Actualmente estamos trabajando en un proyecto médico biológico que es una máquina de ECG. Hay un problema que no podemos resolver en el lado del software, es la eliminación del ruido de 50 Hz. Ahora estamos tratando de eliminar el ruido de 50 Hz usando filtros analógicos. ¿Alguien tiene una idea de eliminar el ruido de 50 Hz con componentes analógicos?
(el título original indica que el problema estaba en la señal - Steven )
(nota: la pregunta dice que el ruido estaba en la señal. Parece ser la fuente de alimentación; vea mi edición más abajo.)
Un filtro de muesca de 50 o 60 Hz se realiza normalmente como un filtro de T doble. Sin embargo, una T doble pasiva tiene un factor Q pobre, lo que significa que las frecuencias vecinas también se atenuarán, lo que puede provocar que el perfil de ECG se distorsione.
Un filtro de muesca activo puede tener este aspecto:
Noolviderecalcularlosvaloresderesistenciapara50Hz;R1seráde11.8MΩ.Cualquieropampservirá.Ladiferenciaconelfiltropasivosemuestraenestegráfico:
Quizás no sea tan claro, pero el gráfico del filtro activo es la línea vertical a 60 Hz. Mucho mejor que el filtro pasivo.
editar re tu comentario
Si el 50 Hz está en la fuente de alimentación como usted dice, necesita desacoplamiento. Primero la fuente de alimentación propia. Un buen regulador no tendrá una ondulación de 50 Hz en su salida, por lo que quizás los condensadores de alisado en las entradas son demasiado pequeños. ( Pienso que la ondulación debe ser de 100 Hz. Un diodo defectuoso en el puente rectificador explicaría tanto la de 50 Hz como una ondulación demasiado alta. ) Si la ondulación de entrada es demasiado grande, puede ir por debajo de la ondulación. Voltaje mínimo de entrada del regulador. ¿Se puede publicar un esquema de la fuente de alimentación con valores de componentes? También puede colocar un condensador de 100 µF en la salida.
También use 100 µF en paralelo con 1 µF en las entradas de alimentación de los IC. Si son de baja potencia, puede colocar una resistencia de 10 Ω a 100 en serie con la línea de suministro, antes de los condensadores. Así que los condensadores están directamente a los pines del IC. Tenga en cuenta que las resistencias causarán una caída de voltaje en los 5 V, por lo que solo use los 100 Ω si la corriente de suministro es inferior a 1 mA. Hasta 10 mA puedes usar el 10. Cuanto más alto, mejor, tendrás que ver lo que puedes pagar. 10 mA a través de una resistencia de 10 cause causará una caída de 100 mV, que es del 2%, lo que probablemente sea aceptable.
Como estudiante, diseñamos y probamos nuestro propio amplificador de instrumentos discretos (IA), usando un Op 3x estándar. Amperio. para experimentos de laboratorio de ingeniería biomédica en 1974. Lo usamos para ECG, señales de EEG y control protésico. También aplicamos electrodos a mi sien y los usamos para monitorear el movimiento de los ojos. Creó un diente de sierra con movimiento lateral del ojo, que atrajo la atención al monitorear a las niñas que pasaban y algunas se detuvieron para ofrecerse voluntariamente para las pruebas de ECG. (con electrodos aplicados al tórax) Una vez que entendimos los requisitos de diseño para CMRR, desapareció el zumbido de 50 / 60Hz.
Aquí está mi lista de verificación de depuración para usted;
Cuando una entrada de campo E de 100 V se superpone a una señal de 100 uV y si tiene una buena relación de rechazo de modo común de 120 dB, obtendrá un nivel de ruido de 100 uV.
Las formas de mejorar el zumbido de 50/60 HZ relacionado con CMMR son:
1. Utilice un amplificador de instrumentos (IA) de diseño de alta calidad (pero de muy bajo costo)
2. Señal de guardia con la técnica de "unidad de la pierna derecha". (conocido como método de protección analógico), donde se almacena en búfer la señal de modo común para hacer una referencia de modo común de baja impedancia en la pierna que aún está flotando pero suprime el alto voltaje de los campos E 50 / 60Hz por relación de impedancia.
Proteger los cables de la sonda
Utilice un amplificador de instrumento diseñado por CMMR superior > 130dB
Use un filtro de muesca optimizable y activo con Q = 100 (como se informó anteriormente)
Use el estrangulador de ferrita CM alrededor de los cables. (manga del tipo de alta permeabilidad)
Asegúrese de que el suministro de V + no tenga ruidos con el regulador lineal, la tapa de ESR baja en entrada y salida. y use pistas cortas entre V + y amp.
Mis preferencias en negrita
Intentar filtrar el ruido de 50 Hz debería ser el último recurso, en parte porque su rango de frecuencia de señal válida incluye 50 Hz. Cualquier cosa que haga para reducir 50 Hz también distorsionará la señal deseada.
La mejor respuesta es diseñar el extremo frontal analógico para minimizar la captación de frecuencia de línea en primer lugar. Los 50 Hz provienen del acoplamiento capacitivo de la línea eléctrica, que está alrededor de la habitación. Sin embargo, está midiendo la diferencia entre voltajes en varios electrodos del cuerpo, y el zumbido de la línea de alimentación de 50 Hz será en gran medida una señal de modo común.
Los frontales de ECG deben ser extremadamente limpios sobre la eliminación del modo común. Esto significa que el manejo de la señal diferencial total supera los 50 Hz, asegurándose de que cada pata tenga la misma impedancia, utilizando amplificadores de instrumentación con buen rechazo de modo común, absolutamente ninguna referencia a tierra para un lado de la medición, etc. El ruido de modo común de la línea eléctrica puede muchas veces la amplitud de las señales que está tratando de captar, por lo que realmente tiene que despertarse y prestar atención a este problema.
Otra cosa que la mayoría de los sistemas de ECG hacen es colocar un electrodo en la pierna opuesta al corazón, que generalmente es la pierna derecha. Esto se utiliza únicamente para captar la señal de modo común, amplificada, y luego se convierte en una especie de referencia a tierra flotante para los circuitos diferenciales de la primera etapa hasta que la señal diferencial puede amplificarse y su impedancia disminuirse.
Si hace todo eso correctamente y aún tiene demasiado ruido en la línea de alimentación, puede considerar la reducción de la frecuencia de la señal de la línea de alimentación. Sin embargo, esto se hace mejor en el software para que pueda ajustar el filtro sin toparse con tolerancias de componentes analógicos. Eso también le permite medir la línea de alimentación y hacer que un filtro esté sincronizado con ella. La muesca muy cerrada resultante tendrá menos impacto en la señal real que un filtro analógico con piezas asequibles. El filtro analógico tiene que ser más ancho debido a las tolerancias de las piezas solo para garantizar una atenuación suficiente de 50 Hz, incluso si la frecuencia central está un poco apagada.
En resumen, en orden de precedencia, debe atacar el problema por
Lea otras preguntas en las etiquetas noise biopotential