МОДЕЛЮВАННЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧА ЕЛЕКТРОМІОГРАФІЧНОГО СИГНАЛУ ДЛЯ ЗАДАЧ АДАПТИВНОЇ ЕЛЕКТРОСТИМУЛЯЦІЇ

Autor: Yeroshenko, Olha, Prasol, Igor, Datsok, Oleh
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries; No. 1 (15) (2021): Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries; 113-119
Современное состояние научных исследований и технологий в промышленности; № 1 (15) (2021): Современное состояние научных исследований и технологий в промышленности; 113-119
Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості; № 1 (15) (2021): Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості; 113-119
ISSN: 2522-9818
2524-2296
Popis: The subject matter of the article is an electromyographic signal transducer, which are an integral part of devices for adaptive electrical stimulation of muscle structures based on reverse electromyographic communication. The goal of the work is to study the features, obtaining the corresponding theoretical relationships and computer modeling of a differential biopotential converter, providing amplification of the useful component and suppression of harmful interference, the spectra of which intersect. The following tasks were solved in the article: determining the effect of electrode width and electrode spacing on crosstalk; formation of the electrode-skin model and the input circuit of the transducer, obtaining theoretical relations for calculating the rejection coefficient, construction of the transducer circuit and its computer simulation. The following methods were used – methods of mathematical modeling of processes and technical devices; methods of analysis, structural and parametric synthesis of nonlinear electronic circuits; methods of machine design. The following results were obtained – a biopotential amplifier circuit with tracking feedback on power supply is proposed; modeling of dynamic processes by means of the Multisim program was carried out; on the basis of the constructed model of the electrode-skin input circuit and the obtained analytical relationships, the rejection coefficient of the input circuit of the equivalent circuit is calculated; the requirements for the signal registration module are formulated. Conclusions: The considered version of the electromyographic signal converter circuit based on tracking communication on power supply, effectively rejects 50 Hz common mode noise. On the basis of the constructed equivalent model of the input circuit of the amplifier, the theoretical relation for calculating the rejection coefficient of such amplifiers. The circuit is simulated in the Multisim program, the results confirmed the correctness of its functioning. The requirements for the interelectrode distance and the thickness of the electrodes themselves are also formulated. The results obtained can be used to design complexes for adaptive electrical stimulation.
Предметом исследования в статье являются преобразователи электромиографического сигнала, которые являются составной частью устройств для адаптивной электростимуляции мышечных структур на основе обратной электромиографической связи. Цель работы – исследование особенностей, получение соответствующих теоретических соотношений и компьютерное моделирование дифференциального преобразователя биопотенциалов, обеспечивающего усиление полезной составляющей и подавление вредной помехи, спектры которых пересекаются. В статье решаются следующие задачи: определение влияния ширины электродов и межэлектродного расстояния на перекрестные помехи; формирование модели электрод-кожа и входной цепи преобразователя, получение теоретических соотношений для расчета коэффициента режекции, построение схемы преобразователя и ее компьютерное моделирование. Используются следующие методы: методы математического моделирования процессов и технических устройств; методы анализа, структурного и параметрического синтеза нелинейных электронных схем; методы машинного проектирования. Получены следующие результаты: предложено схему усилителя биопотенциалов со следящей обратной связью по питанию; проведено моделирования динамических процессов средствами программы Multisim; на основе построенной модели входной цепи электрод-кожа и полученных аналитических соотношений рассчитан коэффициент режекции входной цепи эквивалентной схемы; сформулированы требования к модулю регистрации сигнала. Выводы: Рассмотренный вариант схемы преобразователя электромиографических сигнала на основе следящий связи по питанию позволяет эффективно подавлять синфазную помеху 50 Гц. На основе построенной эквивалентной модели входной цепи усилителя получены теоретические соотношение для расчета коэффициента режекции таких усилителей. Схема промоделирована в среде программы Multisim, результаты подтвердили эффективность ее функционирования. Сформулированы требования к межэлектродному расстоянию и толщине самих электродов. Полученные результаты могут быть использованы для проектирования комплексов адаптивной электростимуляции.
Предметом дослідження в статті є перетворювачі електроміографічного сигналу, які є складовою частиною пристроїв для адаптивної електростимуляції м'язових структур на основі зворотного електроміографічного зв'язку. Мета роботи – дослідження особливостей, отримання відповідних теоретичних співвідношень та комп’ютерне моделювання диференційного перетворювача біопотенціалів, що забезпечує підсилення корисної складової і приглушення перешкоди, спектри яких перетинаються. В статті вирішуються наступні завдання: визначення впливу ширини електродів і міжелектродної відстані на перехресні перешкоди; формування моделі електрод-шкіра і вхідного кола перетворювача, отримання теоретичних співвідношень для розрахунку коефіцієнта режекції, побудова схеми перетворювача та її комп'ютерне моделювання. Використовуються такі методи: методи математичного моделювання процесів і технічних пристроїв; методи аналізу, структурного і параметричного синтезу нелінійних електронних схем; методи машинного проектування. Отримано наступні результати: запропоновано схему підсилювача біопотенціалів, що стежить зворотним зв'язком по живленню; проведено моделювання динамічних процесів засобами програми Multisim; досліджено схему підсилювача біопотенціалів у програмі Multisim; на основі побудованої моделі вхідного кола електрод-шкіра і отриманих аналітичних співвідношень розраховано коефіцієнт режекції вхідного кола еквівалентної схеми; сформульовано вимоги до модулю реєстрації сигналу. Висновки: Розглянутий варіант схеми перетворювача електроміографічного сигналу на основі зв'язку, що стежить по живленню, дозволяє ефективно гасити синфазну перешкоду 50 Гц. На основі побудованої еквівалентної моделі вхідного кола підсилювача отримані теоретичні співвідношення для розрахунку коефіцієнта режекції таких підсилювачів. Схема промодельована в середовище програми Multisim, результати підтвердили ефективність її функціонування. Сформульовано вимоги до міжелектродної відстані і товщини самих електродів. Отримані результати можуть бути використані для проектування комплексів адаптивної електростимуляції.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: