Ιατρικά Ηλεκτρονικά (Ε)

Παντελής Ασβεστάς

Περιγραφή

Ειδικές απαιτήσεις για την απαγωγή και ενίσχυση ηλεκτρικών και μη βιοσημάτων. Α/Ψ και Ψ/Α μετατροπείς. Δειγματοληψία. Πολυπλεξία. Διαφορικοί ενισχυτές - Ενισχυτές οργάνων (Instrumentation amplifiers). Ανάλυση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ενισχυτών οργάνων. Διατάξεις γέφυρας σε μηχανοηλεκτρικούς και θερμοηλεκτρικούς μετατροπείς - ανάλυση ευαισθησίας. Κυκλώματα προστασίας ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών σε βιοϊατρικές συσκευές. Διαμόρφωση και αποδιαμόρφωση. Τεχνικές μετάδοσης. Διατάξεις μικροκυμάτων. Τροφοδοτικά χαμηλών, υψηλών και υπερυψηλών τάσεων. Δίοδοι και τρανζίστορ ισχύος, θυρίστορ, ταλαντωτές ισχύος. Τροφοδοτικά Βιοϊατρικών Συσκευών.

Λέξεις Κλειδιά: Πειραματική πλακέτα (breadboard), πολύμετρο, παλμογράφος, γεννήτρια σήματος, ολοκληρωμένα κυκλώματα, αντιστάσεις, πυκνωτές, μικροελεγκτές.

Θεματικές Ενότητες

Στην εργαστηριακή άσκηση αυτή μελετάται η λειτουργία ενός τελεστικού ενισχυτή ως συγκριτή, με χρήση ενός κυκλώματος μέτρησης και παρακολούθησης της τιμής της θερμοκρασίας ενός χώρου καθώς και ενός κυκλώματος ανίχνευσης καρδιακού ρυθμού.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές τη λειτουργία ενός τελεστικού ενισχυτή σε συνδεσμολογία ανοιχτού βρόχου και να υλοποιήσουν απλά κυκλώματα σύγκρισης.

Λέξεις Κλειδιά

Συγκριτής, αισθητήρας θερμοκρασίας, ανίχνευση καρδιακού ρυθμού.

Στην εργαστηριακή άσκηση αυτή μελετούνται οι ιδιότητες του αναστρέφοντος και μη αναστρέφοντος ενισχυτή, όσον αφορά στο κέρδος και στο εύρος ζώνης με χρήση του ολοκληρωμένου OP177. Οι φοιτητές καλούνται να σχεδιάσουν στο πρόγραμμα TINA-TI και στο πρόγραμμα Fritzing ενισχυτικές διατάξεις με συγκεκριμένες προδιαγραφές και επιβεβαιώσουν πειραματικά τη λειτουργία τους.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές τη λειτουργία ενός τελεστικού ενισχυτή σε συνδεσμολογία κλειστού βρόχου και να υλοποιήσουν απλές ενισχυτικές βαθμίδες.

Λέξεις Κλειδιά

Αναστρέφων ενισχυτής, μη αναστρέφων ενισχυτής, κέρδος τάσης, εύρος ζώνης.

Στην εργαστηριακή άσκηση αυτή μελετάται η λειτουργία ενός ενισχυτή διαφορών., δηλαδή ενός κυκλώματος το οποίο ενισχύει τη διαφορά τάσης μεταξύ των δύο εισόδων του. Η λειτουργία του ενισχυτή διαφορών παρουσιάζεται μέσω της κατασκευής ενός κυκλώματος μέτρησης θερμοκρασίας, το οποίο βασίζεται στη χρήση της γέφυρας Wheatstone και μίας θερμοαντίστασης.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές τη λειτουργία του ενισχυτή διαφορών και τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να εφαρμοστεί για την υλοποίησης κυκλωμάτων ενίσχυσης βιοσημάτων.

Λέξεις Κλειδιά

Ενισχυτής διαφορών, θερμιστορ, γέφυρα Wheatstone.

Στην παρούσα εργαστηριακή άσκηση, μελετάται η λειτουργία ενός ενισχυτή οργανολογίας με χρήση του ολοκληρωμένου AD620. Οι φοιτητές μετρούν το διαφορικό κέρδος σε διάφορες συχνότητες και εφαρμόζουν τον ενισχυτή οργανολογίας για την ενίσχυση καρδιακών σημάτων.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές τη λειτουργία του ενισχυτή οργανολογίας και τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να εφαρμοστεί για την υλοποίησης κυκλωμάτων ενίσχυσης βιοσημάτων.

Λέξεις Κλειδιά

Ενισχυτής οργανολογίας, AD620, καρδιακό σήμα.

Στην εργαστηριακή άσκηση αυτή γίνεται εισαγωγή στη συνάρτηση μεταφοράς ενός κυκλώματος, δηλαδή στη γραφική παράσταση της μεταβολής του κέρδους ενός κυκλώματος ως προς τη συχνότητα, Οι φοιτητές βλέπουν στον παλμογράφο την ανάλυση ενός σήματος κατά Fourier και κατασκευάζουν τη συνάρτηση μεταφοράς ενός βαθυπερατού φίλτρου.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να εξοικειωθούν οι φοιτητές με την έννοια της συνάρτησης μεταφοράς.

Λέξεις Κλειδιά

Συνάρτηση μεταφορά, μετασχηματισμός Fourier, βαθυπερατό φίλτρο.

Στην παρούσα άσκηση υλοποιείται ένα κύκλωμα ανίχνευσης του καρδιακού ρυθμού. Η λειτουργία του κυκλώματος βασίζεται στην αρχή της φωτοπληθυσμογραφίας, η οποία είναι μία μη επεμβατική μέθοδος για τη μέτρηση της μεταβολής του όγκου αίματος στους ιστούς, χρησιμοποιώντας μία πηγή φωτός και έναν ανιχνευτή. Συγκεκριμένα, η μονάδα εκπομπής παράγει υπέρυθρο φως το οποίο ανακλάται στα μικροσκοπικά αιμοφόρα αγγεία κοντά στο δέρμα και στη συνέχεια επιστρέφει στον ανιχνευτή. Όταν η καρδιά χτυπά γίνεται μια γρήγορη κίνηση του αίματος στα μικροσκοπικά αιμοφόρα αγγεία κοντά στο δέρμα, η οποία το καθιστά λιγότερο διαφανές. Το υπέρυθρο φως που παράγεται από τη μονάδα εκπομπής, διαπερνά το δέρμα στο σημείο μέτρησης, ανακλάται και συλλέγεται από τον ανιχνευτή, ο οποίος παράγει έναν παλμό σύγχρονο με τον καρδιακό ρυθμό.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατασκευάσουν οι φοιτητές ένα πρακτικό κύκλωμα μέτρησης του καρδιακού ρυθμού χρησιμοποιώντας διάφορα είδη φίλτρων.

Λέξεις Κλειδιά

TCRT1000, υψιπερατό φίλτρο, βαθυπερατό φίλτρο.

Στην εργαστηριακή άσκηση αυτή παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδιασμού ενός βαθυπερατού φίλτρου με χρήση του λογισμικού FilterPro και μετρούνται πειραματικά διάφορα χαρακτηριστικά του.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές τη διαδικασία σχεδίασης ενός φίλτρου.

Λέξεις Κλειδιά

FilterPro, Οριακή συχνότητα της ζώνης διέλευσης, Μέγιστη επιτρεπόμενη μεταβολή στη ζώνη διέλευσης, Οριακή συχνότητα της ζώνης φραγής, Ελάχιστη απαιτούμενη εξασθένιση στη ζώνη φραγής.

Η παρούσα άσκηση πραγματεύεται ένα βασικό κύκλωμα των συσκευών υπερηχογραφίας, κύκλωμα ενίσχυσης αντιστάθμισης χρόνου κέρδους  (Time Gain Compensation - TGC). Πρόκειται για μία ενισχυτική διάταξη που το κέρδος της μεταβάλλεται με το χρόνο. Σκοπός της είναι να αντισταθμίσει την εξασθένιση που υφίστανται τα ανακλώμενα κύματα από μεγάλο βάθος τα οποία φθάνουν με καθυστέρηση. Για τον σκοπό αυτόν χρησιμοποιείται το ολοκληρωμένο AD603. Στην αρχή μελετώνται τα βασικά χαρακτηριστικά του AD603 και στη συνέχεια κατασκευάζεται ένα πρακτικό κύκλωμα χρονικά μεταβλητού κέρδους.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές τον τρόπο λειτουργία των κυκλωμάτων ενίσχυσης αντιστάθμισης χρόνου κέρδους.

Λέξεις Κλειδιά

Υπέρηχος, αντιστάθμιση χρόνου κέρδους, AD603.

Στην άσκηση αυτή μελετώνται η λειτουργία ενός σταθεροποιητή τάσης και ενός μικροελεγκτή. Συγκεκριμένα, αρχικά εξετάζεται η λειτουργία του σταθεροποιητή τάσης LM7805 και στη συνέχεια δημιουργείται ένα κύκλωμα ελέγχου θερμοκρασίας με χρήση του μικροελεγκτή ATmega328P.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατανοηθεί ο τρόπος λειτουργίας ενός μικροελεγκτή.

Λέξεις Κλειδιά

Σταθεροποιητής τάσης, LM7805, μικροελεγκτής, ATmega328P.

Στην παρούσα άσκηση εξετάζεται πρακτικά η λειτουργία ενός θυρίστορ τύπου SCR και ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ελεγχόμενη ανόρθωση.  Επίσης μελετάται η λειτουργία μίας τριόδου εναλλασσόμενου ρεύματος.

Στόχοι Ενότητας

Ο στόχος της ενότητας είναι να κατανοηθεί η λειτουργία ενός θυρίστορ.

Λέξεις Κλειδιά

SCR, TRIAC.

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ημερολόγιο

Ανακοινώσεις

  • - Δεν υπάρχουν ανακοινώσεις -