Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
262
Добавлен:
18.03.2015
Размер:
17.96 Mб
Скачать

1.3 Выбор и обоснование структурной схемы

На рисунке 1 приведена структурная схема разрабатываемого устройства для определения параметров дыхания. Устройство состоит из блока турбинного преобразователя расхода, формирователя импульсов, схемы «И», регистратора, блока выделения времени выдоха и блока управления.

Воздух, выдыхаемый пациентом, попадает в проточный корпус турбинного преобразователя расхода воздуха, состоящий из датчика расхода воздуха и датчика частоты вращения. Датчик расхода воздуха турбинного преобразователя расхода служит для первичного преобразования измеряемой объемной скорости (расхода) воздушного потока при дыхании во вращение турбины преобразователя расхода. В датчике частоты вращения турбины преобразователя происходит вторичное преобразование параметров вращения турбины в серию электрических импульсов. Далее сигнал идет на формирователь импульсов, служащий для преобразования сигнала со светочувствительного элемента датчика частоты в информационные импульсы прямоугольной формы и постоянной амплитуды. После формирователя сигнал поступает на схему "И". Схема "И" выполняет роль ключа, пропускающего информационные импульсы в заданном частотном диапазоне. Также на схему "И" поступает из блока выделения времени выдоха сигнал разрешения, а из схемы "И" появляются информационные сигналы. Сигнал со схемы "И" и блока управления, поступают в регистратор, который служит для нормирования, подсчета и индикации измеренных и пронормированных параметров выдоха, обеспечивает индикацию результатов измерения полного объема дыханияи и объема дыхания за первую секунду. Блок выделения времени выхода служит для задания пороговой частоты fmin пропускания счетных импульсов, формируемых при выдохе, и их блокировки по окончании выдоха. Этот блок состоит из узла фильтрации, служащий для задания частотного окна на прохождение через схему "И" информационных импульсов с частотой выше минимальной

пороговой частоты следования импульсов fmin, и узла блокировки - для формирования управляющих сигналов при поступлении на вход узла блокировки сигнала с выхода узла фильтрации. Блок управления выдает сигнал о необходимости замены батареи источника питания в случае ее разряда, генерирует опорный сигнал, одиночного секундного импульса и формирует импульс автоматического сброса в нуль делителя импульсов и узлов памяти регистратора. Питание устройства осуществляется при помощи источника питания с батарейкой.

Рисунок 1. Структурная схема устройства для определения параметров дыхания.

2Проектирование и расчет электрической принципиальной cхемы

2.1 Турбинный преобразователь расхода

Прибор должен быть предельно простым в конструктивном исполнении и эксплуатации, обладать минимальными массогабаритными характеристиками. Очевидно, что для таких исполнений наиболее целесообразно применение турбинных преобразователей расхода.

Датчик расхода воздуха турбинного преобразователя расхода служит для первичного преобразования измеряемой объемной скорости (расхода) воздушного потока при дыхании во вращение турбины (на чертежах не показана) преобразователя расхода с углом, пропорциональным объему поступающего воздуха, и частотой вращения турбины, пропорциональной расходу (скорости) воздуха.

Параметры турбинного преобразователя:

Сопротивление дыханию 25-50 Па∙с/л;

Объем «мертвого пространства»- до 100мл;

Порог реагирования в пределах 0,03 л/с:

Частота вращения турбины 500 Гц.

Датчик частоты вращения турбины преобразователя служит для вторичного преобразования параметров вращения турбины в серию электрических импульсов, несущих информацию об измеряемых параметрах воздушного потока при дыхании. Конструктивно датчик частоты вращения турбины совмещен с датчиком расхода воздуха. Датчик частоты вращения турбины может быть выполнен в виде оптопары.

Оптопара- оптоэлектронный прибор, в котором конструктивно объединены в общем корпусе излучатель и фотоприемник, взаимодействующие друг с другом оптически и электрически.

Выберем транзисторные оптопару (рисунок 2.1). Она применяется главным образом в целях передачи цифровых информационных сигналов, находят применение в схемах согласования датчиков с измерительными блоками. Транзисторные оптопары рядом своих свойств выгодно отличаются от других видов оптронов. Это прежде всего схемотехническая гибкость, проявляющаяся в том, что коллекторным током можно управлять как по цепи светодиода (оптически), так и по базовой цепи (электрически), а также в том, что выходная цепь может работать и в линейном и в ключевом режиме. Механизм внутреннего усиления обеспечивает получение больших значений коэффициента передачи тока Кi, так что последующие усилительные каскады не всегда необходимы. Важно, что при этом инерционность оптопары не очень велика и для многих случаев вполне допустима. Выходные токи фототранзисторов значительно выше, чем, например, у фотодиодов, что делает их пригодными для коммутации широкого круга электрических цепей. Наконец, следует отметить, что все это достигается при относительной технологической простоте транзисторных оптопар. Выбираем оптопару малой мощности АОТ123А. Между базой и эмиттером подключен резистор R1=100кОм. Приведем некоторые параметры оптопары[16]:

Входное обратное напряжение 0,5В

Выходной ток 10мА

Напряжение изоляции 100В

Сопротивление изоляции 109 Ом

Рисунок 2.1

Так как оптопара имеет токовый выход мы используем резисторR2 как преобразователь ток-напряжение. Выходной ток оптопары АО123А

Выходной ток оптопары Iвых=10мА

Напряжение U=10 В, то тогда R2 будет равен

(2.1)

R2=1 кОм.

В блоке турбинного преобразователя использовались следующие элементы:

VU1- АОТ123;

R1- C2-29В-0,125-100 кОм±0,5%

R2- C2-29В-0,125-1 kОм±0,5%

Соседние файлы в папке Низамов ДП