4 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Elektroencefalogram (EEG) je naprava, ki se uporablja za merjenje električne možganske aktivnosti subjekta. Ti testi so lahko zelo koristni pri diagnosticiranju različnih možganskih motenj. Ko poskušate narediti EEG, morate upoštevati različne parametre, preden ustvarite delovno vezje. Ena stvar pri poskusu branja možganske aktivnosti z lasišča je, da je zelo majhna napetost, ki jo je mogoče dejansko prebrati. Normalno območje možganskega vala za odrasle je od približno 10 do 100 uV. Zaradi tako majhne vhodne napetosti bo pri celotnem izhodu vezja potrebno veliko ojačanje, po možnosti večje od 10 000 -kratnega vhoda. Pri ustvarjanju EEG -a je treba upoštevati tudi to, da se tipični valovi, ki jih oddajamo, gibljejo od 1 Hz do 60 Hz. Če to vemo, bodo morali obstajati različni filtri, ki bodo zmanjšali neželeno frekvenco zunaj pasovne širine.

Zaloge

-LM741 operacijski ojačevalnik (4)

-8,2 kOhm upor (3)

-820 ohmski upor (3)

-100 ohmski upor (3)

-15 kOhm upor (3)

-27 kOhm upor (4)

-0,1 uF kondenzator (3)

-100 uF kondenzator (1)

-lesena deska (1)

-Arduino mikrokrmilnik (1)

-9V baterije (2)

1. korak: Instrumentacijski ojačevalnik

Prvi korak pri ustvarjanju EEG je ustvariti lasten instrumentacijski ojačevalnik (INA), ki ga lahko uporabite za sprejem dveh različnih signalov in oddajanje ojačenega signala. Navdih za to INO je prišel iz LT1101, ki je običajen instrumentacijski ojačevalnik, ki se uporablja za razlikovanje signalov. Z 2 operacijskimi ojačevalniki LM741 lahko ustvarite INA z različnimi razmerji, navedenimi v zgornjem vezju. Lahko pa uporabite različico teh razmerij in še vedno dobite enak rezultat, če je razmerje podobno. Za to vezje predlagamo, da uporabite 100 ohmski upor za R, 820 ohmski upor za 9R in 8,2 kOhm upor za 90R. Z uporabo 9V baterij boste lahko napajali operacijske ojačevalnike. Tako, da nastavite eno 9V baterijo za napajanje V+ pin, drugo 9V baterijo pa tako, da v V -pin vnese -9V. Ta instrumentni ojačevalnik bi vam moral prinesti 100.

2. korak: Filtriranje

Pri snemanju bioloških signalov je pomembno upoštevati obseg, ki vas zanima, in možne vire hrupa. Rešitev lahko pomagajo filtri. Za to zasnovo vezja se za dosego tega uporablja pasovni filter, ki mu sledi aktivni filter z zarezo. Prvi del te stopnje je sestavljen iz visokoprepustnega in nato nizkoprepustnega filtra. Vrednosti za ta filter so za frekvenčno območje od 0,1 Hz do 55 Hz, ki vsebuje zanimivo frekvenčno območje EEG signala. To služi za filtriranje signalov, ki prihajajo izven obsega želja. Sledi napetostni sledilnik po prehodu pasu pred zarezni filter, da se zagotovi nizka impedanca izhodne napetosti filtra z zarezo. Zarezni filter je nastavljen tako, da filtrira hrup pri 60 Hz z vsaj -20 dB zmanjšanjem signala zaradi velikega popačenja šuma pri njegovi frekvenci. Končno še en sledilnik napetosti, ki bo dokončal to stopnjo.

Korak: Neinvertirajoči operacijski ojačevalnik

Zadnjo stopnjo tega vezja sestavlja neinvertirni ojačevalnik za povečanje filtriranega signala na območje 1-2V z ojačitvijo okoli 99. Zaradi zelo majhne jakosti vhodnega signala iz možganskih valov je ta zadnja stopnja potrebna za pridobitev izhodne valovne oblike, ki je enostavna za prikaz in razumevanje v primerjavi s potencialnim hrupom v okolici. Prav tako je treba opozoriti, da je enosmerni odmik od neinvertirajočih ojačevalnikov normalen in ga je treba upoštevati pri analizi in prikazu končnega izhoda.

4. korak: Analogno do digitalnega pogovora

Ko je celotno vezje končano, je treba analogni signal, ki smo ga ojačali po celotnem vezju, digitalizirati. Na srečo, če uporabljate arduino mikrokrmilnik, že obstaja vgrajen analogno -digitalni pretvornik (ADC). Če lahko oddate vezje na katerega koli od šestih analognih zatičev, vgrajenih v arduino, lahko osciloskop kodirate na mikrokrmilnik. V zgornji kodi uporabljamo analogni pin A0 za branje analogne valovne oblike in jo pretvorimo v digitalni izhod. Za lažje branje morate napetost pretvoriti iz območja 0 - 1023 v območje od 0 V do 5 V.