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Université Abou Bekr Belkaid (Tlemcen) Faculté des sciences de lingénieur (Chetouane) Département de lElectronique soutenance du projet de fin détudes.

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1 Université Abou Bekr Belkaid (Tlemcen) Faculté des sciences de lingénieur (Chetouane) Département de lElectronique soutenance du projet de fin détudes pour lobtention du diplôme dIngénieur détat en ELECTRONIQUE BIOMEDICALE thème Acquisition de signaux ECG à laide de la carte DSPACE Présentée par: MEZIANE Hadj Boumédiène Encadreur: Mr.C.KARA TERKI Jury Président: Mr.M.A.CHIKH Examinateur: Mr.A.BESSAID

2 But du travail linstallation et la mise en œuvre de la carte DSPACE DS1103. linstallation et la mise en œuvre de la carte DSPACE DS1103. Implémentation de la carte DSPACE dans le domaine Biomédical pour lacquisition en temps-réel de lECG. Implémentation de la carte DSPACE dans le domaine Biomédical pour lacquisition en temps-réel de lECG.

3 PLAN DU PROJET Principes de lElectrocardiographie Principes de lElectrocardiographie Caractéristiques techniques et programmation de la carte dacquisition DSPACE DS1103 pour le recueil du signal Electrocardiogramme. Caractéristiques techniques et programmation de la carte dacquisition DSPACE DS1103 pour le recueil du signal Electrocardiogramme. Réalisation pratique de la chaîne dAmplification de lECG Réalisation pratique de la chaîne dAmplification de lECG Conclusion Générale Conclusion Générale

4 Partie 1 Les Principes de lElectrocardiographie

5 Introduction physiologique Introduction physiologique Figure.1:Signal ECG Figure.2:Chaîne dacquisition de lECG Onde P auriculaire Complexe QRS ventriculaire Onde T repolarisation des ventricules. patient Electrodes Amplificateur dinstrumentation + étage de filtrage et disolation. Carte dacquisition des signaux. Unité centrale de traitement numérique.

6 Electrodes Figure.3: Electrodes pour le recueil de lECG Figure.4: Placement des électrodes de base pour lélectrocardiogramme Figure.5: positionnement standard des 6 électrodes proches du cœur pour un relevé de 10 dérivations Dérivations

7 Traitement de linformation: Traitement de linformation: lamplification dinstrumentation. lamplification dinstrumentation. le filtrage (passe-bas,passe-haut) et la réjection du 50Hz. le filtrage (passe-bas,passe-haut) et la réjection du 50Hz. lisolation du patient contre les courants de fuite. lisolation du patient contre les courants de fuite. La Numérisation du signal ECG par les ADC. La Numérisation du signal ECG par les ADC.

8 partie 2: Présentation et programmation de la carte DSPACE pour le recueil du signal ECG

9 Vue densemble du système : Figure.6:Schéma synoptique du hardware de la carte DSPACE DS processeurs Unité dADC Unité de DAC Interface dEncodeurs incrémentaux Unité dE/S numériques Interface Série Unité de comptage.

10 Convertisseurs A/D muliplexés: Convertisseurs A/D muliplexés: ADC du type parallèle à approximations successives.ADC du type parallèle à approximations successives. Résolution: 16 bit.Résolution: 16 bit. Fréquence déchantillonnage:250 KHz.Fréquence déchantillonnage:250 KHz. 4 E/B.4 E/B. 16 entrées analogiques.16 entrées analogiques. Temps de conversion de 4 µs.Temps de conversion de 4 µs. Tension dentrée:Tension dentrée: [-10,+10]v. [-10,+10]v. Figure.7: Schéma bloc des 4 convertisseurs A/D Multiplexés de DS1003.

11 Convertisseurs A/D non-muliplexés: Convertisseurs A/D non-muliplexés: ADC parallèles à approximations successives.ADC parallèles à approximations successives. Résolution: 12 bit.Résolution: 12 bit. Fréquence déchantillonnage: 1.25 MHz.Fréquence déchantillonnage: 1.25 MHz. Temps de conversion: 800nS.Temps de conversion: 800nS. Tension dentrée:Tension dentrée: [-10,+10]v. [-10,+10]v. Figure.8:Schéma bloc des 4 convertisseurs A/D Non-multiplexés de DS1103

12 o ControlDesk Automation. o Lenvironnement SIMULINK et MATLAB. o Real time Workshop. o Le langage « PYTHON Task Automation». o Les compilateurs C. Programmation de la carte DSPACE

13 Figure.9:Bibliothèque RTI de composants DSPACE Figure.10:Modèle dacquisition du signal ECG sous SIMULINK Programmation sur SIMULINK

14 Acquisition du signal ECG Acquisition du signal ECG Figure.11:Représentation du Signal ECG recueilli par DSPACE

15 Partie 3 Réalisation pratique de la chaîne damplification de lECG

16 Réalisation de létage damplification de lECG Réalisation de létage damplification de lECG Gain réglable de 1 à 1000 par R G. Gain réglable de 1 à 1000 par R G. Impédance dentrée très grande. Impédance dentrée très grande. Impédance de sortie très faible. Impédance de sortie très faible. Taux de réjection des Taux de réjection des tensions de mode commun élevé (CMRR). tensions de mode commun élevé (CMRR). Schéma équivalent dun amplificateur dinstrumentation a base du circuit damplification LM324

17 Signal ECG bruité Signal ECG bruité

18 Lobjectif principal du projet, a savoir linstallation et la mise en œuvre de la carte DSPACE et de son environnement logiciel a été atteint. Lobjectif principal du projet, a savoir linstallation et la mise en œuvre de la carte DSPACE et de son environnement logiciel a été atteint. Nous avons pu lappliquer a notre domaine du G.B.M pour lacquisition en temps-réel des signaux physiologiques tel que lElectrocardiogramme. Nous avons pu lappliquer a notre domaine du G.B.M pour lacquisition en temps-réel des signaux physiologiques tel que lElectrocardiogramme. La puissance et les performances de cette plate-forme,une fois visualisées, permettent de concevoir des systèmes très complexes (ex:télémanipulation, téléchirurgie et télémédecine,...). Le signal issu de lamplificateur LM324 quon a réalisé est un signal trop bruité, notre but de réalisation de cet étage damplification est de tester et concrétiser les performances de lenvironnement matériel et logiciel de la carte DSPACE en utilisant les différents outils de traitement numérique du signal offerts par les toolbox de MATLAB et SIMULINK mais malheureusement cela fut impossible. La puissance et les performances de cette plate-forme,une fois visualisées, permettent de concevoir des systèmes très complexes (ex:télémanipulation, téléchirurgie et télémédecine,...). Le signal issu de lamplificateur LM324 quon a réalisé est un signal trop bruité, notre but de réalisation de cet étage damplification est de tester et concrétiser les performances de lenvironnement matériel et logiciel de la carte DSPACE en utilisant les différents outils de traitement numérique du signal offerts par les toolbox de MATLAB et SIMULINK mais malheureusement cela fut impossible.

19 Néanmoins, ces hautes performances de la carte ne dispensent pas damplificateurs dinstrumentation biomédicale de bonne qualité pour avoir des signaux exploitables. Néanmoins, ces hautes performances de la carte ne dispensent pas damplificateurs dinstrumentation biomédicale de bonne qualité pour avoir des signaux exploitables. Tout de même,cette carte dacquisition est un prototype très puissant et très riche par ses outils de traitement numérique du signal, seulement elle présente certaines difficultés dutilisation et requière une maîtrise complète de son environnement logiciel. Tout de même,cette carte dacquisition est un prototype très puissant et très riche par ses outils de traitement numérique du signal, seulement elle présente certaines difficultés dutilisation et requière une maîtrise complète de son environnement logiciel. FIN


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