สรุปการทำงาน

หลังจากที่ล้มเหลวในครั้งแรก เรากลับมาใหม่ด้วยข้อมูลที่แน่นกว่าเดิมมาก เราหยุดการค้นหาวงจรต่างๆในกูเกิล แต่เรากลับมามองที่อุปกรณ์ของเราเอง สิ่งที่เรามีคือ AD623 ซึ่งเป็น Instrumentation Amplifier ตัวหนึ่ง เราเริ่มศึกษา Data sheet ของ AD623 อย่างจริงจัง สิ่งที่เราทำเป็นอย่างแรกคือ ศึกษาวงจรพื้นฐาน (www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD623.pdf )

นี่คือวงจรพื้นฐานแบบ Dual Supply ของ AD623 ต่อจากนั้นเราจึงคำนวณหาวิธีต่อให้ได้ gain ตามที่เราต้องการ

พวกผมต้องการ gain = 1,000 จำเป็นจะต้องต่อ Rg ที่ขา 1 และ ขา 8 ขนาด 100 Ohm แต่หากเราขยาย 1 พันเท่า ในทีเดียว จะทำให้สิ่งที่เราได้มีแต่ noise ผมจึงต้องใช้ AD623 2 ตัว มาต่อเข้าด้วยกัน โดยให้ตัวแรก มี gain = 10 และตัวที่ 2 มี gain = 100 ค่า Rg ดูได้จากตาราง จะทำให้การขยายมีประสิทธิภาพมากขึ้น

หลังจากที่ต่อวงจรขยายจนเสร็จ เราทดสอบว่าสามารถขยายได้จริงหรือไม่ด้วยการจ่าย input ด้วย function generator โดยเครื่องฟังก์ชัน เจเนเรเตอร์ ของพวกผมสามารถจ่ายไฟได้ต่ำสุด คือ 50 mV หากขยาย 1000 เท่า จะได้ output = 50V ซึ่งเกินไฟเลี้ยงที่เราจ่ายให้ AD623 เพียงแค่ 6V เราจึงต้องใช้หลักการแบ่งแรงดัน เพื่อลดขนาดของ input ให้เหลือเพียง 1mV และเมื่อทดลอง ก็ปรากฎ แอมปลิจูดของ output เป็น 1V จริง

ถือว่าวงจรของเราประสบความสำเร็จในขั้นแรก แต่เมื่อเราจะเริ่มทำการต่อ ตัวนำสัญญาณไฟฟ้าเข้ากับวงจรจริงๆ สิ่งที่ปรากฎขึ้นบน ossilloscope ก็คือ กราฟของสัญญาณรบกวนที่มีความถี่ 5oHz เมื่อลองวัดเข้ากับหัวใจจริงๆ แทบไม่เห็นความแตกต่าง หรือแทบจะเรียกได้ว่าไม่มีอะไรเกิดขึ้น สิ่งที่ปรากฎบน ossilloscope ยังคงเป็น สัญญาณรบกวน

การแก้ปัญหาวิธีแรกที่พวกผมใช้ คือการต่อ simple low-pass filter มี fc = 40Hz

ด้วยตั้งใจว่าจะกำจัด noise ที่เกิดขึ้นได้แน่ แต่สิ่งที่เราได้ ก็ทำให้เราผิดหวัง เพราะในหน้าจอของ ossilloscope ยังคงปรากฎ noise นี้อยู่ เพียงแต่เปลี่ยนจาก สัญญาณที่เป็น pulse หรือกราฟสี่เหลี่ยม ให้กลายเป็นคลื่นไซน์

เราทำการค้นหาวิธีกำจัด noise ชนิดนี้อย่างมาก ทั้งเปลี่ยนสายไฟที่ใช้ต่อตัวนำสัญญาณไฟฟ้า จากแต่เดิมเป็นสายทองแดงธรรมดา เปลี่ยนมาเป็นสายไฟที่มี shield (สายไมโครโฟน) หาซื้อเจลที่ใช้ทา ก่อนที่จะวัดสัญญาณการเต้นหัวใจ แต่สุดท้ายก็ได้มาฟรี ๆ จากโรงพยาบาล มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ขอขอบคุณมา ณ ที่นี้ด้วยครับ

เราทำการศึกษามาเรื่อยๆ จนได้มารู้จักกับ notch filter ฟิลเตอร์ตัวนี้ เป็นฟิลเตอร์ชนิด Band-reject filter มีการออกแบบในหลายๆแนวทาง มีทั้งที่เป็นเครื่องสำเร็จในการกำจัดสัญญาณรบกวน 50Hz แต่ที่พวกผมเลือกมาคือวงจร Active filter ที่หา ออฟแอม ได้ในประเทศไทย

ในวงจรนี้คือ Notch filter 50Hz แต่ TL074ACN เราเปลี่ยนเป็น TL074CN-TI แทน เพราะหาซื้อได้ง่ายกว่า ผลจากการต่อฟิลเตอร์ชนิดนี้ ทำให้สัญญาณรบกวนมีขนาดเล็กลงมาก ถึงแม้มันจะไม่หายไปเลย แต่มันก็ทำให้พวกผมรู้สึกดีขึ้นมาก จากการพยายาม เราตัดสินใจวัดสัญญาณการเต้นหัวใจขึ้น ossilloscope โดยที่ยังเหลือสัญญาณรบกวนชนิดนี้อยู่ ผลลัพธ์ที่ได้จะแกว่งไปมา ระหว่างสัญญาณของหัวใจ กับสัญญาณรบกวน ความถี่ที่ได้จะมีตั้งแต่10 Hz - 5oHZ และกราฟที่ได้ก็จะผสมกัน อาจจะทำให้อ่านได้ไม่ชัดเจน แต่นี่คือผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลอง และศึกษาเป็นเวลานาน