Кардиограф на основе модуля AD8232

[poty]

@skynepdai, сдвиг вправо, естественно.
По поводу шума - у Вас очень поверхностное представление. Результат преобразования зависит от огромного количества факторов (не только от битности) и не все они шумоподобные. Увеличение точности при параллельном включении нескольких ЦАП и обработке на стороне цифрового сигнала возможно, но существенного выигрыша Вы не получите. Внешние ЦАПы, как правило, имеют множество механизмов повышения точности, например, внутренний оверсемплинг, я уже не говорю про дифференциальный вход, программируемое предварительное усиление и т.п.
Для того, чтобы подать переменный сигнал на встроенный ЦАП необходимо также обеспечить, чтобы отрицательные значения сигнала "вписывались" во входной диапазон, что требует хорошо фильтрованного напряжения смещения.
Кроме всего прочего есть нелинейность аналоговой части, преобразования, выходного фильтра (при его наличии), необходимость защиты от ВЧ гармоник....

 

[skynepdai]

@poty,Понятное дело, что даже малая часть понимания в узкоспециальной электронике проходится много лет и фиксируется специальной бумажкой (дипломом), дабы потом на поиске работы он мог отбить вложения хорошей заплатой. Все стараются настолько ёмко использовать свой потенциал для выгоды (и это хорошо для выбранной системы ценностей и молодцы те, кто ей эффективно пользуются), но это же и ограничивает кооперацию специалистов для взаимопомощи. Так что да, есть тонна подводных камней, которые будут мешать и возможно отбросят всё желание дорабатывать проект. Но всё придется дотумкивать самому + молиться, чтобы добрые форумчане ткнули носом на конкретную ошибку, которую не заметить не специалисту. Так что благодарю за широкий спектр познания в преобразовании аналогового сигнала в цифровой и надеюсь на Вашу помощь в разъяснении тонких ошибок

 

[poty]

@skynepdai, возможно, пишу не в тему, но для того, чтобы что-то подсказывать и указывать на ошибки (говорю от себя) нужно иметь некоторое ТЗ. Пока у меня есть некоторое описание микросхемы, и высказанное Вами желание её применить. Я мало соображаю в медицине, поэтому нужно бы уточнить, что реально за сигнал мы оцифровываем (границы частоты,/периода, форма сигнала/спектральный состав, динамический диапазон) и что хотим получить на выходе (допустим, измеренные параметры входного сигнала (какие?), изображение формы (которое должно содержать что?), диагностирование (чего? на каком принципе?)...). Тогда я не буду теоретизировать, как в своём сообщении выше, а буду отвечать конкретно.

 

[Leshander]

Всем привет!
Мысль конечно интересная про кардиограф, хотя бы простой. Сам занимаюсь ремонтом медицинского оборудования и ради интереса приобрёл сей модуль. Но цель немного другая, попробовать сделать приблизительно рабочий полнофункциональный прибор на нескольких модулях.
Начну с одного естественно простого потом наращивать буду.
Разбиваю сразу на задачи:
1) Дополнительная фильтрация и экранирование входящего сигнала и соответственно модуля ( ибо китайский модуль это игрушка не более);
2) Качественный источник питания (чтоб не гадил уходом напряжения, и частотой ШИМ в модуль);
3) Расчёт параметров АЦП;
4) Схема генератора для АЦП;
5) Потоковая обработка и её расчёт;
6) Преобразователь потоковых данных на USB, COM, LPT.
Думаю более менее годное собрать можно.

 

[Leshander]

Начну с 3 пункта.
Будем исходить из следующего.
При пароксизмальной тахикардии учащение пульса может быть свыше 300 ударов в минуту.
Для запаса возьмём 400 т.к. хотим аппарат на достойном уровне.
Получается:
400 ударов делим на 60 секунд = 4,7 удара в секунду!
Опять округляем до 5 ударов в секунду. (5 Гц)
Но на данной частоте кроме шума в данных мы ничего не увидим.
Далее рассчитываем разрешающую способность аппарата.
Есть две разрешающих способности, они напрямую связаны с выводом на бумагу:
1. Большая разрешающая способность это 50мм в секунду на аппарате это 2 мм в 0,02 секунды (50 Гц не хорошо).
2. Маленькая разрешающая способность это 25мм в секунду на аппарате это 1 мм в 0,04 секунды (25 Гц лучше).
В основном аппараты относятся ко второй категории (берём её).

У нас 5 ударов и разрешение 25 получаем 125, но для качественной выборки нужно минимум 5 результатов АЦП =5х125=625 Гц
Это частота с которой должен справиться АЦП! (минимальная)
Если мы используем АЦП самого ардуино, мы загрузим лишний программный код что хоть и не критично, но приведёт к ошибкам, нам нужны потоковые данные.
По этому думаю как говорилось выше ADS1115 от 8 до 860 выборок в секунду. (попадаем в этот предел)

Теперь про младшие регистры

Есть вариант с компаратором, но думаю если их не использовать, то хуже не станет, хотя обычно используется RC цепь на них через PWM сигнал.

Данные для генератора получены, АЦП подобрано, проблема шума младших регистров решена.

 

[Старик Похабыч]

Мне нужно. Вот это объясните:

но для качественной выборки нужно минимум 5 результатов АЦП

Почему 5? не 3, не 7 ?
По остальным данным все понятно - доводы приведены. Я от темы медицины далек, считаю, что так и есть.

 

[Leshander]

@Старик Похабыч,
5 оптимальная по энтропии, 7 избыточная, 3 не достоверная.
Пример при 3х выборках:
1 - сделана верно;
2 - введена помеха при внешнем воздействии;
3 - наведённая гармоника.
Итог: АЦП прицепится к ложному варианту.
Для более точного расчёта выборок необходимо учитывать все факторы.
При выборке 5, получается при входящем одном верном значении оно повторится минимум 1 раз.
При 7ми выборках замедляется процесс обработки, либо повышается цена АЦП, но вероятность точного измерения увеличивается.
Данный метод используется в дорогом оборудовании, либо в медлительных системах.
Есть исключения, это унифицированные микросхемы которые изначально берут на себя функции АЦП и поправки ошибки.
Если взять выборку 7, я согласен что будет лучше, но не означает дешевле, т. к. это потянет за собой остальное железо.

Есть ещё способ уменьшить до 4-х выборок, но компенсация последующих должна быть в железе, что опять же ляжет в цену.

@Старик Похабыч,
Думаю объяснил, выборки не только играют роль фильтра, но и обеспечения достоверности.

 

[Старик Похабыч]

Да, понятно, для статистики, но 5 выбрано довольно эмпирически.

 

[Leshander]

@Старик Похабыч,
Согласен, с Вами, зато без формул

Вот и хочу доказать: чем проще, тем эффективней. В коммерческий проект не буду лезть всё должно быть доступно и понятно. Потом думаю написать прогу для автоматического анализа. Считай сам себе доктор.

 

[Савелий]

400 ударов делим на 60 секунд = 4,7 удара в секунду!

Получаем 6,7 удара в секунду. И кстати, насколько я знаю, пропускная способность атриовентрикулярного канала не более 250-270 импульсов в минуту.