Пристрій для вимірювання температури та артеріального тиску (стр. 4 из 4)
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
, 
Впри 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.Отже, за законом Ома:
, 
Ом.Номінал зі стандартного ряду Е24 складає 18 Ом.
3.3 Розрахунок дільника напруги
Розрахуємо дільник напруги, за допомогою якого формується еталонна напруга на вхід "-" компаратора (рис. 3.3).
Рисунок 3.3 – Дільник напруги
На дільник R8R9 подається напруга Uживл = 3,3 В. Максимальний вхідний струм Івх компаратора становить 1 нА.
Щоб запобігти впливу вхідного струму компаратора на джерело еталонної напруги, в якості якої виступає дільник, необхідно, щоб струм дільника значно перевищував вхідний струм компаратора.
Приймемо струм дільника Ід = 1 мА. Тоді сумарний опір резисторів R8 та R9 становить
, 
кОм.Згідно з рис. 2.2 визначення САТ і ДАТ здійснються тоді, коли значення напруги Uе з виходу ФВЧ перевищує 1,5 В. Отже, за законом Ома опір резистора R9
, 
кОм.Тоді опір резистора R8 становить
кОм.Номінал зі стандартного ряду Е24 складає 1,8 кОм для резистора R8 і 1,5 кОм для резистора R9.
ЛІТЕРАТУРА
1. Медицинские приборы. Разработка и применение. / Ред. Л.Г. Меркурьева, С.В. Ревенко. – М.: Медицинская книга, 2004. – 720с.
2. Спектрально-статистический подход к бесконтактному измерению температуры. / Б. П. Ионов, А. Б. Ионов. Датчики и системы. Номер 2, 2009.
3. http://www.monitorad.ru/index.aspx?pg=3. Методы измерения артериального давления.
4. http://invent-systems.narod.ru/DS18B20.htm. DS18B20 русское описание работы с датчиком температуры.
5. Како Н., Яманэ Я. Датчики и микро-ЭВМ: Пер. с япон. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. – 120 с. (6)
6. http://autexspb.da.ru. Методы практического конструирования при нормировании сигналов c датчиков.
7. http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/310104/FREESCALE/MPXV5050.
html. Datasheet. MPXV5050 – Integrated Silicon Pressure Sensor On-Chip Signal Conditioned, Temperature Compensated and Calibrated - Freescale Semiconductor, Inc.
8. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения: Пер. с англ. / Л. Кромвелл, М. Ардитти; Пер. под ред. Р.И. Утямышева. – М.: Радио и связь, 1981. – 344 с.
ДОДАТКИ
Додаток А
ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ
на курсовий проект на тему
"ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ТА АРТЕРІАЛЬНОГО ТИСКУ"
1 Найменування та область використання
Пристрій для вимірювання температури та артеріального тиску
Область використання: медицина, побут.
2 Основа для виконання
Робота проводиться на основі завдання керівника на курсове проектування.
3 Мета та актуальність роботи
Метою роботи є розробка пристрою для вимірювання температури та артеріального тиску, функціональної та принципової схем, розрахунок його основних вузлів, оволодіння методикою проектування електронної апаратури та правилами оформлення технічної документації на пристрій, що проектується.
4 Основні технічні характеристики пристрою для вимірювання температури та артеріальног тиску
4.1 Діапазон вимірюваних температур -5,5…+125 °С.
4.2 Похибка вимірювання температури – 1%.
4.3 Роздільна здатність датчика температури – 0,05 °С.
4.4 Діапазон вимірюваного тиску 0…50 кПа.
4.5 Похибка вимірювання тиску – 2,5%.
4.6 Живлення – 6 В (4 батарейки по 1,5 В).
4.7 Тип індикатора – символьний рідкокристалічний.
5 Вимоги до технологічності
Пристрій повинен бути виконаний на елементній базі широкого застосування і містити мінімум спеціалізованих елементів. Конструкція пристрою повинна передбачати можливість багатократної заміни елементів і забезпечувати високу механічну міцність друкарського монтажу.
6 Вимоги до рівня уніфікацї
В конструкції, що розробляється, необхідно прагнути максимального використання стандартних компонентів і уніфікованих виробів, а також запозичених складальних одиниць і деталей.
7 Вимоги до безпеки
Відносно безпеки розроблений пристрій повинен відповідати вимогам ГОСТ 12.2.006 і забезпечувати електробезпеку, пожежобезпеку, механічну міцність та інші вимоги при монтажі, експлуатації, обслуговуванні і ремонті.
8 Економічні показники
Пристрій, що розробляється, повинен бути ефективним відносно його виробництва з економічної точки зору. Схемні рішення повинні мати мінімальну вартість реалізації.
9 Стадії та етапи розробки
Розробка виконується в один етап
Додаток Б
Пристрій для вимірювання температури та артеріального тиску
Перелік елементів
| Зона | Позиційнепозначення | Найменування | Кільк. | Примітка |
| Конденсатори К10-17 ОЖО.460.107ТУ | ||||
| Конденсатори К50-35 ОЖО.464.214ТУ | ||||
| C1 | К10-17 -1 мкФ ±10%-16-В | 1 | ||
| C2 | К50-35-4,7 мкФ ±10%-10-В | 1 | ||
| C3 | К10-17-2б-Н50-0,01 мкФ±10%-5-В | 1 | ||
| С4 | К10-17-2б- М75-470 пФ ±10%-5-В | 1 | ||
| C5 | К10-17-2б-Н50-0,1 мкФ±10%-5-В | 1 | ||
| С6 | К50-35-47 мкФ ±10%-10-В | 1 | ||
| C7 | К10-17-2б-Н50-0,33 мкФ±10%-5-В | 1 | ||
| C8 | К10-17-2б-Н50-0,1 мкФ±10%-5-В | 1 | ||
| C9 | К50-35-220 мкФ ±10%-10-В | 1 | ||
| C10 | К50-35-10 мкФ ±10%-10-В | 1 | ||
| C11 | К50-35-33 мкФ ±10%-10-В | 1 | ||
| C12…С14 | К10-17 -1 мкФ ±10%-16-В | 3 | ||
| C15, С16 | К10-17-2б-Н50-0,1 мкФ±10%-5-В | 2 | ||
| C17, С18 | К10-17-2б-П33-15 пФ±10%-5-В | 2 | ||
| C19 | К10-17-2б-Н50-0,1 мкФ±10%-5-В | 1 | ||
| Мікросхеми | ||||
| DA1 | MPXV5050GP | 1 | ||
| DA2 | RSO-0505S | 1 | ||
| DA3 | LM324ADR2G | 1 | ||
| DD1 | C8051F340 | 1 | Silabs | |
| DD2 | DS12887A | 1 | Dallas Sem. | |
| DD3 | MAX811 | 1 | Maxim | |
| DD4 | 1554ЛА3 | 1 | ||
| DD5 | BC2004B1 | 1 | Bolymin | |
| DD6 | DS1820 | 1 | Dallas Sem. | |
| Резистори С2-23 ОЖ0.467.104ТУ | ||||
| R1 | C2-23-0,125-24 кОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R2 | C2-23-0,125-5,1 кОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R3 | C2-23-0,125-10 Ом±5%-А-В-В | 1 | ||
| R4 | C2-23-0,125-1 МОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R5 | C2-23-0,125-10 кОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R6 | C2-23-0,125-150 кОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R7 | C2-23-0,125-1 кОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R8 | C2-23-0,125-1,8 кОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R9 | C2-23-0,125-1,5 кОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R10 | C2-23-0,125- 620 Ом±5%-А-В-В | 1 | ||
| R11 | C2-23-0,125-10 кОм±5%-А-В-В | 1 | ||
| R12, R13 | C2-23-0,125-1 кОм±5%-А-В-В | 2 | ||
| R14 | C2-23-0,125-18 Ом±5%-А-В-В | 1 | ||
| Діоди | ||||
| VD1 | АЛ307 | 1 | ||
| VD2, VD3 | BAT54HT1 | 2 | ||
| Транзистори | ||||
| VT1, VT2 | MJD122T4 | 2 | ||
| Роз’єми | ||||
| Х1 | PLS-2 | 1 | ||
| X2 | PS-94352-001 | 1 | MOLEX | |
| X3, X4 | PLS-2 | 2 | ||
| Кварцевий резонатор | ||||
| Q1 | MTF 12 МГц | 1 |