CN105592396A - 医疗仪器设备的扬声器异常在线实时报警装置 - Google Patents

医疗仪器设备的扬声器异常在线实时报警装置 Download PDF

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Abstract

一种医疗仪器设备的扬声器异常在线实时报警装置，包括：第一级输入端、第二级比较端和第三级驱动端，其中：第一级输入端包括同相直流放大器，第二级比较端包括相连接的基准稳压端和窗口比较器,第三级驱动端包括三极管反相器。本发明能够实时地通过声光报警、将扬声器异常探测信号反馈到主控器来提醒医务人员和病人来及时处理异常，使患者免遭更大的损失和伤害。

Description

医疗仪器设备的扬声器异常在线实时报警装置
技术领域
本发明涉及在线实时报警，特别是一种医疗仪器设备的扬声器异常在线实时报警装置。
背景技术
医疗仪器设备的扬声器因其与驱动电路板之间的焊点处老化而断开或短路而不发声的情况，偶尔会发生，主要是由于医疗仪器设备的扬声器有部分组件暴露在空气中，经长时间氧化易于断开；或者由于昆虫将接线咬断，致使扬声器与驱动电路断开或使得扬声器两根接线搭接在一起而短路的情况，时常也会发生，而且扬声器开始发生异常时的时刻不确定。传统的医疗仪器设备的扬声器的部分组件置于空气当中，于是容易氧化。比如传统的医疗仪器设备发声驱动电路的发声器件，其大多数采用纸盆扬声器，并且其有部分组件暴露在空气中，医疗仪器设备发声驱动部分示意图如图1所示，由于大部分焊接部分露在空气中，很容易受到破坏，致使发声线路无法正常工作，以至于使得病人遭受伤害。综上所述，扬声器异常具有断路或者短路及时刻不确定等特点，现有监测电路大部分只能检测扬声器的断路或短路单一故障，为了在线实时地发现扬声器是否存在断路或短路故障，在医疗仪器设备中增加扬声器异常在线实时报警装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种医疗仪器设备的扬声器异常在线实时报警装置,能够实时地通过声光报警、将扬声器异常探测信号反馈到主控器来提醒医务人员和病人来及时处理异常，使患者免遭更大的损失和伤害。
为解决上述技术问题，本发明包括：第一级输入端、第二级比较端和第三级驱动端，其中：第一级输入端包括同相直流放大器，第二级比较端包括相连接的基准稳压端和窗口比较器，第三级驱动端包括三极管反相器。
所述的同相直流放大器包括：第一运算放大器、第一电容、第二电容、第一稳压管、第三电阻、第五电阻和第六电阻，其中：扬声器正极接线端信号通过第三电阻输入第一运算放大器的正相输入端，第一电容的两端连接于第一运算放大器的电源端和接地端，第二电容的两端分别连接于第一运算放大器的正相输入端和接地端，第一稳压管、第六电阻的两端分别与第一运算放大器的负相输入端和输出端相连，第五电阻连接于第一运算放大器的负相输入端和接地端。
所述的基准稳压端包括：第八电阻、第十电阻、第十一电阻、第十六电阻和三端稳压管，其中：第八电阻、第十电阻、第十一电阻、第十六电阻相互串联，第八电阻、第十电阻的中间与三端稳压管的第三端口以及窗口比较器的上限阈值参考输入端相连，第十电阻、第十一电阻的中间与三端稳压管的第一端口相连，第十一电阻、第十六电阻的中间与窗口比较器的下限阈值参考输入端相连。
所述的窗口比较器包括：第二运算放大器、第三运算放大器、第三二极管及第四二极管，其中：第二运算放大器的正相输入端与第三运算放大器的负相输入端相连且与第一级输入端的输出端相连，第二运算放大器的负相输入端与第三运算放大器的正相输入端分别与基准稳压端相连，第三二极管的正极端与第二运算放大器的输出端相连，第三二极管的负极端与第三级驱动端相连，第四二极管的正极端与第三运算放大器的输出端相连，第四二极管的负极端与第三级驱动端相连。
所述的第三级驱动端包括：第十三电阻、第十四电阻及三极管，其中：第十三电阻、第十四电阻串联且一端与窗口比较器的输出端相连，另一端接地，中间与三极管的基极相连。
有益效果
无论扬声器是否处于使用状态，通过在线监测扬声器的状况，实时产生声光双重报警和扬声器异常探测信号，并将探测信号实时馈送到主控器，有效解决了现有技术存在只能检测到断路或短路单一故障及只能在扬声器脱开驱动电路的情况下才能检测出故障等诸多问题；当医疗仪器设备的扬声器发生异常和仪器设备处于使用状态时，能够实时地通过声光报警和将扬声器异常探测信号反馈到主控器来提醒医务人员和病人来及时处理异常，使患者免遭更大的损失和伤害。
附图说明
图1为现有技术的电路图；
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，本实施例包括：第一级输入端、第二级比较端和第三级驱动端，其中：第一级输入端包括同相直流放大器，第二级比较端包括相连接的基准稳压端和窗口比较器，第三级驱动端包括三极管反相器。
所述的同相直流放大器包括：第一运算放大器U1A、第一电容C1、第二电容C2、第一稳压管DW1、第三电阻R3、第五电阻R5和第六电阻R6，其中：扬声器正极接线端信号，即连接器J2的第一脚SPK_IN，通过第三电阻R3输入第一运算放大器U1A的正相输入端，第一电容C1连接于第一运算放大器U1A的电源端和接地端、第二电容C2的两端分别连接于第一运算放大器U1A的正相输入端和接地端，第一稳压管DW1、第六电阻R6的两端分别与第一运算放大器U1A的负相输入端和输出端相连，第五电阻R5连接于第一运算放大器U1A的负相输入端和接地端。
所述的基准稳压端包括：第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十六电阻R16和三端稳压管U3，其中：第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十六电阻R16相互串联，第八电阻R8、第十电阻R10的中间与三端稳压管U3的第三端口以及窗口比较器的上限阈值参考输入端相连，第十电阻R10、第十一电阻R11的中间与三端稳压管U3的第一端口相连，第十一电阻R11、第十六电阻R16的中间与窗口比较器的下限阈值参考输入端相连。
所述的窗口比较器包括：第二运算放大器U1B、第三运算放大器U1C、第三二极管D3及第四二极管D4，其中：第二运算放大器U1B的正相输入端与第三运算放大器U1C的负相输入端相连且与第一级输入端的输出端相连，第二运算放大器U1B的负相输入端与第三运算放大器U1C的正相输入端分别与基准稳压端相连，第三二极管D3的正极端与第二运算放大器U1B的输出端相连，第三二极管D3的负极端与第三级驱动端相连，第四二极管D4的正极端与第三运算放大器U1C的输出端相连，第四二极管D4的负极端与第三级驱动端相连。
所述的第三级驱动端包括：第十三电阻R13、第十四电阻R14及三极管Q1，其中：第十三电阻R13、第十四电阻R14串联且一端与窗口比较器的输出端相连，另一端接地，中间与三极管Q1的基极相连。
电路原理分析如下：
在第一级输入端，扬声器正极接线端信号，即连接器J2的第一脚SPK_IN，通过电阻R3输入到比较器U1的第三脚，即第一运算放大器U1A的正相输入端，经分析知：第一运算放大器U1A、第一电容C1、第二电容C2、第一稳压管DW1、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6组成10倍同相直流放大器。
在第二级，第八电阻R8、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十六电阻R16及三端稳压器U3TL431组成基准稳压源，经计算取二位有效数字，知UC≈+4.7V、UD≈+1.0V。第二运算放大器U1B、第三运算放大器U1C、第三二极管D3及第四二极管D4组成窗口比较器，易知上限阈值URH＝UC≈+4.7V,下限阈值URL＝UD≈+1.0V，窗口比较器的输入电压Uin＝UE。
在第三级，第十三电阻R13、第十四电阻R14及三极管Q1MMBT4401组成反相器和报警驱动电路。
若扬声器正常时，通常情况下，为说明问题方便，以RL代替扬声器的阻抗值，设备使用的扬声器，直流阻抗为8欧姆、16欧姆、25欧姆、32欧姆等阻值，本电路以8欧姆为例说明，则扬声器RL8欧姆与电阻R4160欧姆并联后与电阻R1680欧姆串联分压,经计算得，取三位有效数字UA＝(R4*RL/(R4+RL))/(R1+(R4*RL/(R4+RL)))*12V≈0.133V，
于是UE＝(1+R6/R5)*UA＝10*UA≈1.33V，
则下限阈值URL＜Uin＝UE＝10*UA≈1.33V＜上限阈值URH，所以窗口比较器的输出UF为低电平，则UH为低电平。UH经跟随器后有UH＝UF,因此UH为低电平，于是第一二极管D1导通发光，指示扬声器正常，三极管Q1MMBT4401截止,所以第二二极管D2和蜂鸣器BP1都不工作，声光报警部分不工作，表明扬声器正常。
若扬声器与驱动电路断开即断路，即LimRL→∞,同理如上分析知UA≈2.286V,由于第一稳压管DW1的稳压作用，于是
URH＜UE＝UA+6.8V≈+9.086V,窗口比较器的输出UF为高电平，UF经跟随器U1D后，UH为高电平，则第一二极管D1截止，三极管Q1MMBT4401导通,所以第二二极管D2和蜂鸣器BP1都工作，产生声光报警和扬声器异常探测高电平信号，该探测信号馈送到主控器。
若扬声器处短路，则LimRL→0,易知UA＝0V,于是URL＞UE＝0V,窗口比较器的输出UF为高电平，UF经跟随器U1D后，UH为高电平，则第一二极管D1截止，三极管Q1MMBT4401导通,所以第二二极管D2和蜂鸣器BP1都工作，产生声光报警和扬声器异常探测高电平信号，该信号馈送到主控器。
下面分析如何实现在线监测扬声器的状态：
上述原理分析为直流分析，若扬声器在工作状态下，第一级输入信号UA当中含有主控器发来的交流信号，该交流信号经电阻R3和旁路电容C2组成的低通滤波器，其上限截止频率fH＝1/(2π*(R3+R∑)*C2)，式中
R∑＝1/(1/R1+1/R4+1/RL+1/R0),R0为扬声器驱动电路的输出阻抗，经近似计算，取三位有效数字，易知fH≈0.169Hz，所以低通滤波器将交流信号滤除掉了，因此即使扬声器当中存在交流信号，整个电路的交直流原理分析同直流分析，最终实现在线实时监测扬声器的状态。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种医疗仪器设备的扬声器异常在线实时报警装置，其特征在于，包括：第一级输入端、第二级比较端和第三级驱动端，其中：第一级输入端包括同相直流放大器，第二级比较端包括相连接的基准稳压端和窗口比较器，第三级驱动端包括三极管反相器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的同相直流放大器包括：第一运算放大器、第一电容、第二电容、第一稳压管、第三电阻、第五电阻和第六电阻，其中：扬声器正极接线端信号通过第三电阻输入第一运算放大器的正相输入端，第一电容的两端连接于第一运算放大器的电源端和接地端，第二电容的两端分别连接于第一运算放大器的正相输入端和接地端，第一稳压管、第六电阻的两端分别与第一运算放大器的负相输入端和输出端相连，第五电阻连接于第一运算放大器的负相输入端和接地端。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的基准稳压端包括：第八电阻、第十电阻、第十一电阻、第十六电阻和三端稳压管，其中：第八电阻、第十电阻、第十一电阻、第十六电阻相互串联，第八电阻、第十电阻的中间与三端稳压管的第三端口以及窗口比较器的上限阈值参考输入端相连，第十电阻、第十一电阻的中间与三端稳压管的第一端口相连，第十一电阻、第十六电阻的中间与窗口比较器的下限阈值参考输入端相连。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的窗口比较器包括：第二运算放大器、第三运算放大器、第三二极管及第四二极管，其中：第二运算放大器的正相输入端与第三运算放大器的负相输入端相连且与第一级输入端的输出端相连，第二运算放大器的负相输入端与第三运算放大器的正相输入端分别与基准稳压端相连，第三二极管的正极端与第二运算放大器的输出端相连，第三二极管的负极端与第三级驱动端相连，第四二极管的正极端与第三运算放大器的输出端相连，第四二极管的负极端与第三级驱动端相连。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的第三级驱动端包括：第十三电阻、第十四电阻及三极管，其中：第十三电阻、第十四电阻串联且一端与窗口比较器的输出端相连，另一端接地，中间与三极管的基极相连。
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