DENEY 1. ELEKTROKARDİYOGRAM (ECG) ÖLÇÜMÜ 1. DENEYİN

DENEY 1.
ELEKTROKARDİYOGRAM (ECG) ÖLÇÜMÜ
1. DENEYİN AMACI
Bu deney, öğrencilerin kalbin pompalama işlemi sırasında gerçekleşen elektriksel aktiviteleri
anlamasına yardımcı olacaktır. Periyodik olarak değişen potansiyelin oluşturduğu dalga şekli
elektrokardiyogram (ECG) olarak adlandırılır. Bu deneyde yüzey elektrot ile vücuttan alınan ECG
sinyali aşağıda blok diyagramı verilen aşamalardan geçerek, bir veri toplama cihazı olan DaqPro ile
kaydedilerek incelenecektir.
2. DENEY DEVRE AÇIKLAMALARI
Deneyde yapılacak olan devre ve tasarımlar aşağıda belirtildiği şekilde yapılacaktır.
2.1 ECG Ölçümü Devresi Blok Diyagramı
Yapılacak olan ECG devresi Şekil 2.1’de gösterilen blok diyagramına göre tasarımlanacaktır.
Sağ el
Sol el
Sağ ayak
Sol ayak
Yüzey Elektrot
(Surface Electrote)
Bant Geçiren Filtre
(Bandpass Filter)
0.1 ~ 90 Hz
Ön Kuvvetlendirici
(Pre Amplifier)
x30
Kazanç
Kuvvetlendiricisi
(Gain Amplifier)
x100
Bant Durduran Filtre
(Notch Filter)
50 Hz
EKG
Şekil 2.1 ECG ölçüm devresi blok diyagramı
2.2 Ön-Kuvvetlendirici Devre
A
OP1
R4
R6
R2
R1
OP1
R3
B
OP1
R5
R7
Şekil 2.2 Ön-Kuvvetlendirici Devre
V0
Yukarıda verilen Şekil 2.2 OP1 enstrümantasyon kuvvetlendiriciden oluşan önkuvvetlendirici devresini göstermektedir. R2=R3, R4=R5 ve R6=R7 olduğunda kazanç şu şekilde
hesaplanabilir.
Av 
R6  2 R 2 
1 

R4 
R1 
2.3 Bant-Geçiren (Band-Pass) Devresi
R2
C1
C2
C2
R1
OP2
R1
R2
OP2
C1
R3
R4
R3
(a)
R4
(b)
Şekil 2.3. (a) 2–sıra Yüksek Geçiren Filtre (b) 2-sıra Alçak Geçiren Filtre
ECG sinyalinin DC bileşen seviyesini azaltmak amacıyla Şekil 2.3’de gösterildiği gibi bir
aktif 2-sıra yüksek geçiren filtre kullanılmıştır. Filtrenin köşe frekansı 0.1 Hz olacak şekilde
ayarlanır ve bu değer C1, C2, R1 ve R2 kullanılarak şu şekilde hesaplanabilir.
fH 
1
2 R1R 2C1C 2
Kutup tasarımı aşağıdaki denklemde açıklanmıştır.
 R3  R4 

  1.56
 R3 
Burada yüksek-geçiren filtreden kaynaklanan anlık dalgalanmaları azaltmak amacıyla
özellikle 1 Hz bant genişliği seçilecektir. Bir aktif 2-sıra alçak-geçiren filtre yapmak için Şekil 2.3
(b)’de verilen devre kullanılmıştır. Filtrenin köşe frekansı 90 Hz’e ayarlanacak olup bu değer R1,
R2, C1 ve C2 kullanılarak şu şekilde hesaplanabilir.
f 
1
2 R1R 2C1C 2
Kutup tasarımı aşağıdaki denklem ile tanımlanmıştır.
 R3  R4 

  1.56
R
3


2.4 Kazanç Kuvvetlendirici Devresi
IN
OP3
OUT
R2
R1
Şekil 2.4 Ön-Kuvvetlendirici Devre
Yukarıda verilen Şekil 2.4’deki op-amp devresi kullanılarak gerçekleştirilmiş bir evirmeyen
kuvvetlendiriciyi göstermektedir. Kuvvetlendiricide R2 direnci kazanç ayarı için kullanılmaktadır.
Kazanç ifadesi aşağıdaki denklem ile açıklanmıştır.
 R2 
Av  1 

 R1 
3
Bant-Geçirmeyen Filtre (Notch) Devresi
C3
R1
R2
Vi
V0
OP4
C1
C2
R3
R4
Şekil 2.5 Bant-Geçirmeyen Filtre
Bir op-amp ve RC devresinden oluşan bir çift T-bant-geçirmeyen filtre Şekil 2.5’de
gösterilmektedir. R1=R2, C1=C2, R3==0.5R1 ve C3=2C1 ise engellenecek frekans aşağıdaki
denklem ile hesaplanabilir.
f 
1
2 R1R 2C1C 2
3. DENEY SONUÇLARI
3.1 Yüksek Geçiren Filtre (YGF) Karakteristikleri Deneyi
Frekans
1 kHz
500 Hz 100 Hz
10 Hz
5 Hz
4 Hz
3 Hz
2 Hz
1 Hz
YGF
Çıkışı
(Vpp)
Tablo 3.1 Yüksek Geçiren Filtre Karakteristik Eğrisi
3.2 Alçak Geçiren Filtre (AGF) Karakteristikleri Deneyi
Frekans
1 Hz
2 Hz
3 Hz
50 Hz
60 Hz
80 Hz
90 Hz
AGF
Çıkışı
(Vpp)
Tablo 3.2 Alçak Geçiren Filtre Karakteristik Eğrisi
100 Hz 200 Hz
3.3 Bant Durduran Filtre (BDF) Karakteristikleri Deneyi
Frekans
1 Hz
10 Hz
20 Hz
30 Hz
50 Hz
60 Hz
100 Hz 500 Hz
1 kHz
BDF
Çıkışı
(Vpp)
Tablo 3.3 Bant Durduran Filtre Karakteristik Eğrisi
3.4 Devre Çıkış Sonuçları
Çıkış Dalga Şekilleri
AGF
1 Hz
5.6
AGF
1 Hz
7.8
Kazanç
ayarı orta
değerde
Kazanç
ayarı orta
değerde
Hazırlayanlar
Arş. Gör. Özkan ARSLAN
Arş. Gör. İbrahim AKKAYA