Курсовая работа: Пристрій для вимірювання температури та артеріального тиску
Блок вимірювання тиску складається з датчика тиску, манжети, насоса, клапана, ФВЧ. При вимірюванні тиску на руку людини вдягається еластична манжета. Повітря накачується в манжету за допомогою насоса. Після встановлення в манжеті високого тиску насос вимикається і повітря випускається з манжети через клапан, що призводить до плавного зниження тиску в манжеті. Формування сигналів керування двигунами насоса та клапана здійснює МК.
При стисканні руки пацієнта манжетою можна спостерігати невеликі пульсації тиску (шум) в манжеті (рис. 2.2, пунктир). Це відбувається внаслідок зміни тиску при циркуляції крові в організмі пацієнта. Сигнал з виходу датчика тиску фільтрується за допомогою ФВЧ, який спроектовано на частоту 1 Гц, і посилюється. Так отримується сигнал серцебиття. Він показує зміну в сигналі тиску і є графічним зображенням серцевого ритму пацієнта (рис. 2.2, суцільна лінія).З виходу ФВЧ сигнал поступає на вхід "+" компаратора. На вхід "-" компаратора подається еталонна напруга. Імпульси, що перевищують рівень еталонної напруги, призводять до появи сигналу на виході компаратора. Таким чином, компаратор починає працювати при появі тонів Короткова . Тиск, що фіксується за допомогою АЦП МК в момент появи тонів Короткова, відповідає значенню САТ, а тиск, що фіксується в момент їх зникнення – ДАТ. САТ і ДАТ визначаються за допомогою простого осцилометричного способу. При пониженні тиску в манжеті, амплітуда сигналу серцевих скорочень зростає, як тільки тиск в манжеті опуститься до значення тиску систоли пацієнта. При подальшому пониженні тиску в манжеті амплітуда пульсацій збільшується, поки не досягає максимального значення в точці так званого середнього артеріального тиску, а потім швидко знижується, поки не досягне точки тиску діастоли. Виміри тиску, які відповідають САТ і ДАТ зберігаються в пам’яті МК і виводяться на РК дисплей після закінчення циклу вимірювання.
Одночасно результати вимірювань зберігаються на КП типу ММС. Занесення данних до КП здійснюється за допомогою інтерфейсу SPI, який входить до складу МК. Виводи SPI інтерфейсу програмно скомутовані на порт Р2 МК. За допомогою клавіатури можна зберегти результати вимірювання, очистити пам’ять, вивести на РК дисплей попередні результати вимірювань, збережені на картці.
Клавіатура містить 4 кнопки: "Старт ", "Меню", "Далі", "ОК". Кнопка "Старт " ініціює початок процесу вимірювання. Натискання кнопки "Меню" призводить до висвітлення на дисплеї функцій пристрою ("Вимірювання температури", "Вимірювання температури і тиску", "Перегляд результатів попереднього вимірювання", "Збереження результатів вимірювання", "Очистка картки пам’яті"). Натискання кнопки "Далі" дозволяє циклічно перебирати всі можливі функції пристрою, зупиняючись на потрібній. Натискання кнопки "ОК" дозволяє активувати потрібну функцію.
DC-DC перетворювач дозволяє забезпечувати стабільне живлення МК. Напруга на вході DC-DC перетворювача може змінюватися в межах 4,5 – 9 В. При
цьому на виході пертворювача напруга стабільна – 5 В.
Супервізор забезпечує утримання МК в режимі RST (скидання). Це відбувається у двох випадках. В першому випадку, при включенні живлення сигнал RST видається на МК, коли робоча напруга не пеервищила порогової напруги супервізора. В другому випадку, якщо в процесі роботи пристрою робоча напруга зменшилася нижче порогової напруги, супервізор видає імпульс скидання на МК. МК знаходитиметьмя в режимі RST до тих пір, поки напруга живлення не перевищить порогову напругу супервізора. Загорання діода VD1 свідчить про те, що супервізор видає сигнал внаслідок проблем з живленням.
Рисунок 2.2 – Тиск в манжеті (пунктир) та серцевий ритм (суцільна лінія)
3. РОЗРАХУНКИ, ЩО ПІДТВЕРДЖУЮТЬ ПРАЦЕЗДАТНІСТЬ ПРИСТРОЮ
3.1 Вибір номіналу обмежуючого резистора
Світлодіоди загального призначення (для індикації) задовільно працюють при струмах від 3 мА до 20 мА. Вихідна напруга Uс супервізора МАХ811 становить 0,4 В при вихідному струмі 3,2 мА.
Для розрахунку обмежуючого резистора розглянемо фрагмент принципової схеми пристрою, на якому зображено супервізор DD6, світлодіод VD1 і резистор R10, що розраховується (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 – Підключення світлодіода до супервізора
Типове значення напруги на світлодіоді, що горить, дорівнює 1,5 В. Тоді падіння напруги на обмежуючому резисторі UR10 складе
,
В
при мінімальному струмі I = 5 мА. Номінал резистора визначається за законом Ома:
, 
Ом.
Найближчий номінал зі стандартного ряду Е24 складає 620 Ом.
3.2 Розрахунок резистора підствітки РК дисплею
Розрахуємо резистор підсвітки РК дисплею R14 (рис. 3.2).
Рисунок 3.2 – Включення підсвітки РК дисплею
Згідно з довідниковими даними підсвітка РК дисплею ВС2004В1 для задовільної роботи потребує струм 100 мА. При цьому падіння напруги на світлодіодах підсвітки Uп дорівнює 4,2 В.
В проектованому пристрої живлення підсвітки здійснюється безпосередньо від блоку з 4 батарейок, загальна напруга Uживл яких становить 6 В. Тоді падіння напруги на обмежуючому резисторі UR14 складе
,
В.