Kомпоненты, приборы, оборудование      
 |  Главная |  Каталог предприятий Украины |  Схемотехника |
 

Раздел на реконструкции, некоторые ссылки могут не работать!
  • Аудио
  • Безопасность
  • Бытовая электроника
  • Видео
  • Видеокамеры
  • Высоковольтные
  • Генераторы
  • Измерения
  • Интерфейсы
  • Коммутация
  • Компьютер
  • Медицина
  • Моделирование
  • Передатчики
  • Питание
  • Обработка данных
  • Предусилители
  • Радио

  • Веб-мастерам
    и писателям:
    Биржа статей. Продать - купить статью. Уникальные статьи: готовые и на заказ.


    Назад
       Оптический датчик пульса
       
       Существует множество методов для измерения пульса человека. Это можно сделать акустически (стетоскоп), механически (сфигмоманометр), электрически (электрокардиограмма) и оптически. Представленная здесь оптическая техника использует свойство крошечных подкожных капилляров любой части тела (кончики пальцев, мочки ушей, пр.) расширяться и сокращаться синхронно с сердцебиением. Обычная пара инфракрасный светодиод-фототранзистор может чувствовать эти ритмические сокращения как небольшие, но заметные изменения контраста кожи (рис.1, верхняя часть).
       Если легко прижать эту пару к коже (слишком большое давление прижмет капилляры), то некоторая часть излучения от D1 будет отражаться назад на Q1. При этом фототок Q1 вызовет переменный сигнал на Q2 и Q3, имеющий величину примерно 500 мкВ (пик-ту-пик) на каждый 1% изменения отражающей поверхности кожи. Схема работает надежно несмотря на большие вариации в контрасте кожи и уровне освещения. Микросхема А1 и окружающие ее дискретные компоненты образуют адаптивный фильтр с высоким коэффициентом усиления, который подавляет присутствующий оптический и электрический шум (особенно частоты 50 Гц), и подает очищенный сигнал на компаратор А2, который и выделяет цифровой сигнал пульса.
       Компаратор А2 имеет выход, совместимый с ТТЛ и КМОП логикой, поэтому такой сигнал можно подавать на измеритель частоты или периода. Для более простых применений удобно аналоговое представление частоты пульса. В нижней части рис.1 показан преобразователь частота-напряжение (ПЧН) с нулевыми пульсациями, оптимизированный для задач измерения пульса.
       Большинство ПЧН имеет компромисс между временем отклика и выходными пульсациями. Обычно, чтобы иметь приемлемые пульсации порядка нескольких процентов, время установления преобразователя должно быть как минимум 10 периодов наименьшей входной частоты. Обычное человеческое сердце имеет частоту биений в диапазоне 4:1, т.е. от 50 до 200 ударов в минуту (или от 0,83 до 3,3 Гц). Поэтому обычный ПЧН требует неприятно долгого времени установления (более 10 с).
       Относительно простой ПЧН (рис.1) использует аппроксимацию период-скорость. Чтобы понять идею, рассмотрим переключатель S1, который попеременно подключает конденсатор С7 то на корпус, то ко входу микросхемы А3. На входе 9 переключателя S1 действует сигнал со входа компаратора А2. Передний фронт этого сигнала подключает конденсатор С7 ко входу А3 и конденсатору С2. Передача заряда приводит к повышению напряжения на выходе А3, рост которого будет остановлен транзистором Q6. Напряжение ограничения устанавливается триммером R3.
       Конденсатор С2 быстро начинает разряжаться до нуля, но не по линейному закону (кривая А на рис.2). Благодаря влиянию резисторов R6, R7 и транзистора Q7 эта кривая приближается к закону обратной пропорциональности (гиперболе, которая представлена кривой В на рис.2) с точностью до 5%. Переключатели S2, S3 и конденсатор С1 используются для передачи напряжения по кривой А на схему выборки и хранения А4. На выходе этой схемы появляется постоянное напряжение 10 мВ на один удар пульса. Например, при пульсе 80 ударов в минуту величина напряжения будет равна 0,8 В.
       Конечно, пульс человека не обладает строгой периодичностью. Поэтому, выбрав C1   (По материалам журнала Electronic Design)
       
       


     SVITEL © 2014  Мир электроники.  Admin  При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна. Rambler's Top100