工业控制 | 能源技术 | 汽车电子 | 通信网络 | 安防监控 | 智能电网 | 移动手持 | 无线技术 | 家用电器 | 数字广播 | 消费电子 | 应用软件 | 其他方案

电路设计->医疗保健电路图->保健探测电路图->心率监测器(2)电路工作原理

心率监测器(2)电路工作原理

作者:sylar时间:2009-09-10

  心率监测器(Ⅱ)适用于心率下限报警,即心率低于某数值时发出声响信号,而且声响的节拍与心跳相同。

  心率监测器(Ⅱ)的电原理图如图23-1所示。电阻R3的阻值大小决定所需心率下限值。电源电压为3V,静态电流为120mA。

  由图23-1可知,A部分的工作原理与心率监测器(Ⅰ)电路(见图22-2)A部分的工作原理相同,此处不再重复。

  B部分是一个锯齿波形成电路;C部分为一模拟可控硅门电路;D部分为音频振荡器。电源通过VT5和R3对电容C3恒流充电。当集成运算放大器A1输出的一个脉冲到来时,VT1导通,使C3放电。这个脉冲过去以后,VT1又截止,C3又充电。以后不断重复上述过程。于是在b点形成一个锯齿波电压,波形如图23-2所示。如果脉冲间隔很小(即心率快),使C3上的电压积累不起来,总达不到下一级控制门的触发导通所需的电压值,于是下级控制门总打不开(截止),D部分的VT4得不到正向偏置电流,便不产生音频振荡、不发声。如果心率减慢,使C3上积累的电压达到下一级的触发电压(如图23-2),则控制门被触发翻转(导通),末级得到偏置电流,振荡电路产生振荡。

  由于电容C3通过晶体管VT1(3DK5)放电,其放电时间常数远小于脉冲的宽度,即在远小于脉宽的时间内放电完毕,所以运算放大器A1输出的脉冲宽度不产生影响。

  

 

  图23-1

  为了防止电源电压降低时产生误差,采取了如下措施:利用场效应管的恒流特性对电容C3充电,使得电源电压降低时,对锯齿波的周期影响减小。另一方面若电源电压降低,则a点输出的脉冲幅度减小,使VT1提早退出饱和区,管内电阻增加,电容C3不能充分放电,使剩余电压增大,于是锯齿波电压的基线相应提高。本来电源电压下降时,基极b点电位要降低,但由于C3放电少,使b点电压的幅度仍然不变。这样,对电源电压的下降就起到了补偿作用。经试验,电池电压降低到2V时还能工作。但为了保证一定测试精确度,电池电压降低到20%时就应更换电池。

  C部分电路为PNP-NPN复合管双稳态触发电路。平时,由于b点电平低,VT3(3DK5)不通,故VT2也无偏流而两管截止,这为一个稳态。当b点电位升高时,VT3导通,VT2有偏流,也导通。VT2一旦导通后又给VT3以正向偏流,从而自保,这为另一个稳态。两个稳态的翻转由VT3基极b的电位控制。管子截止后不消耗功率,很少电。当锯齿波电压幅度达到如图23-2所示的触发门限电压时,电路翻转,VT2、VT3导通,于是为下一级提供了偏置电流,末级产生振荡,压电陶瓷片发声。当VT1被运算放大器A1输出脉冲控制导通时,b点相当于接地,强迫双稳态电路翻转,两管同时截止,直到下一次再波锯齿波触发。

  D部分电路是一个自激间歇振荡器,频率约为2000Hz,其优点是效率较高。当心率较慢使图23-1中b点电位升高,促使VT2、VT3进入导通饱和状态时,VT4基极获得一个偏置,间歇振荡器开始工作,压电陶瓷片则发出音频信号声。这样,只要心电脉冲频率低至某一值以下,使b点的电位能上升到足以使VT2、VT3进入导通饱和状态,压电陶瓷片就发声,心率每秒有多少次,陶瓷片也每秒响同样次数(参见图23-2)。显然,此时压电陶瓷片发声的节拍频率与被测试的人的心率是相同的。如果人的心率不是很低,使b点的电位不足以使VT2、VT3导通,压电陶瓷片则不响。

  图23-2

  



评论

技术专区