Hallo, Für ein EMG (Muskelspannungs-Messgerät) habe ich folgende Vorlage erhalten: Ein Schema mit Vorverstärker und nachfolgend folgenden Schaltungsteilen, Preise gem. Mouser. - Notch Filter: 50 Hz, 5. Ordnung: mit LTC1063 für 13 EUR - Hochpass: 10 Hz, 4. Ordnung: mit LTC1067IGN für 8 EUR - Tiefpass: 1.73 Hz 8. Ordnung: mit MAX7401ESA+ für 5 EUR - Spitzenwert Detektor: drei OPAMPs für tot. 9 EUR Die Schaltung ist ein wahres IC-Grab, dazu noch mit einigen Trimmern für die Frequenzen. Die Stückzahlen sind mit ca 10 / Jahr winzig. Wie kann ich das in erster Linie einfacher, mit weniger ICs und kleiner realisieren - und vielleicht sogar noch etwas günstiger? Ich denke da an einen DSP, das wäre aber Neuland für mich. Welche Realisierungsvarianten gibt es generell und kann vielleicht auch ein DSP einfach programmiert werden? Danke für die Hilfe!
Thomas S. schrieb: > Wie kann ich das in erster Linie einfacher, mit weniger ICs und kleiner > realisieren Ein uC mit ausreichendem A/D-Wandler und (möglichst eingebautem) PGA Vorverstärker. Durch passendes sampling wird 50Hz Unterdrückung gemacht (exakt mit 50sps messen) und durch Berechnung wird Hochpass und Tiefpass gebildet (IIR), Spitzenwert kann auch das Programm ermitteln. Also 1 uC, Vorwiderstände und Batterie, fertig.
In DSP habe ich keinerlei praktische Erfahrungen, daher bitte ich um Verzeihung, dass ich hier zwischenfrage: MaWin schrieb: > Durch passendes sampling wird 50Hz Unterdrückung gemacht (exakt mit > 50sps messen)... Interessante Idee, aber müsste man hier nicht exakt netzsynchron abtasten? Hätte man, wenn man nur 'exakt mit 50sps' mißt (aber nicht netzsynchron) nicht noch Schwebungen?
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Thomas S. schrieb: > - Notch Filter: 50 Hz, 5. Ordnung: mit LTC1063 für 13 EUR > - Hochpass: 10 Hz, 4. Ordnung: mit LTC1067IGN für 8 EUR > - Tiefpass: 1.73 Hz 8. Ordnung: mit MAX7401ESA+ für 5 EUR > - Spitzenwert Detektor: drei OPAMPs für tot. 9 EUR Welche Frequenz(en) willst du da messen? Um 50Hz Störungen einfach zu "entfernen", nimmt man am einfachsten einen integrierenden Wandler (Stichwort: Dual Slope Wandler), der über 20ms hinweg mittelt. Dann "entfernt" sich die Störung quasi selbst...
Lothar M. schrieb: > Welche Frequenz(en) willst du da messen? > > Um 50Hz Störungen einfach zu "entfernen", nimmt man am einfachsten einen > integrierenden Wandler (Stichwort: Dual Slope Wandler), der über 20ms > hinweg mittelt. Dann "entfernt" sich die Störung quasi selbst... Das wird wohl nicht gehen: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromyografie "...Die Entladungen einzelner motorischer Einheiten stellen sich dann als Potentialschwankungen von etwa 10 ms Dauer dar und enthalten Frequenzkomponenten bis einige Kilohertz. ..."
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> kann vielleicht auch ein DSP einfach programmiert werden?
Wer kann der kann. :-)
Aber bei deinen Frequenzen brauchst du keinen DSP. Nimm einfach
irgendeinen gut verfuegbaren Cortex mit 50 bis 100Mhz und alles wird
gut.
Olaf
Ich würde mich zunächst bei speziellen Healthcare IC umsehen, z.B. hier: https://www.analog.com/en/applications/markets/healthcare-pavilion-home.html
Bei Analog war ich grade und hab' nichts spezifisches gefunden. Einen Controller zu programmieren klingt verlockend und wenn es um Dinge wie SPI, PWM etc. geht, ist alles klar - doch wie ich diese Signalverarbeitung da drauf kriege, kann ich mir grade nicht vorstellen. Welche Prozessoren würden sich eignen? Gibts vielleicht auch grafisch programmierbare / konfigurierbare Systeme wie die PSoCs von Cypress? Ich steh' da grade etwas am Berg. Danke für die Hilfe!
> Signalverarbeitung da drauf kriege, kann ich mir grade nicht vorstellen. Hm..dann fang mal mit Tietze und Schenk an und arbeite doch so vor. :-D > Welche Prozessoren würden sich eignen? So ziemlich jeder halbwegs moderne Controller sollte das koennen. Deine Signalfrequenzen sind ja relativ niedrig. Ueberleg dir halt mal was du fuer eine Aufloesung willst, welchen Aliasingfilter du nehmen willst und danach die Abtastfrequenz die du brauchst und dann kann du mal ueberschlagen wieviel Zeit deine Filter so brauchen. Ueberlege dir ausserdem wieviel Ram du brauchen wirst und versuche den Controller so auszuwaehlen das du mit dem internen Ram auskommst. Olaf
Wieder mal einer, der sich mit EMG beschäftigt. Ich hab's hinter mir, mehr wie 54 Geräte sind's nicht geworden, der Aufwand den man treiben muß ist sehr hoch. Mittlerweile sind auch die Normen und Zulassungsbestimmungen ein Horror um nicht zu sagen Schwachsinn geworden. Aber zum ursprünglichen Problem: soll das für Neurologen oder Krankenhaus sein? Wenn ja, erwarten die schon eine exzellente Technik mit entsprechender Auswertesoftware. Die Geschichte mit dem 50Hz Filter ist schon mal kritisch zu betrachten, weil das Messsignal auch in diesem Bereich liegt und durch das Filter dann dramatisch verändert wird. Als Eingangsstufe sollte ein möglichst rauscharmer JFET-OP-AMP oder BIP-AMP in Instrumentenverstärkerschaltung verwendet werden. Verstärkung hier nicht allzugroß(~5-10), sonst übersteuern dir die DC Potentiale den Amp.Danach Hochpass und weitere Verstärkerstufe auf ADC-Level. ADC's sollten mindestens 16kHz Abtastrate/Kanal haben. Wer sparen will ist mit Audio Sigma-Delta ADC gut bedient.Signalaufbereitung war bei mir mit einem ADSP2184. Fixpoint Zeugs, das die Filter berechnet hat.Mittlerweile sollte es aber auch ein Cortex M4 schaffen. Ich hab noch das eine oder andere isolierte 8Kanal ADC-Modul da,und auch ein Analogteil. Grüsse
Danke euch! Natürlich meinte ich in der Beschreibung 1.73 kHz und nicht 1.73 Hz, aber das haben sicher alle bemerkt. Die Anwendung wird im Krankenhaus sein. Zulassungen sind schon nur im Medizinbereich allgemein ein Graus, bin mal gespannt, wie das hier wird. Gebhard, das klingt alles interessant. Wie hast du denn den Netzbrumm rausgefiltert? Bis jetzt weiß ich nicht mal, mit welchen Signalen ich vom Körper her rechen muss. Was war das für "Fixpoint Zeugs"? :-)
MaWin schrieb: > Also 1 uC, Vorwiderstände und Batterie, fertig. Reicht ein ADC ohne Vorverstärker? Die Spannungen, die ein Muskel abgibt liegen im Mikrovoltbereich! Die Spannungen müssen erdsymetrisch abgegriffen werden, Störspannungen zu minimieren. ADC's sind meist asymmetrisch.
> Danke euch! Natürlich meinte ich in der Beschreibung 1.73 kHz und nicht > 1.73 Hz, aber das haben sicher alle bemerkt. noe, ich nicht. Ich vertraue Zahlenangaben. Das relativiert natuerlich die notwendige Rechenleistung etwas. .-) > Die Anwendung wird im Krankenhaus sein. Zulassungen sind schon nur im > Medizinbereich allgemein ein Graus, Ich kann kaum glauben das man damit Gewinn machen kann wenn man wirklich nur 10Geraete im Jahr davon verkauft. Der Aufwand in der Entwicklung wird doch in keinem Verhaeltnis zu den Kosten stehen. Ich wuerde in so einem Falle auch keinen Controller mehr nehmen sondern ueber einen Raspberry Pi nachdenken. Die gibt es ja auch als Industriemodule. Da solltest du dann Rechenleistung satt haben und kannst fuer die Ausgabe einfach einen HDMI-Monitor anschliessen und als Oberflaeche was huebsches mit Qt zaubern. > Was war das für "Fixpoint Zeugs"? :-) Damit meint er die Filterberechnungen. Das ist eigentlich das uebliche wenn man mit wenig Rechenleistung auskommen muss oder einen normalen Controller verwenden will. Viele leistungsfaehige Mikrocontroller haben ja mitterlweile eine DSP-Erweiterung die Multiplay und Add unterstuetzt. Aber wenn du einen Raspberry verwenden kannst dann kann dir das egal sein. Olaf
MaWin schrieb: > Also 1 uC, Vorwiderstände und Batterie, fertig. Reicht ein ADC ohne Vorverstärker? Die Spannungen, die ein Muskel abgibt liegen im Mikrovoltbereich! Die Spannungen müssen erdsymetrisch abgegriffen werden, Störspannungen zu minimieren. ADC's sind meist asymmetrisch. Thomas S. schrieb: > Wie hast du denn den Netzbrumm rausgefiltert? Nachträgliches Herausfiltern des Netzbrumms hilft nicht, wenn der ADC übersteuert wird.
Ein Raspberry ist wohl leider schon zu groß. Das Ganze soll möglichst klein aufgebaut werden. Was die Zulassung anbelangt, ist mein Kunde zuständig, ich muss erstmal eine Offerte erstellen. Haupt-Knackpunkt für mich ist die Filterung, welche wohl schon am besten rechnerisch geschieht. Was kann ich tun, damit ich den Netzbrumm loswerde, ohne das Nutzsignal in diesem Bereich auch weg zu filtern? Gibt es Tools, mit welchen ich ein DSP- (oder µC-) Programm für das Filtern erzeugen kann - und wie finde ich geeignete DSPs / Controller?
Die Signale liegen bei 10uV bis 10mV. Die Signalimpedanz abhängig ob
Nadel oder Oberflächen EMG zwischen 200kOhm und 5Kohm.
>>Was war das für "Fixpoint Zeugs"? :-)
Na der Dsp eben, die werte werden dort auf +/-1.0 skaliert. Das DSP
Programm hab ich in Assembler geschrieben.War eigentlich halb so wild.
An deiner Stelle würd ich mir das alles sehr gut überlegen. Wir waren
damals 3 Firmen, ich Geräteentwickler, der andere PC-Softwareentwickler
und der Dritte Vertriebsmensch. Alle schon gut 10 Jahre im
E-Medizin-Geschäft und nicht die schlechtesten. Trotzdem hat es 4 Jahre
gedauert, bis das Zeugs dann so war, wie es die Ärzte erwarten und die
ersten Geräte verkauft werden konnten. Und in diesen 4 Jahren war der
eine oder andere der Depression schon sehr nahe!
Was ich damit sagen möchte: Alleine wirst du das nicht schaffen.
Grüsse
Thomas S. schrieb: > Hallo, Für ein EMG (Muskelspannungs-Messgerät) habe ich folgende Vorlage > erhalten: > Ein Schema mit Vorverstärker und nachfolgend folgenden Schaltungsteilen, > Preise gem. Mouser. > - Notch Filter: 50 Hz, 5. Ordnung: mit LTC1063 für 13 EUR > - Hochpass: 10 Hz, 4. Ordnung: mit LTC1067IGN für 8 EUR > - Tiefpass: 1.73 Hz 8. Ordnung: mit MAX7401ESA+ für 5 EUR > - Spitzenwert Detektor: drei OPAMPs für tot. 9 EUR > > Die Schaltung ist ein wahres IC-Grab, dazu noch mit einigen Trimmern für > die Frequenzen. > Die Stückzahlen sind mit ca 10 / Jahr winzig. Und warum meinst du dann, da was optimieren zu müssen? > Wie kann ich das in erster Linie einfacher, mit weniger ICs und kleiner > realisieren - und vielleicht sogar noch etwas günstiger? Warum? Ist dein Kundenkreis soooo preissensitiv? Schon mal überschlagen, wo dein Break Even Point bei einer Überarbeitung liegen würde? (Entwicklungsaufwand und Kosten im Verhältnis zur Kosteneinsparung)
> Und warum meinst du dann, da was optimieren zu müssen? Der Kunde will das. Heute ist das eine Schaltung aus vielen analogen Filterstufen, mit mehreren Trimmern. Das soll in erster Linie kleiner werden, damit das in ein Gehäuse passt, welche beim Patient angeclipt werden kann. >> Wie kann ich das in erster Linie einfacher, mit weniger ICs und kleiner >> realisieren - und vielleicht sogar noch etwas günstiger? > > Warum? Ist dein Kundenkreis soooo preissensitiv? Eben.. in erster Linie soll es kleiner werden - und ohne Trimmer. Dass es günstiger wird, wäre ein positiver Nebeneffekt. Der Kunde will sich um die Zulassung kümmern - aber ich muss da auf jeden Fall mal rückfragen.
> Der Kunde will das. Heute ist das eine Schaltung aus vielen analogen > Filterstufen, mit mehreren Trimmern. Dann lass dich davon inspirieren. Übernimm also die ersten Stufen, alles als SMD, und sobald es vom Signal sinnvoll moeglich ist, also nach den ersten Verstaerkern digitalisierst du. Und dann halt in Software weiter. BTW: Ich geb zu ich hab von Medizintechnik keine Ahnung, aber muss das ganze nicht auch irgendwie potentialfrei sein und mit richtig dollen zugelassenen Optokopplern? Oder die Schnittstellen zu externen Geraeten (USB?) > Das soll in erster Linie kleiner werden, damit das in ein Gehäuse > passt, welche beim Patient angeclipt werden kann. Die Elektronik ist da sicher das geringste Problem. Die paar Verstaerker und den Controller wird man wohl auf einer halben Europa unterbringen koennen. Laufzeit und Batterien stelle ich mir interessanter vor. Ich halte zwar die oben angesprochenen 4Jahre bei drei Mann fuer etwas uebertrieben, aber ein Jahr fuer 1Mann wuerde mich da jetzt nicht wundern. Anderseits was weiss ich schon wie spassig bei Medizintechnik die Zulassung so ist. :-D Und wenn ich deine Fragen so lese dann habe ich den Eindruck das du noch keine grosse Ahnung hast. Dann brauchst du vielleicht doch 4Jahre. > Was kann ich tun, damit ich den Netzbrumm loswerde, ohne das Nutzsignal > in diesem Bereich auch weg zu filtern? Ich denke du hast schon eine Schaltung. Ich wuerde vermuten das man einfach auf dem brummen mitschwimmt und es so nicht sieht. > Gibt es Tools, mit welchen ich ein DSP- (oder µC-) Programm für das > Filtern erzeugen kann - Hihi...Matlab soll sowas koennen. Aber ich denke dann brauchst du doch einen Raspberry wegen Ineffizienz. :-) > und wie finde ich geeignete DSPs / Controller? Nachdem du das grobe Geraetekonzept als Blockschaltbild hast weisst du ja was du alles rechnen musst. Dann kannst du das zumindest mal ueberschlagen. Oder du implementierst erstmal auf einen moeglichst dicken Controller und skalierst hinterher runter wenn es laeuft. Und wie ich schon sagte, versuch dich von DSPs fern zu halten. Da war es schon immer Tradition fuer die Entwicklungsumgebung ordentlich Kohle zu nehmen. Da gibt es dann keinen gcc zum downloaden. Olaf
M.A. S. schrieb: > Interessante Idee, aber müsste man hier nicht exakt netzsynchron > abtasten? Nein, es ist egal ob immer im Wellenberg, Wellental oder Nulldurchgang abgetastet wird. > Hätte man, wenn man nur 'exakt mit 50sps' mißt (aber nicht netzsynchron) > nicht noch Schwebungen? Ja, die Schwebung von ein paar Millihertz hast du, aber würde dein Notch-Filter netzsynchron mitgehen ? Auch nicht, also egal.
GEKU schrieb: >> Also 1 uC, Vorwiderstände und Batterie, fertig. > > Reicht ein ADC ohne Vorverstärker Warum schrieb ich PGA ?
Angenommen, du sparst pro Gerät € 20.- in der neuen Version. Bei 100 Stück pro Jahr sind das € 2000.- in die Kasse. Was kostet eine Zulassung? Was kostet eine Neuentwicklung? Wie viele Jahrzehnte wirst du für break even brauchen? Stell die vorhandene Schaltung auf SMD um, versuch einige der Potis durch bessere, genauere Bauteile einzusparen und sei glücklich. Nicht immer ist ein MC die bessere Lösung.
> Bei 100 Stück pro Jahr sind das € 2000.- Im Ausgangsposting steht aber: Die Stückzahlen sind mit ca 10 / Jahr winzig. Daher wundert mich das sowieso wie sich das lohnen soll. Oder werden die Geraete fuer 50kEuro verkauft? > Stell die vorhandene Schaltung auf SMD um, Wobei man sich bei solchen Stueckzahlen schon fragen muss ob SMD da die bessere Loesung ist. Wer bestueckt denn da 10Geraete pro Jahr? Irgendwie kommt mir das immer zweifelhafter vor.Ich hab den Eindruck als wenn eine sehr kleine ahnungslose drei Personen Firma einen noch ahnungsloseren Studenten gefragt hat ob er das nicht mal eben so machen kann und der weiss noch gar nicht was da auf ihn zukommt. Olaf
> ahnungsloseren Studenten gefragt hat ob er das nicht mal eben so machen > kann und der weiss noch gar nicht was da auf ihn zukommt. Sollte ich damit recht haben, auf jeden Fall auf Stundenbasis abrechnen und regelmaessig die Rechnung rausschicken. .-) Olaf
Olaf schrieb: > Wobei man sich bei solchen Stueckzahlen schon fragen muss ob SMD da die > bessere Loesung ist. Wer bestueckt denn da 10Geraete pro Jahr? Der TO nannte als Begründung, dass das Gerät kleiner werden solle. Bestücker für Kleinserien gibt es. Allerdings sind die Einrichtungskosten für 20 Stück die gleichen wie für 20.000 Stück. Deshalb sind die Bauteilkosten vernachlässigbar.
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