Penghapusan derau 50 hz dari catu daya EKG

Saat ini kami sedang mengerjakan proyek bio-medis yang merupakan mesin EKG. Ada masalah yang tidak dapat kami selesaikan di sisi perangkat lunak yaitu penghapusan kebisingan 50 Hz. Sekarang kami mencoba untuk menghilangkan 50 Hz noise menggunakan filter analog. Adakah yang punya ide untuk menghilangkan 50 Hz noise menggunakan komponen analog.

(judul aslinya menyatakan bahwa masalahnya ada pada sinyal - Steven )

(catatan: pertanyaan mengatakan suara itu ada di sinyal. Tampaknya menjadi catu daya; lihat edit saya lebih jauh ke bawah.)

Filter takik 50 atau 60 Hz biasanya dilakukan sebagai filter twin-T. Namun, twin-T pasif memiliki faktor-Q yang buruk, artinya frekuensi tetangga juga akan dilemahkan, yang dapat menyebabkan profil EKG terdistorsi.

Filter takik aktif mungkin terlihat seperti ini:

Jangan lupa untuk menghitung ulang nilai resistor untuk 50 Hz; R1 akan menjadi 11,8 MΩ. Setiap opamp akan dilakukan. Perbedaan dengan filter pasif ditunjukkan dalam grafik ini:

Mungkin tidak begitu jelas, tetapi grafik filter aktif adalah garis vertikal pada 60 Hz. Jauh lebih baik daripada filter pasif.

sunting ulang komentar Anda
Jika 50 Hz ada pada catu daya seperti yang Anda katakan perlu decoupling. Pertama catu daya itu sendiri. Regulator yang baik tidak akan memiliki riak 50 Hz pada outputnya, jadi mungkin kapasitor smoothing pada input terlalu kecil. (Jika dipikir-pikir bahwa riak harus 100 Hz. Dioda yang rusak di jembatan penyearah akan menjelaskan baik 50 Hz dan riak yang terlalu tinggi. ) Jika riak input terlalu besar, ia mungkin berada di bawah tegangan input minimum regulator. Bisakah Anda memposting skema catu daya dengan nilai-nilai komponen? Anda juga dapat menempatkan kapasitor 100 μF pada output.

Juga gunakan 100 µF secara paralel dengan 1 µF pada input catu daya IC. Jika daya rendah, Anda dapat menempatkan resistor 10 Ω hingga 100 in secara seri dengan saluran suplai, sebelum kapasitor. Jadi kapasitor langsung ke pin IC. Perhatikan bahwa resistor akan menyebabkan penurunan tegangan pada 5 V, jadi gunakan saja 100 Ω jika arus suplai kurang dari 1 mA. Hingga 10 mA Anda dapat menggunakan 10 Ω. Lebih tinggi lebih baik, Anda harus melihat apa yang Anda mampu. 10 mA melalui resistor 10 will akan menyebabkan penurunan 100 mV, itu 2%, yang mungkin dapat diterima.

Sebagai seorang siswa, kami merancang dan menguji Instrumen Amplifier diskrit kami sendiri (IA), menggunakan standar 3x Op. Amp. untuk percobaan laboratorium Teknik Biomedis pada tahun 1974. Kami menggunakannya untuk EKG, sinyal EEG dan kontrol prostetik. Kami juga menerapkan elektroda ke pelipis dan menggunakannya untuk memantau pergerakan mata. Ini menciptakan gigi gergaji dengan gerakan mata lateral, yang menarik perhatian para gadis pemantau yang lewat dan beberapa berhenti untuk menjadi relawan untuk tes EKG. (dengan elektroda diterapkan ke dada) Setelah kami memahami persyaratan desain untuk CMRR, dengung 50 / 60Hz menghilang.

Ini daftar periksa debug saya untuk Anda;

• Apakah desain Anda memenuhi kriteria 120dB yang direkomendasikan atau hanya minimum 100dB?
• Apakah Anda menggunakan desain Op Amp tunggal atau triple Amp Amp?
• Bisakah Anda mencoba metode floating back-drive atau "teknik penjagaan" yang dikenal di industri medis untuk EKG sebagai "drive kaki kanan"
• Apakah Anda memiliki respons kesalahan DC kulit galvanik tinggi yang memenuhi ampli tinggi Anda atau membahayakan CMMR?
• Bisakah Anda memberikan beberapa hasil pengukuran tes?

Ketika masuknya medan 100V E ditumpangkan pada sinyal 100uV dan jika Anda memiliki rasio penolakan mode umum yang baik sebesar 120 dB, Anda mendapatkan tingkat kebisingan 100uV.

Cara untuk Meningkatkan CMMR terkait 50/60 HZ hum adalah:

1. Gunakan Instrumen Amp (IA) desain berkualitas tinggi (tetapi biaya sangat rendah)

2. Guard signal dengan teknik "right leg drive". (dikenal sebagai metode penjagaan analog) di mana Anda buffer sinyal mode umum untuk membuat referensi mode umum impedansi rendah pada kaki yang masih mengambang tetapi menekan tegangan medan E tinggi 50 / 60Hz dengan rasio impedansi.

3. Kabel probe pelindung

4. Gunakan Instrumen Amp yang dirancang lebih tinggi CMMR > 130dB

5. Gunakan filter Notch aktif yang dapat disetel dengan Q = 100 (seperti yang dilaporkan sebelumnya)

6. Gunakan CM Ferrite choke di sekitar kabel. (lengan tipe permeabilitas tinggi)

7. Pastikan pasokan V + bebas noise dengan regulator Linear, tutup ESR rendah dalam dan keluaran. dan gunakan lead pendek antara V + dan amp.

Preferensi saya dicetak tebal

Mencoba menyaring 50 Hz noise seharusnya menjadi pilihan terakhir, sebagian karena rentang frekuensi sinyal Anda yang valid mencakup 50 Hz. Apa pun yang Anda lakukan untuk mengurangi 50 Hz akan mengubah sinyal yang Anda inginkan juga.

Jawaban terbaik adalah merancang ujung depan analog untuk meminimalkan kenaikan frekuensi saluran di tempat pertama. 50 Hz datang dari kopling kapasitif dari saluran listrik, yang ada di sekitar ruangan. Namun, Anda mengukur perbedaan antara voltase pada beberapa elektroda pada bodi, dan kabel daya 50 Hz sebagian besar akan menjadi sinyal mode umum.

Ujung-ujung depan EKG harus sangat bersih untuk menghilangkan mode umum. Ini berarti penanganan sinyal diferensial penuh dapat melewati 50 Hz, memastikan setiap kaki memiliki impedansi yang sama, menggunakan amp instrumentasi dengan penolakan mode umum yang baik, sama sekali tidak ada referensi ground untuk satu sisi pengukuran, dll. beberapa kali amplitudo dari sinyal yang Anda coba ambil, jadi Anda benar-benar harus bangun dan memperhatikan masalah ini.

Hal lain yang dilakukan kebanyakan sistem EKG adalah memasang elektroda pada kaki yang berlawanan dengan jantung, yang biasanya merupakan kaki kanan. Ini digunakan murni untuk mengambil sinyal mode umum, diperkuat, dan kemudian menjadi semacam referensi tanah mengambang untuk sirkuit diferensial tahap pertama sampai sinyal diferensial dapat diperkuat dan impedansinya diturunkan.

Jika Anda melakukan semua itu dengan benar dan Anda masih memiliki terlalu banyak derau saluran listrik, maka Anda dapat mempertimbangkan pengurangan frekuensi saluran listrik dari sinyal akhir. Namun, ini paling baik dilakukan dalam perangkat lunak sehingga Anda dapat membuat filter ketat tanpa mengalami toleransi komponen analog. Itu juga memungkinkan Anda untuk mengukur saluran listrik dan membuat filter yang sinkron dengannya. Takik yang dihasilkan sangat ketat akan berdampak lebih kecil pada sinyal nyata daripada filter analog dengan bagian yang terjangkau. Filter analog harus lebih luas karena bagian toleransi saja untuk menjamin cukup pelemahan 50 Hz bahkan jika frekuensi pusat mati sedikit.

Jadi secara ringkas, dalam urutan prioritas Anda harus menyerang masalah dengan

1. Rancang ujung depan analog dengan hati-hati untuk penolakan noise mode umum yang sangat baik.

2. Rancang ujung depan analog dengan hati-hati untuk penolakan noise mode umum yang sangat baik.

3. Rancang ujung depan analog dengan hati-hati untuk penolakan noise mode umum yang sangat baik.

4. Tidak, itu tidak cukup baik. Kembali dan perbaiki ujung depan analog Anda untuk penolakan noise mode umum yang lebih baik.

5. Gunakan pickup mode umum pada kaki yang berlawanan untuk membantu membatalkan noise mode umum, kemudian ulangi dari langkah 1.

6. Hilangkan noise catu daya yang tersisa dengan filter perangkat lunak yang sinkron ke saluran listrik.