Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
|
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (МГТУ им. Н.Э. Баумана) |
ФАКУЛЬТЕТ Биомедицинская техника
КАФЕДРА БМТ2 «Инженерное дело в медико-биологической практике»
Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе на тему:
«Витафон»
по курсу «Электроника и микропроцессорная техника»
Студент группы БМТ2-71 ____________________ Сусану И.Э.
(Подпись, дата)
Руководитель курсовой работы _____ ____________________ Завгородний А.С.
(Подпись, дата)
Москва, 2013
Содержание
Введение 3
1 Функциональная схема устройства 4
2 Электрический расчет и моделирование функциональных блоков устройства 6
2.1 Расчет мультивибратора 6
2.1.1 Электрический расчет 6
2.1.2 Моделирование 9
2.2 Генератор пилообразного напряжения (интегратор) 10
2.2.1 Электрический расчет 10
2.2.2 Моделирование 12
2.3 Преобразователь напряжение–частота 13
2.3.1 Электрический расчет 13
2.3.2 Моделирование 16
2.4 Преобразователь «треугольник-синус» 18
2.4.1 Электрический расчет 18
2.4.2 Моделирование 21
2.5 Конечный усилитель с нагрузкой 22
2.5.1 Электрический расчет 22
2.5.2 Моделирование 23
2.6 Согласование функциональных блоков 23
2.7 Питание 24
2.6. Таймер(ждущий мультивибратор) 25
3. Список литературы 27
Введение
«Витафон» – виброакустический физиотерапевтический аппарат, который контактным способом возбуждает микровибрацию тканей непрерывно меняющейся звуковой частотой. Оказывает лечебное воздействие при более чем 30 заболеваниях различной природы. Был изобретен более 20 лет назад российским ученым Фёдоровым В. А.
Основное и прямое физическое свойство виброакустического воздействия — его способность увеличивать сквозной кровоток и лимфоток. Идея конструкции «Витафона» родилась благодаря пониманию изобретателем такого физического эффекта, как снижение сосудистого сопротивления движению крови при воздействии микровибрации определенной звуковой частоты. Второй физический эффект, лежащий в его основе – эффект гидродинамического насоса в венах. Он возникает благодаря наличию клапанов, которые при воздействии микровибрации обеспечивают не хаотическое, а направленное движение крови.
Аппарат воздействует механическими колебаниями диапазона звуковых частот на поверхностный слой кожи в радиусе 7-10 см от точки контакта. Каждый сосуд моделируется колебательным контуром со своей собственной резонансной частотой, и изменение частоты выбрано таким образом, чтобы обеспечить условия повышенной проводимости для сосудов всех диаметров. Резонансные колебания сосудов вызывают расслабление мускулатуры и увеличение лимфо- и кровотока и, как следствие, повышение теплообмена и повышение питания поврежденных тканей.
Аппарат испытывался в санкт-петербургской Военно-медицинской академии, московской Медицинской академии, Московском медико-стоматологическом институте, рижском Институте травматологии и ортопедии. Современными методами подтверждено эффективное лечение аппаратом всех видов травм и хронических болезней с нарушениями микроциркуляции крови.
1 Функциональная схема устройства
Согласно ТЗ и принципу работы витафона, устройство должно обеспечивать на выходе синусоиду с постоянной амплитудой 10 В и циклически линейно нарастающей частотой от 15 Гц до 3 кГц. Таким образом, ключевым функциональным блоком является преобразователь напряжение–частота, на вход которого подаётся пилообразное напряжение.
В качестве задающего генератора
используем мультивибратор. Он создает
прямоугольные импульсы разной
продолжительности, период импульса
Т=20 с. К выходу мультивибратора подключается
генератор пилообразного напряжения,
который с помощью генератора стабильного
тока заряжает конденсатор. Во время
положительной полуволны на выходе ГПН
напряжение линейно возрастает, и быстро
спадает до минимального значения,
соответствующего наименьшей частоте,
при появлении отрицательной полуволны.
С выходов ПНЧ снимается напряжение
треугольной формы, которое можно
преобразовать в синусоидальное с помощью
матрицы диодов – функционального
преобразователя «треугольник–синус».
Последним блоком устройства поставим
мощный усилитель, который подаст на
нагрузку необходимые 5 В амплитуды
напряжения. Усилитель должен быть
способен выдавать ток
.
На рисунке 1 приведена обобщенная функциональная схема устройства, а на листе 1 – подробная схема.
Рисунок 1 – Функциональная схема устройства.
Таким образом, устройство должно обеспечивать стабильный уровень выходного напряжения с определенной амплитудой и частотой.
Блок-схема проектируемого устройства, представленная выше, содержит следующие блоки:
Мультивибратор.
Представляет собой генератор импульсов. В нашем случае мультивибратор является несимметричным. Длительность положительного импульса зададим 0.1Т=3.5 с. Мультивибратор позволяет нам задать период сканирования частоты.