Hallo Community, ich suche empfehlungen für einen möglichst kleinen Notchfilter-baustein, der mir das 50Hz Brummen aus einem Biosignal herausnehmen soll. Ich habe hier nicht allzuviel erfahrung, habe aber gehört es gäbe relativ stark auf diesen Zweck angepasste Bauteile mit internen widerstands-/kapazitätswerten, die genauer sind, als die bei normalkäuflichen Rs/Cs Abweichungen. Empfehlungen? Grüße Alex
Den Netzbrumm wird man mit einem geeigneten Aufbau los. Ein Filter bringt wenig. Der Aufbau nennt sich Praezisions-Analog und bedeutet sternfoermige Masseverteilung, differentielle Signale.
Sept Oschi schrieb: > Den Netzbrumm wird man mit einem geeigneten Aufbau los. Ein Filter > bringt wenig. Der Aufbau nennt sich Praezisions-Analog und bedeutet > sternfoermige Masseverteilung, differentielle Signale. Nein, nein. Das Stichwort war Bio-Signal. Die 50Hz kommen nicht von der Schaltung, sondern vom Körper des Menschen/Tieres. Dies liegt am Einfluss der elektrischen Geräte und der Stromverkabelung in der Umgebung. Ich nehme an der Threadsteller arbeitet mit Instrumentenverstärker. Da wird oft geglaubt, das die 50Hz durch den Common-Mode verschwinden. Stimmt aber leider nicht. Integrierte Notch-Filter oder Notch-Filter-Module habe ich leider nirgends gefunden. Am besten ist es Cs und Rs der COG-Klasse bzw. niedrigster Toleranz zu wählen und durch Parallel und Reihenschaltung dieser, sich an den gewünschten Wert anzunähern. Rokko
Es geht auch ohne Notch-Filter, aber nur wenn man Ahnung von der Materie hat. Daran scheitert es aber meistens. Ich kann ein EKG ableiten OHNE 50Hz-Filter wenn ich entsprechende Störfelder ausschließe und meine Schaltung und der Einbau so konstruiere das dies eine geringere Rolle spielt. Dazu gehören z.B. geschirmte Leitungen, ein geschirmtes Gehäuse und eine saubere Stromversorgung. Der gute Common-Mode-Bereich der heutigen Instrumentenverstärker spielt schon eine Rolle, aber halt nur eine von Vielen. Gruß Ronny
danke soweit, über die rahmenbedingungen habe ich mir allerdings schon gedanken gemacht - der aufbau findet ohnehin bipolar differenziell verstärkt statt (niedrigeres common mode signal) und optional auch mit DRL-Elektrode. Meine Frage ist wirklich momentan in erster Linie: Wie bekomme ich auf kleinstem Raum eine 50Hz Bandpass/Notch Filterung aufgebaut? Das ganze muss nämlich auf die Elektrode, weil die eine Aktive ist.
ronnysc schrieb: > Es geht auch ohne Notch-Filter, aber nur wenn man Ahnung von der Materie > hat. Daran scheitert es aber meistens. Aha? Welche Materie meinst Du denn? ronnysc schrieb: > entsprechende Störfelder ausschließe und meine > Schaltung und der Einbau so konstruiere das dies eine geringere Rolle > spielt. Dazu gehören z.B. geschirmte Leitungen, ein geschirmtes Gehäuse > und eine saubere Stromversorgung. Kann nicht schaden. Aber was bringt ein geschirmtes Gehäuse etc. wenn Dein Störsignal am Messeingang anliegt? Merkwürdig ist auch, dass bei allen professionellen Geräten ein Prefilter, Notchfilter und Muskelfilter implementiert werden. Bei TI wird in den App-Notes der EKG-Frontend-ICs auch immer noch ein Notchfilter angehängt. Naja, schön jedenfalls, wenn der Aufbau im Labor funktioniert und später unter anderen Umgebungsbedingungen gestört wird. Viele Grüße, Rokko
um auf mein Problem zurückzukommen: Wie würdet ihr das denn lösen? Eine typische (zB Doppel-T) Notchfilterschaltung mit OPAmp - dann eben nicht integriert und mit Platz, den man nicht hat?
Naja. Wenn Du keinen Platz auf der Platine hast, wird es schwierig. Bei mir war das schon ein Doppel-OP und etwas Gemüse. Sehr gut läßt sich das ganze durch ein digitales-Filter lösen. Dann müsstest Du in der Software die 50Hz herausfiltern. Ich war zu faul, die Koeffizienten zu bestimmen. Ansonsten ist das in Realtime kein Problem. Schau Dir mal bei TI die EKG-Frontends an. Ich meine dort ein Software-Notch-Filter gesehen zu haben. Viele Grüße, Rokko
Ein analoger 50 Hz Notch wird nun leider relativ groß, weil man einfach relativ große Kondensatoren braucht, wenn die Widerstandswerte im Rahmen bleiben sollen. Es könnte ggf. etwas kleiner gehen wenn man eine Schaltung findet die nur 2 Kondensatoren braucht statt der 3 im 2 T Filter.
du meinst groß(wertige) Kondensantoren? Ich verstehe gerade nicht so ganz was du meinst, glaube ich - bei einer standard Op-Amp-Notchfilterschaltung wie ich sie beispielhaft im netz gefunden habe verwendet man doch zB 49nF und 10/68kOhm - das sind doch "schöne" Werte?
(die Werte bekomme ich doch als 0804 smd - oder wo liegt mein denkfehler)
Ist die 50-Hz-Amplitude so groß, dass sie den Eingangsverstärker in die Begrenzung bringt? Wenn nicht, würde ich auf analoger Seite nichts weiter unternehmen und die Filterung digital vollziehen. (Falls es denn eine digitale Seite geben sollte - hier auf mikrocontroller.net ...)
(Beträfe natürlich nicht nur den Eingangsverstärker, sondern eine Begrenzung im gesamten analogen Pfad bis einschließlich ADC.)
Warum jetzt der 50Hz notch in der (aktiven)Elektrode sitzen soll geht mir nicht ein. Mit einer Elektrode kann man noch gar nichts messen, da braucht es zumindest 2 + GND. Die wirst du vermutlich an deinem Gerät anschließen. Und dort kannst du wohl auch einen analogen Filter unterbringen. Allerdings: die Zeit der analogen notch Filter ist im ablaufen. Digital ist's wesentlich billiger und genauer. Grüße
Soll zum Messen in den Wald gehen, ist sowieso gesünder. Handy zu Hause lassen!
Gebhard Raich schrieb: > Warum jetzt der 50Hz notch in der (aktiven)Elektrode sitzen soll geht > mir nicht ein. Mit einer Elektrode kann man noch gar nichts messen, da > braucht es zumindest 2 + GND. recht hast du, die elektrode ist allerdings eine bipolarelektrode (also hast du schonmal 2) und misst zudem kapazitiv mit einem ebenfalls kapazitiven bezugspotenzial. df1as schrieb: > Ist die 50-Hz-Amplitude so groß, dass sie den Eingangsverstärker in die > Begrenzung bringt? ich weiß ehrlich gesagt noch nicht genau, wie groß die 50Hz amplitude bei dem aufbau effektiv maximal wird, ich hoffe ja ohnehin, dass von ihr durch den bipolaren aufbau mit differenzverstärkung durch das gute cmrr des Verstärkers nicht viel übrig bleibt. Mäckel Eppentosch schrieb: > Soll zum Messen in den Wald gehen, ist sowieso gesünder. > Handy zu Hause lassen! bei dir brummt wohl auch im eeg frequenzbereich unter 40 herz schon einiges ;)
> und misst zudem kapazitiv mit einem ebenfalls >kapazitiven bezugspotenzial. Hmmm... was meinst du mit "kapazitives bezugspotential" Grüße
Gebhard Raich schrieb: > Hmmm... was meinst du mit "kapazitives bezugspotential" das thema kapazitive elektroden kann ich hier ja jetzt nicht komplett aufrollen, mit kapazitivem bezugspotenzial meine ich, dass die messung über die elektroden galvanisch getrennt (und zB durch stoff) passiert und die "masseverbindung", also das bezugspotenzial, ebenfalls kapazitiv eingekoppelt wird - zB durch sitzen auf einer isolierten massefläche.
>die messung über die elektroden galvanisch getrennt (und zB durch stoff) >passiert und die "masseverbindung", also das bezugspotenzial, ebenfalls >kapazitiv eingekoppelt wird - zB durch sitzen auf einer isolierten >massefläche. Aha, und wo fließen die Bias-Ströme deines Verstärkers?
durch einen biaswiderstand vor dem Verstärkereingang im Gigaohmbereich. Aber können wir das lassen und aufs thema zurück kommen? Interesse: Gut (dann gebe ich auch gerne infos) wenn es auf ein "schminks dir ab" hinausläuft: Kann jeder gerne behalten, ich weiß schon dass es geht. Mein Frage bezog sich auf BANDPASSFILTERN von 50 Hz aus einem Signal ohne viel Platz im Aufbau! :P
Ach gottchen, jetzt fangen die Nächsten "kapazitive Elektroden" an. Na klar geht das, steht/liegt hier vor mir. AAABER so einfach ist das nunmal nicht. Also doch erstmal EKG-Basics lernen/anwenden und dann weiter machen. Mein System geht im Übrigen ohne 50Hz-Filter. Wasn Ding :-). Aber Deine Hausaufgaben mußte schon schön selbst machen.
Niemand hat dich gebeten hier Hausaufgaben zu übernehmen, ich auch nicht. Ich habe weiterhin auch nicht das thema kapazitive elektroden hier aufreissen wollen, sondern lediglich nach erfahrung / bauteilwissen bezgl. notchfiltern gefragt. Scheint ja schwierig zu sein. Viele Grüße, dein Gottchen
>Scheint ja schwierig zu sein.
Nein, ist es nicht. Nimm eben ein aktives doppel T Filter, sind dann
eben so 7 BT wobei R und C in 0402 ausgeführt werden können. OPV gibs
mittlerweile auch in wahnwitzig kleinen Gehäusen. Wird aber alles nicht
viel helfen, denn du unterdrückst damit nur eine einzige Frequenz. Es
sind aber auch 100Hz(Netzteile) 150Hz (3.Harmonische) und
250Hz(5.Harmonische)stark im Stör-Signal vertreten.
Alternativ kannst du auch ein digitales Filter mit einem SC Filter verwenden - kommt halt auf das unbekannte Drumrum an. http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN431.pdf
Einige der klein SMD Vielschichtkondensatoren sich für den Filter ungeeignet. Das sind die Typen mit Klasse 2 Keramik also X7R und ähnliche. Die geeigneten Typen mit NPO Keramik kriegt man aber vor allem unter 1 nF als SMD.
>Einige der klein SMD Vielschichtkondensatoren sich für den Filter >ungeeignet. Das sind die Typen mit Klasse 2 Keramik also X7R und >ähnliche. Wer behauptet denn das? X7R ist mal für Filter nicht schlecht, besser sind natürlich NPO/COG schon wegen der Toleranz. Vergessen kann man den Z5U/Y5V Schrott, die eignen sich nicht mal gut zum abblocken.
Gebhard Raich schrieb: > Nimm eben ein aktives doppel T Filter ist momentan auch mein favorit - nur bin ich mir bei dessen steilheit noch nicht so sicher, ob die ausreicht. das problem: Die interessanten (EMG) spektralanteile des Signals liegen zwischen 10 und 120 Hz, am stärksten bei 30 und 80 Hz. Die Oberschwingungen über 150Hz sind also schon relativ schnuppe, blos liegen die interessanten Frequenzen eben sehr nah an den 50 Hz...
hat jemand mit aufbauten à la Fig. 16 hier erfahrung? http://focus.ti.com/lit/an/sloa093/sloa093.pdf
Das Filterdesignprogramm FilterPro von TI kennst du? http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/filterpro.html
Es ist nicht wirklich ratsam ein analoges notchfilter mit Q >10 (BW 5Hz) einzusetzen.Durch toleranzen der BT wird das schnell instabil, außerdem ist das Einschwingverhalten bei Impulsen sehr schlecht. Ich hab so ein aktives T Filter mal vor über 20 Jahren gebaut und war einigermassen brauchbar, allerdings Q=5 /BW 10Hz. Die Kondensatoren waren Styroflex 0,5% nix SMD, und seeehr teuer.
Es gibt immer noch das "Universal-Analog-Filter" UAF42P von Burr-Brown / Texas-Instruments http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/uaf42.html das enthält schon alle Präzisionswiderstände und -Kondensatoren. Als sogenanntes "state-variable"-Filter ist es auch als Notch beschaltbar. Der Typ UAF42AU ist im SO-16 Gehäuse, das wäre ziemlich kompakt. Es gibt auch eine Applikationsschrift als 60Hz-Notch: http://focus.ti.com/lit/an/sbfa012/sbfa012.pdf
Christoph Kessler (db1uq) schrieb: > Der Typ UAF42AU ist im SO-16 Gehäuse, das wäre ziemlich kompakt. 16poliges breites SO kompakt???
danke, das hilft mir insgesamt doch schon um einiges weiter!
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Notch-Filter werden sehr wohl bei EKGs eingesetzt. Glücklicherweise weisen diese eine relativ niedrige Güte von rund Q=1 auf. Damit sind auch schon ohne irgendwelchen Abgleich Unterdrückungen von über 20dB bei 50Hz möglich. Viele Notchfilter sind notorisch instabil. Vor allem die, die zwei OPamps in einer Gegenkopplung enthalten. Oft kommt es dann am oberen Ende des Übertragungsbereichs der OPamp zu gefährlichen Phasendrehungen und Schwingneigung. Eine Schaltung, die nur mit einem OPamp auskommt und bedingungslos stabil ist, wenn man nicht gerade größere Kapazitäten direkt an den Ausgang hängt, ist im Anhang gezeigt. In der Simulation wurden Bauteiletoleranzen von +/-1% für die Widerstände angenommen und +/-2,5% für die Caps. 318k ist gleich 300k + 18k und 159,1k ist gleich 150k + 9,1k. Auch ohne einen Abgleich sind mindestens 22dB Brummunterdrückung erzielbar.
Hmm, wenn das Brummen "Live" ist und nicht aus einer Aufzeichnung dann köntnest Du das auch einfach abziehen.
Falls die 50Hz von der Umgebung kommen wurde ich alles in einen Faraday reinstellen. Die 50Hz bringt man uebrigens besser mit einem Eisengehauese wie mit einem Kupfergehaeuse weg. Das Problem mit 50Hz Filtern sind die grossen und daher temperaturabhaengigen und mikrophonischen Kapazitaeten.
>Falls die 50Hz von der Umgebung kommen wurde ich alles in einen Faraday >reinstellen. Das Problem dabei ist, daß die Stromversorgungen für diese Systeme aus Sicherheitsgründen keinerlei echten Erdbezug mehr haben. Auf diese Weise erscheint 50Hz Brumm am Patienten keineswegs nur als "Common Mode" Signal, welches durch Einsatz von Differenzverstärkern ja eliminiert werden könnte.
Koennte man dann die 50Hz durch einen Kalibrationszyklus, bei welchen die Probe auf GND geschlossen gemessen wird, und nachfolgiger Subtraktion eines passend phasenverschobenen 50Hz Netzsignales, erreicht werden ?
>Koennte man dann die 50Hz durch einen Kalibrationszyklus, bei welchen >die Probe auf GND geschlossen gemessen wird, und nachfolgiger >Subtraktion eines passend phasenverschobenen 50Hz Netzsignales, erreicht >werden ? Warum so aufwendig? Abgesehen davon dürfte die Amplitude des 50Hz Brumms und auch die Phasenlage schwanken, wenn sich der Patient bewegt...
Wo liegen eigentlich eim EKG die interessanten Frequenzen? 120 Schläge pro Minute = 2 Hz, dazu noch ein paar Oberschwingungen (sorry, bin kein Arzt), so dass man vielleicht mit 30 oder 40 Hz oberer Grenze auskommen kann. Warum dann nicht das EKG aufzeichnen und per Onkel Fourier die 50 Hz herausschneiden (sozusagen am offenen Herzen)?
Kann man machen wenn das 50Hz nicht den dynamischen Bereich kaputt macht. Dh geht nicht wenn das Biosignal uV ist und das 50Hz signal mit mV daherkommt.
Oktal Oschi schrieb: > Kann man machen wenn das 50Hz nicht den dynamischen Bereich kaputt > macht. Dh geht nicht wenn das Biosignal uV ist und das 50Hz signal mit > mV daherkommt. Das wäre aber doch bei der FFT eher unwichtig...(rechnerisch) Aber klar, die 50 mV übersteuern den Eingang ,der für µV ausgelegt ist. Kann man die Spannung irgendwie begrenzen?
Wie die Vorredner gesagt haben: Wenn die Schaltung ein Filter braucht, ist der Aufbau Mist. Ein 50 Hz Notch ist vollkommen nutzlos, da 100 Hz und die weiteren Harmonischen ebenfalls das Signal kontaminieren. Wenn es wirklich sein muss, würde ich den Aufbau optimieren, dass alles im Bereich des AD-Wandlers bleibt und dann digital einen netzsynchronen Filter verwenden, der alle netzsynchronen Störungen entfernt. Die einzig sinnvolle Variante analog ist der Tiefpass! Steilen 30 Hz tiefpass, gut ist.
Die ganze Sache entstammt wohl einigen gelangweilten Bastlerhirnen. Siehe: rzbl04.biblio.etc.tu-bs.de:8080/docportal/servlets/.../Oehler_diss.pdf Wo da die Vorteile liegen sollen bleibt weitestgehend im Unklaren. Die Eignung für EKG wurde prinzipiell festgestellt (vermutlich in abgeschirmter messkammer). EEG war sehr eingeschränkt (ist es denn die Möglichkeit?) Das ganze hat wohl die Überschrift: Hurra wir haben jetzt Holzräder entwickelt mit denen man auch bis zu 100km/h fahren kann. Grüsse
Ein steiler Tiefpassfilter ist aufwendiger als ein vergleichbar wirksamer Notch filter. Die nächsten Störungen kommen dann ja erst wieder bei 100 Hz und 150 Hz und die sind dann meist auch noch viel kleiner. Für die Störungen ist dann der Tiefpaß ok. Wenn einen der Phasen / Frequenzgang im Bereich 20-48 Hz stört, kann man den ggf. noch korrigieren - analog oder ggf. auch Digital.
Der komplette Link zu den Braunschweiger Bastelfritzen : http://rzbl04.biblio.etc.tu-bs.de:8080/docportal/servlets/MCRFileNodeServlet/DocPortal_derivate_00007661/Oehler_diss.pdf
Ein EEG wird sicher im Faraday gemessen, ein EKG nicht.
Oktal Oschi schrieb: > Ein EEG wird sicher im Faraday gemessen, ein EKG nicht. Nein, EEG wird an allen möglichen und unmöglichen Orten gemessen und die EEG-Assistentin will immer ein "schönes "Signal haben, sonst ist das für sie unbrauchbar.
Gebhard Raich schrieb: > Die ganze Sache entstammt wohl einigen gelangweilten Bastlerhirnen. > Siehe: > rzbl04.biblio.etc.tu-bs.de:8080/docportal/servlets/.../Oehler_diss.pdf > Wo da die Vorteile liegen sollen bleibt weitestgehend im Unklaren. Die Dissertation habe ich auch durchgearbeitet - man muss aber sagen, dass es inzwischen schon auch einige andere wissenschaftliche arbeiten dazu gibt, die einiges versprechen (siehe Context Projekt oder IEEE Publikationen von Kim et.al.) Die idee aber (also das erste gelangweilte bastlerhirn?) kommt von Richardson bereits ende der 60er. Aber korrekt: Ob und wie weit das ganze vorteile bringt wird immernoch untersucht - und deshalb auch meine arbeit dazu - allerdings auf dem gebiet von EMG messung zur steuerung von rehabilitationshilfen. Vorteile sind schon mal klar: eine mögiche Textilintegriertheit (siehe context) / vereinfachte anbringung, vorallem aber eine echt galvanische trennung vom patienten. je nach chronischer anwendung der elektroden auch je nach elektrodentyp hautirritationen oder drucknekrosen etc...(bei meiner projektzuarbeit für querschnittsgelähmte z.B. wären die elektroden jeden tag stundenlang angebracht) also die frage ist doch vielmehr: In den anwendungsbereichen, bei denen es nicht in erster linie um die sauberkeit der messung (wie eine klinische multiple channel ekg messung mit zB 84 elektroden zum erkennen von vorhofflimmern etc) geht, sondern um die praktische, wiederholte und unkomplizierte anwendung im alltag - könnten kapazitive elektroden da nicht neue bereiche erschließen? Gut, aber so wie ich das hier verstehe rät die mehrheit von einem notchfilter noch auf der elektrode ab. danke für dieses stimmungsbild auf jeden fall schon einmal!
ah eine kurze Frage doch noch: Was spricht denn gegen eine nichtaktiven doppel-T-Filter ohne OpAmp (weniger stabilitätsproleme)?
>Wo liegen eigentlich eim EKG die interessanten Frequenzen? 120 Schläge >pro Minute = 2 Hz, dazu noch ein paar Oberschwingungen (sorry, bin kein >Arzt), so dass man vielleicht mit 30 oder 40 Hz oberer Grenze auskommen >kann. Genau. >Wie die Vorredner gesagt haben: Wenn die Schaltung ein Filter braucht, >ist der Aufbau Mist. Für einen festen Aufbau, läßt sich das brummmäßig sicher optimieren. Bei mobilen Geschichten geht das oft nicht. Da ist ein Notchfilter oft sinnvoll. Du willst den Patienten ja nicht eine halbe Stunde dazu mißbrauchen den Brumm wegzubekommen... >Ein 50 Hz Notch ist vollkommen nutzlos, da 100 Hz und die weiteren >Harmonischen ebenfalls das Signal kontaminieren. Keineswegs. Ein Notchfilter wird wegen des steilen Abfalls genommen. Die 100Hz kannst du immer noch mit einem schlappen Tiefpaß wegfiltern. >Die einzig sinnvolle Variante analog ist der Tiefpass! Steilen 30 Hz >tiefpass, gut ist. Nein. Ein steiler Tiefpaß ist viel aufwendiger und das Einschwingverhalten ist nicht so gut. >Ein steiler Tiefpassfilter ist aufwendiger als ein vergleichbar >wirksamer Notch filter. Die nächsten Störungen kommen dann ja erst >wieder bei 100 Hz und 150 Hz und die sind dann meist auch noch viel >kleiner. Für die Störungen ist dann der Tiefpaß ok. Genau. >Was spricht denn gegen eine nichtaktiven doppel-T-Filter ohne OpAmp >(weniger stabilitätsproleme)? Die von mir simulierte Schaltung weiter oben ist vollkommen stabil. Du kannst sogar noch die Güte etwas erhöhen, indem du die Widerstände im Spannungsteiler auf 220R und 1k8 abänderst. Dann bitte 1%-ige Caps nehmen. Ein rein passives Doppel-T-Filter hat schon im Nutzsignalbereich einen rasanten Abfall.
Die Unterdrückung der 50 Hz ist bei einem abgeglichenen passiven 2T Filter auch sehr gut. Da ist die Schaltung mit dem OP nicht unbedingt besser. Die Schaltung mit dem OP hat aber weniger Einfluss bei anderen Frequenz. Solange man es mit der Güte nicht übertreibt, ist die Schaltung mit dem OP auch kein Problem, und beim Passiven Filter braucht man in der Regel auch einen Impedanzwandler dahinter, ist also auch nicht viel einfacher.
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Ich habe mal drei Güten simuliert, bei allen Schaltungen mit 1%-igen Widerständen und Caps. Man erkennt den starken Abfall im Nutzsignalbereich des rein passiven Filters. Man erkennt auch, daß höhere Güten nur mit Abgleich Sinn machen. Es gilt aber zu bedenken, daß Foliencaps eine gewisse Alterung zeigen, sodaß ein erfolgreicher Abgleich nach einiger Zeit wieder obsolet werden kann. Deshalb würde ich die Güte immer so klein wie möglich wählen. Für die Caps sollte man engtolerierte Glimmerkondensatoren nehmen.
Hallo Elena, danke für deine ausgezeichneten Infos. Glimmer werde ich wohl nicht nehmen können (oder gibts die als smd?) weil ich ja immernoch ein Platzproblem habe. Gibt es da erfahrungswerte bei der langzeitabweichung von foliencaps - wie stark sich fc in einem solchen fall verschiebt?
Woa, die Diss ist ja grindig. Dutzende Seiten Gelaber was nichts, aber auch wirklich nichts, mit kapazitiven Elektroden zu tun hat. Ich habe nur noch auf den Satz gewartet "Wie den meisten Lesern bekannt sein sollte, besitzt der durchschnittliche Mensch ein (1) Herz.". Ja nee, zu dem Thema gibt es ne Menge richtiger Publikationen und das Ergebnis ist meist das gleiche: im Prinzip tut es, aber einen Vorteil gegenüber galvanischen Elektroden gibt es nicht. Es gibt schließlich Pin-Elektroden, die nichtmal ein Gel brauchen und damit keine Sauerei verursachen.
Glimmer mit 10n, büschn groß: http://de.farnell.com/cornell-dubilier/cd30fd103fo3f/kondensator-10nf-500v/dp/1264905 10n Folie mit 2% in 0805: http://de.farnell.com/panasonic/echu1c103gx5/kondensator-0805-10nf-16v/dp/9694897
>Gibt es da erfahrungswerte bei der langzeitabweichung von foliencaps -
Bei Polystyrol-Caps (mit freitragender Metallfolie) sind rund 0,2% Drift
in 2 Jahren bei 40°C zu erwarten. Bei Glimmer-Caps ist die Langzeitdrift
mit rund 0,05% deutlich geringer.
Allerdings ist die Temperaturdrift bei Glimmer-Caps nicht zu
unterschätzen. 70ppm/K ergibt immerhin 0,14% Drift bei 20K.
Eventuell ist NP0 dann geeigneter, obwohl sich die Hersteller über die
Langzeitdrift ausschweigen und eng tolerierte Caps nur schwer erhältlich
sind. Man müßte also vier Stück selbst ausmessen.
@gebhard raich wer hier der Bastelfritze ist ist wohl schnell ersichtlich, Herr Dr. Oehler und die Anderen wohl eher nicht. Ich kenne Herrn Dr. Oehler persönlich und ich habe es selbst gesehen das das EKG perfekt und ohne farradayischen Käfig funktioniert. Auch meine kapazitiven Elektroden hier funktionieren ohne Käfig und ohne 50Hz-Filter. Aber bis dahin ist es schon ein steiniger Weg. Wer unbedingt einen 50Hz filter verwenden will sollte da über einen digitalen SC Filter nachdenken oder es gleich softwaremäßig machen. In dem Zusammenhang würde ich mir mal den ADS1298 anschauen. Der hat bereits alles für ein EKG-Frontend integriert.
Elena schrieb: > Allerdings ist die Temperaturdrift bei Glimmer-Caps nicht zu > unterschätzen. 70ppm/K ergibt immerhin 0,14% Drift bei 20K. So doll wird sich die Hauttemperatur nicht ändern, sonst hat der Benutzer andere Probleme
ronnysc schrieb: > wer hier der Bastelfritze ist ist wohl schnell ersichtlich, Herr Dr. > Oehler und die Anderen wohl eher nicht. Ich kenne Herrn Dr. Oehler > persönlich und ich habe es selbst gesehen das das EKG perfekt und ohne > farradayischen Käfig funktioniert. Mir scheint einfach, dass diese Sache an der Praxis weit vorbeigeht. Einen kleinen Vorteil bringt das ganze vielleicht bei einer räumlich fixen Elektrodenkonfiguration, erkauft mit massigen Störsignalen aus denen dann sehr aufwendig irgend ein "Wurm" herausgefiltert wird. Dass auch dabei die Kontaktstellen der Elektroden desinfiziert werden müssen,wurde wohl übersehen. Bei wahlfreier Anordnung der Elektroden hat man dann zusätzlich ein veritables Befestigungsproblem. Alles in allem, wie so oft ,mehr eine Spielerei auf höherem Niveau als eine gut zu vermarktende Geschichte. Als ehemaliger Studienassistent an einer TU hab ich dieses Problem der universitären Einrichtungen schon vor über 20 Jahren erkannt und hab mich lieber selbständig gemacht. >Auch meine kapazitiven Elektroden > hier funktionieren ohne Käfig und ohne 50Hz-Filter. Aber bis dahin ist > es schon ein steiniger Weg. Ich würde meinen: ein brummiger Weg Grüsse
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>Mir scheint einfach, dass diese Sache an der Praxis weit vorbeigeht.
Ja, natürlich!
Man darf auch etwas anderes nicht vergessen: Selbst wenn sich der Brumm
bei geeigneter Anordnung der Verkabelung, etc. dann doch irgendwann
beseitigen läßt, wird das immer auf Skepsis beim Anwender stoßen. Er
sieht nicht, wie wir Elektroniker, nur ein kleines Brummproblem, sondern
für ihn ist die ganze Anlage "instabil" und "unzuverlässig". Die
50Hz-Störungen werden im EKG nämlich als hochfrequentes Rauschen
sichtbar. Siehe Anhang. (Man beachte die um 100Hz gespiegelten
Faltungsprodukte!)
Das spricht sich natürlich schnell herum und das Gerät wird letztlich
ein Ladenhüter. Es gibt in der Medizinelektronik schließlich nichts
Schlimmeres als Unzuverlässigkeit. Deshalb wird der Hersteller in der
Regel selbst dann ein Notch-Filter einbauen, wenn der Kunde es garnicht
braucht.
Und nein, der Hersteller wird es kaum rein digital implementieren, weil
bei ganz großen Störungen die Eingangselektronik immer zu übersteuern
droht.
Ich möchte nur spaßeshalber kurz darauf hinweisen dass meine Anwendung sich auf EMG bezieht - was nicht ganz so sensibel kleine Amplituden wie EKG und EEG und eine Tiefpassfilterung bis 10 Hz (auch hier die Artefakte durch Bewegungen) bedeutet. Bei mir geht es erst einmal lediglich um eine "on-off"-erkennung, später bestenfalls eine proportionalsteuerung. ich denke (noch), dass in diesem anwendungsbereich definitiv akzeptable lösungen gefunden werden können.
Michael K-punkt schrieb: > Wo liegen eigentlich eim EKG die interessanten Frequenzen? 120 Schläge > pro Minute = 2 Hz, dazu noch ein paar Oberschwingungen (sorry, bin kein > Arzt), so dass man vielleicht mit 30 oder 40 Hz oberer Grenze auskommen > kann. Dein Herz gibt keinen sinus von sich. Die Form der R-Zacke ist für Diagnosen durchaus relevant. Mit 30 oder 40Hz wird die Spitze rund, daher reicht die Bandbreit nicht aus. Der nächste Punkt ist, dass die 50Hz bereits stark gedämpft sein müssen, daher würde ein solcher Filter eine sehr hohe Ordnung haben. Alex schrieb: > Ich möchte nur spaßeshalber kurz darauf hinweisen dass meine Anwendung > sich auf EMG bezieht - was nicht ganz so sensibel kleine Amplituden wie > EKG und EEG und eine Tiefpassfilterung bis 10 Hz (auch hier die > Artefakte durch Bewegungen) bedeutet. Ähm, wie im alles in der Welt kommst du darauf? Gerade für EMG braucht man die empfindlichsten Verstärker. Bei einem EMG mit einem Tiefpass bei 10Hz wird nicht mehr viel vernüftiges rauskommen. Bei EMG sind Bandbreiten von mehreren kHz üblich. 10Hz könnte man noch als Hochpass durchgehen lassen! Wie schon geschrieben, analoge Notchfilter sind nicht gerade angenehm, da man den Filter für eine brauchbare Güte abstimmen muss. Warum verwendest du keinen digitalen Notch? Die sind wesentlich gutmütiger.
Tilo Lutz schrieb: > Bei einem EMG mit einem Tiefpass bei 10Hz wird nicht mehr viel > vernüftiges rauskommen. Tut mir leid, ich bin definitiv schon zu müde. Selbstverständlich ist es ein 10Hz Hochpass und kein Tiefpass. Das von mir betrachtete Spektrum liegt zwischen 10 und 500 Hz. Mike Strangelove schrieb: > Tja, nur wieso brauchst Du da ein 50 Hz Filter? Ich bin noch nicht sicher, ob ich es zwingend brauch. ich hielt es (erstmal) nur für angeraten es zu bedenken, um das Signal möglichst früh möglichst sauber zu bekommen - und wie Elena schon sagte Elena schrieb: > bei ganz großen Störungen die Eingangselektronik immer zu übersteuern > droht.
Das kommt schon eher in :) Die Abtastrate solltest du deutlich höher wählen, nicht wegen Nyquist sondern deshalb, weil bei EMG Laufzeiten sichtig sind. Die 50Hz sollten deinen Verstärker nur dann übersteuern, wenn die Elektroden offen sind. Das ist aber nicht relevant. Die Gleichtaktunterdrückung bekommt man mit einem internen CM-Feedback ganz gut in den Griff. Bei den EMG-Verstärkern, die ich gesehen habe, war nirgends ein HW-Notch eingebaut. Problematischer sind da eher die DC-Offsets.
>ch bin noch nicht sicher, ob ich es zwingend brauch. ich hielt es >(erstmal) nur für angeraten es zu bedenken, um das Signal möglichst früh >möglichst sauber zu bekommen - Ich würde sagen, bau Dir lieber einen Bandpass für eine relevante Frequenzspanne. Es geht doch nur um on/off, da ist ein Notch wirklich die falsche Herangehensweise. Ich habe selbst einige Erfahrung mit dem Bau solcher Systeme und ich sage Dir, ohne einen 100 Hz und 150 Hz Notch sieht das alles nicht toll aus, und all diese Filter haben negative Eigenschaften auch für das aufgezeichnete Signal. Ich würde, um die analoge Seite abzudecken, die Bandbreite wirklich nur auf einen biologisch relevanten Bereich beschränken, der außerhalb alles Netzobewellen liegt. Z.B 60-80, 110-140 oder irgendsowas. Aber natürlich nur, wenn es um on/off geht.
Tilo Lutz schrieb: > Die 50Hz sollten deinen Verstärker nur dann übersteuern, wenn die > Elektroden offen sind. Das ist aber nicht relevant. na ja, mit einigen GOhm abgeschlossen ist für mich quasi offen oder?
Einige GOhm ist übertrieben, aber du hast schon Recht, ein GOhm kommt schon gut hin. Bei den EMG Verstärkern ist deshalb auch vor allem die Eingangskapazität bestimmend. Deshalb hat man auch bei idealer Gleichtaktunterdrückung Brummen im Signal. Wenn beide Eingänge offen sind, also in der Luft hängen, ist die Potentialdifferenz sehr groß und der Verstärker übersteuert. Sind beide Elektroden angelegt, liegen die Eingänge fast auf gleichem Potential.
Tilo Lutz schrieb: > Sind beide > Elektroden angelegt, liegen die Eingänge fast auf gleichem Potential. Die Elektroden, die ich soweit entwickelt habe sind bipolarelektroden (also zwei elektroden in "einem" gehäuse), deren signale direkt nach der extrem hochohmigen (für die kapazitive messung eben) impedanzwandlung durch und mit einem ina116 differenzverstärkt werden... ich hoffe, dass das den CM schon ein bisschen drückt. Mike Strangelove schrieb: > Ich würde sagen, bau Dir lieber einen Bandpass für eine relevante > Frequenzspanne schon fertig, sieht auch soweit (in der simulation) ganz schön aus. Die anwendung soll zwar erst einmal nur für on/off (muskel aktiv/nicht aktiv) gebraucht werden, die elektroden sollten aber bestenfalls schon auch für mehr zu gebrauchen sein, deshalb der bandpass zwischen 10 und 500 Hz (der in der literatur am häufigsten als relevant angegebene frequenzbereich).
Du willst kapazitives EMG machen? In diesem Fall erzeugst du dir dein "CM" durch die unterschiedlichen Koppelkapazitäten selbst. Nur einige pF Kapazitätsunterschied reichen aus, um eine Phasenverschiebung zu verursachen. Dadurch wird das CM Signal zu einem Differenzsignal und selbst ein idealer OP kann nichts mehr ausrichten. Kapazitiv hat zumindest den Vorteil, dass man sich um den DC Arbeitspunkt keine Gedanken machen muss. Denk daran, dass fast alle INAs am Eingang eine Biasstrompfad benötigen. Ich habe schon Scahltungen gesehen, in denen versucht wurde, Kapazitätsdifferenzen aktiv auszugleichen. Die CMRR lässt sich deutlich verbessern, wenn man keine Differenzverstärker verwendet sondern den Verstärker volldifferenziell ausfürhrt und dann auf einen volldifferenziellen ADC geht. Die 192kHz ADCs für Audio sind gar nicht schlecht.
Tilo Lutz schrieb: > Denk daran, dass fast alle INAs > am Eingang eine Biasstrompfad benötigen. das wäre ja durch den oben benannten Biaswiderstand im Gigaohm-Bereich erledigt (5G um genau zu sein, für eine cutoff-frequenz des hochpasses (elektrode-biaswiderstand) von ca 10 hz)). Tilo Lutz schrieb: > Ich habe schon Scahltungen gesehen, in denen versucht wurde, > Kapazitätsdifferenzen aktiv auszugleichen. hättest du da konkrete verweise? interessiert mich. Grüße
Schau dir das Datenblatt an, ob 5GOhm nicht zu hoch sind, da der Stromfluss kleiner als der nötige Biasstrom sein könnte. Die Grundidee beim Ablgeich ist, an beide Signale eine Kapazität zu legen. Eine ist mit Bezugspotential verbunden und die andere an einen DAC, welcher um das Bezugspotential ausgelenkt werden kann. Damit kann man die Phasenlage der Signale zueinander verschieben. Das schwierige ist, den Versatz zu bestimmen. Mögliche Lösungen wären z.B. über die Referenzelektrode ein bekanntes CM Signal einzuspeisen, dieses dann mit einem nachgeschaltetem Lock-In Verstärker verstärken und mit dem DAC eine Regelschleige realisieren, mit dem das CM Signal minimiert wird.
Tilo Lutz schrieb: > Schau dir das Datenblatt an, ob 5GOhm nicht zu hoch sind, da der > Stromfluss kleiner als der nötige Biasstrom sein könnte. 5G sind ok, ich habe von arbeiten gelesen, in denen wesentlich höhere Widerstände im biaspfad vor dem ina116 erfolgreich verwendet wurden. Mein derzeitiger Aufbau sieht verschiedene Möglichkeiten vor eine Referenz zu schaffen - neben einer kapazitiven großen masseelektrode werde ich auch eine kapazitive DRL-Variante versuchen. Vielleicht löst das schon einiges. Das ganze findet aber elektrodenextern statt, und da bin ich momentan (noch) nicht - erstmal muss die elektrode fertig werden :P
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