BME 305 EEG: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Sebuah electroencephalogram (EEG) adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur aktivitas otak listrik subjek. Tes-tes ini bisa sangat berguna dalam mendiagnosis gangguan otak yang berbeda. Saat mencoba membuat EEG, ada parameter berbeda yang perlu diingat sebelum membuat rangkaian kerja. Satu hal tentang mencoba membaca aktivitas otak dari kulit kepala adalah ada tegangan yang sangat kecil yang sebenarnya bisa dibaca. Kisaran normal untuk gelombang otak orang dewasa adalah dari sekitar 10 uV hingga 100 uV. Karena tegangan masukan yang begitu kecil, perlu ada amplifikasi yang besar pada keluaran total rangkaian, lebih disukai lebih besar dari 10.000 kali masukan. Hal lain yang perlu diingat saat membuat EEG adalah bahwa gelombang khas yang kami hasilkan berkisar dari 1 Hz hingga 60 Hz. Mengetahui hal ini, perlu ada filter berbeda yang akan melemahkan frekuensi yang tidak diinginkan di luar bandwidth.

Perlengkapan

-LM741 penguat operasional (4)

-8,2 kOhm resistor (3)

-820 Ohm resistor (3)

-100 Ohm resistor (3)

-15 kOhm resistor (3)

-27 kOhm resistor (4)

-0,1 uF kapasitor (3)

-100 uF kapasitor (1)

-papan tempat memotong roti (1)

-Mikrokontroler Arduino (1)

-9V baterai (2)

Langkah 1: Penguat Instrumentasi

Langkah pertama dalam membuat EEG adalah membuat sendiri instrumentasi amplifier (INA) yang dapat digunakan untuk menerima dua sinyal berbeda, dan mengeluarkan sinyal yang diperkuat. Inspirasi untuk INA ini berasal dari LT1101 yang merupakan penguat instrumentasi umum yang digunakan untuk membedakan sinyal. Menggunakan 2 amplifier operasional LM741 Anda, Anda dapat membuat INA menggunakan berbagai rasio yang diberikan dalam diagram rangkaian di atas. Namun, Anda dapat menggunakan variasi rasio ini, dan tetap mendapatkan output yang sama jika rasionya serupa. Untuk rangkaian ini, kami sarankan Anda menggunakan resistor 100 ohm untuk R, resistor 820 ohm untuk 9R, dan resistor 8,2 kOhm untuk 90R. Menggunakan baterai 9V Anda, Anda akan dapat memberi daya pada amplifier operasional. Dengan mengatur satu baterai 9V untuk memberi daya pada pin V+, dan baterai 9V lainnya sehingga memasukkan -9V ke dalam V-pin. Penguat instrumentasi ini akan memberi Anda keuntungan 100.

Langkah 2: Penyaringan

Saat merekam sinyal biologis, penting untuk mengingat jangkauan yang Anda minati dan sumber kebisingan potensial. Filter dapat membantu mengatasi ini. Untuk desain sirkuit ini, filter band pass diikuti oleh filter takik aktif digunakan untuk mencapai hal ini. Bagian pertama dari tahap ini terdiri dari filter lolos tinggi dan kemudian filter lolos rendah. Nilai untuk filter ini adalah untuk rentang frekuensi dari 0,1Hz hingga 55Hz, yang berisi rentang frekuensi sinyal EEG yang diinginkan. Ini berfungsi untuk menyaring sinyal yang datang dari luar jangkauan keinginan. Pengikut tegangan kemudian duduk setelah pita lewat sebelum filter takik untuk memastikan tegangan keluaran ke filter takik memiliki impedansi rendah. Filter takik diatur untuk menyaring noise pada 60Hz dengan setidaknya pengurangan -20dB pada sinyal karena distorsi noise yang besar pada frekuensinya. Akhirnya pengikut tegangan lain untuk menyelesaikan tahap ini.

Langkah 3: Penguat Operasional Non-pembalik

Tahap akhir dari rangkaian ini terdiri dari penguat non-pembalik untuk meningkatkan sinyal yang disaring ke kisaran 1-2V dengan penguatan sekitar 99. Karena kekuatan sinyal input yang sangat kecil dari gelombang otak, tahap terakhir ini adalah diperlukan untuk menghasilkan bentuk gelombang keluaran yang mudah ditampilkan dan dipahami dibandingkan dengan potensi kebisingan sekitar. Perlu juga dicatat bahwa offset DC dari penguat non-pembalik adalah normal dan harus dipertimbangkan saat menganalisis dan menampilkan keluaran akhir.

Langkah 4: Konversi Analog ke Digital

Setelah seluruh rangkaian selesai, sinyal analog yang kami perkuat di seluruh rangkaian perlu didigitalkan. Untungnya, jika Anda menggunakan mikrokontroler arduino, sudah ada built in analog to digital converter (ADC). Mampu mengeluarkan sirkuit Anda ke salah satu dari enam pin analog yang terpasang di Arduino, Anda dapat mengkodekan osiloskop ke mikrokontroler. Dalam kode yang ditunjukkan di atas, kami menggunakan pin analog A0 untuk membaca bentuk gelombang analog dan mengubahnya menjadi output digital. Selain itu, agar lebih mudah dibaca, Anda harus mengubah tegangan dari kisaran 0 - 1023, ke kisaran 0V hingga 5V.