CZ410897A3 - Systém pro měření a indikaci změn odporu živého těla - Google Patents

Description

Vynález se týká zdokonaleného zařízení pro indikaci a měření změn odporu živého těla.

Dosavadní stav techniky

S příchodem Lafayette R. Hubbardova zařízení pro měření a indikaci změn v živém těle bylo dosaženo schopnosti rozlišit během elektro-mechanického měření malé změny odporu živého těla. Toto zařízení obsahuje obecně obvod měřící odpor, zesilovač a indikační obvod. Ačkoliv náležitě vyhovující určenému účelu detekce změn odporu živého těla, nebylo schopné přesně zobrazit měřené změny. K překonání tohoto problému bylá zkoušena různá zdokonalení, popsaná a vysvětlená v patentu US 3 290 589 a patentu US 4 459 995. Taková zařízení fungují na generování signálu typického pro malá měření odporu živého těla. Ten je potom zesílen na signál, který je již rozpoznatelný a použitelný pro indikátor lidem pochopitelný, jako je obrazový displej. Jeden problém těchto zařízení je, že nežádoucí složky signálu mohou maskovat nebo zanést chybu do výsledků malých měření. Tyto nežádoucí složky signálu mohou být způsobeny vysokofrekvenčním rušením, a nebo vnitřními nelinearitami - vevlastním zařízení. Tedy, je potřeba zařízení, které dovede přesněji indikovat změny odporu živého těla.

» · · o	9 ·	•	99		9 9
						9
• · ·	'9 9	•	9	9	9 9
• · *	9 9 %	• ·	9 9	9	9.·.	9
«« · · ·	9 9	• · ·	9 9	9	9 9 9	•

Podstata vynálezu

Hlavním úkolem předloženého vynálezu je přesně indikovat malé změny odporu živého těla.

Zvláštním úkolem předloženého vynálezu je odstranit >

I nežádoucí složky ze signálu představujícího odpor živého í

I těla.

Hlavním znakem předloženého vynálezu je, že obsahuje aktivní kalibrační obvod, který dává obecně konstantní amplitudu odpovídající'danému měřenému vstupu.

Výhodou předloženého vynálezu je, že citlivost zařízení je udržována na konstantní úrovni.

V souladu s úkoly, rysy a výhodami předloženého vynálezu je vytvořeno zdokonalené zařízení pro měření nebo indikaci elektrického odporu, přičemž sestává z obvodu měřícího odpor majícího vstupní svorky připojeny k živému tělu pro vytvoření měřících signálů představujících odpor živého těla. Zesilovací obvod přijímá měřící signály a zesiluje je na rozlišitelnou úroveň. Indikační obvod přijímá zesílené signály a poskytuje měřící signály v rozlišitelné podobě. Předložený vynález výhodně obsahuje pasivní a aktivní zařízení pro odstranění nežádoucích složek měřícího signálu.

Charakteristický pro předložený vynález je aktivní kalibrační obvod. Kalibrační obvod je založen na dávání obecně konstantní amplitudové odezvy v indikátoru na danou změnu odporu z obvodu měřícího odpor. V předloženém <000 0 0 0 • ·» 0 0 • 0 0 · 0 0 • 0 » 0

000000 0 0 0 provedení kalibračního obvodu zpětnovazební část obvodu a řídící část obvodu společně sledují činnost zařízení a předcházejí změnám amplitudové odezvy v indikačním obvodu. Také je obsažen kompenzátor pro přizpůsobení nebo kalibraci zesilovacího obvodu pro očekávané změny amplitudy.

• 0 0 0

0 0 0 •00 0 0 0 0 00 00 ' Přehled obrázků na výkresech í

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím následujícího detailního popisu prostřednictvím doprovodných výkresů, na kterých představuje obr. 1 funkční blokové schéma klasického zařízení pro měření odporu živého těla, obr. 2 funkční blokové schéma zařízení podle předloženého vynálezu, obr. 3 funkční blokové schéma navrženého obvodu pro měření odporu podle předloženého vynálezu, obr. 4A funkční blokové schéma navrženého zesilovacího f obvodu podle předloženého vynálezu,

I

I obr. 4B funkční blokové schéma obvodu pro změnu odporu a obvodu zvyšujícího napětí, obr. 4C funkční blokové schéma zpětnovazebního a řídícího obvodu, obr. 5A - 5D vývojový diagram hlavního programu, • 4 4

444 4 4 4

obr obr obr obr obr obr.

vývojový diagram programu pro zpoždění, vývojový diagram programu pro výběr měřidla, vývojový diagram programu pro nízké rozlišení analogově-digitálního převodu, vývojový diagram programu pro vysoké rozlišení analogově-digitálního převodu, vývojový diagram programu pro analogovědigitální převod, vývojový diagram programu pro analogovědigitální přerušení, vývojový diagram programu pro programové nastavení předzesilovače, obr vývojový diagram programu pro nastavení režimu rozlišení, obr obr obr vývojový diagram programu pro nalezení nízkého potenciálu napětí, vývojový diagram programu pro výběr hodnoty digitálního odporu, a

16. vývojový diagram programu pro změnu hodnoty digitálního odporu.

9 ·	•	•	9 ·	«	• O		• 9
								9
9	•	•	• 9	•	•	•	9 9
&	•	• 9	« %	*	• ·	•	9	•
9	•	9	• *	•		•	9	9
·· · ·	•	9.	9 9	• · ·	9 9		9 9

Průmyslové použití

S odkazem na schémata pro účely objasnění, může být předložený vynález použit v kombinaci s klasickými třístupňovými obvody pro měření a indikaci změn odporu živého těla. S odvoláním na obr. 1, taková zařízení obvykle používají obvod 20 měřící odpor pro transformaci měřených odporů přes živé tělo ve formě měřícího signálu. Obvod měřící odpor je připojen k zesilovacímu obvodu 22, který zesiluje měřený signál na rozlišitelnou úroveň. Indikační obvod 24 připojený k zesilovacímu obvodu 22 dává měřený signál v rozlišitelné podobě. Obvod 20 měřící odpor může dosáhnout takových měření použitím pro měření odporu živého těla můstku nebo odporového děliče klasického typu. Třístupňový obvod s přídavným napěťovým děličem vhodného typu k tomuto účelu je uveřejněný v patentu US 4 702 259, patentu US 4 459 995 a patentu US 3 290 589, z nichž každý je zde zahrnut tímto odkazem. Třístupňový obvod s připojeným napěťovým děličem vhodného typu k tomuto účelu je začleněný v zařízení HUBBARD™ PROFFESIONAL MARK SUPER VII vyráběné a prodávané společností Hubbard Electrometer Manufacturing of Los Angeles, CA.

Na základě výše zmíněného bylo známé zapojení provedeno tak, že odvod vyžadoval prostředky pro automatické zvýšení citlivosti pro vysoké úrovně odporu a automatické nastavení pro malé úrovně odporu. Toto zlepšení poskytuje možnost pro konstantní amplitudovou odezvu v indikačním obvodu 24.

Příklady provedení vynálezu

Právě předložené zařízení, vysvětlené formou funkčního • · ř· *· • · Φ · © · · · • · * · · · blokového schématu na obr. 2, zahrnuje vynálezecké znaky klasického obvodu HUBBARD PROFFESIONAL MARK SUPER VII™. Tento obvod navíc používá regulátor napětí 26 pro nastavení stabilních, stejnosměrných úrovní napětí v celém elektrickém obvodu. Číslicový obvod 28, řízený mikroprocesorem (tyto obvyklé součásti nejsou ukázány), je používán pro sledování signálů dodávaných na vodičích 31 z obvodu 20 měřícího odpor, přičemž udržuje datumový a časový displej a podporuje různé běžné přepínací funkce. Vodiče displeje 32· poskytují signál pro běžný LCD hodinový a signál sledující displeje umístěné v indikačním obvodu 24. Číslicový obvod může také být typu uveřejněného v patentu US 4 702 259. Další vodiče 33 táhnoucí se od obvodu 26 regulátoru napětí, obvodu 20 měřícího odpor a zesilovacího obvodu 30 a připojené běžně k různým klasickým ručním řídícím prvkům (není naznačeno). Tyto vodiče mohou zabránit vysokofrekvenčním signálům způsobujícím vysokofrekvenční (RF, vf) rušení. V navrženém provedení předloženého vynálezu, obsahuje deska obvodu induktory 35 táhnoucí se z přívodních vodičů 37 ručních ovládacích prvků. Takové ruční ovládací prvky mohou obsahovat přepínač funkce, nízkonapěťový potenciometr, vzdálený nízkonapěťový potenciometr, ladící proměnný rezistor a řízení citlivosti.

V souladu s předloženým vynálezem, zesilovací obvod 30 obsahuje obecně dva zesilovací stupně. První zesilovací obvod 34 pro příjem a logaritmické zesílení měřeného signálu. Druhý zesilovací obvod 36 připojený na výstup prvního zesilovacího obvodu 34 pro stabilizování a zesilování zisku měřeného signálu. Rozhraní počítače £0 (interface) dodává signál do obvodu převodníku napětí na proud 38 pro použití v případech, kde je požadována simulace měřeného signálu. Obvod 38 převodníku napětí na proud • a

připojený na výstup druhého zesilovacího obvodu, upravuje měřený signál do formy použitelné pro indikační obvod 24. Obvod 38 převodníku napětí na proud také tvoří zpětnou' vazbu do druhého zesilovače a rozhraní 40 počítače. Obvod 42 proměnného odporu je připojený ke druhému zesilovacímu obvodu 36 a zavádí zpětnovazební signál aby byl zesílen měřený signál z obvodu 20 měřícího odpor. Obvod 42 proměnného odporu obsahuje programovatelné segmenty 46 a 44 pro velké a malé zesílení. Samostatný přepínatelný předzesilovač 48 je připojený k obvodu 42 proměnného odporu pro ruční nastavení zesílení. K obvodu 42 proměnného odporu je také připojen kalibrační obvod 50. Kalibrační obvod 50 pracuje jako kalibrační prostředek pro nastavení výstupu zesilovacího obvodu. V právě předloženém provedení obsahuje kalibrační obvod 50 zpětnovazební obvod 52, řídící obvod 54 a kompenzační obvod 55.

Obvod měřící odpor v přednostním provedení (obr. 3) je typu napěťového děliče. V napěťovém děliči je vyšší potenciál 56 napětí spojen v sérii s prvním napětí dělícím rezistorem 58. První odpor může použít proměnný rezistor 60 pro nastavení nebo posunutí hodnoty prvního odporu. Běžný kontrolní přepínač 62 měřidla je buď nastavován ručně nebo je řízen číslicovým obvodem 28, přičemž různě nastavuje cestu děličem napětí mezi párem vnějších vodičů 66 a 64 pro připojení k živému tělu a 5k ohmovým rezistorem 68, jenž slouží jako kontrolní odpor místo živého těla. Klasické elektrody určené pro připojení k živému tělu jsou připojeny přes zástrčky (není ukázáno). Když je zástrčka fyzicky zasunuta, jsou vnější vodiče 64 a 66 záměrně připojeny k živému tělu. Když je zástrčka vyjmuta, druhý spínač 70 spojí vodič 66 s vysokým potenciálem napětí na 5k ohmový rezistor 68. Současně je kapacitor 72 připojen mezi vnější ·

• · • β ·· ·· vodiče 64 a 66 v sérii s induktorem 86. Induktor 86 a kapacitor 72 slouží k potlačení rušivých signálů. Druhý napětí dělící odpor je zařazen mezi řídící přepínač měřidla a výstupní svorku 88. Třetí napětí dělící odpor 74 je sériově připojen mezi výstupní svorku 88 a nízký potenciál 76 napětí.

Hodnota nízkého potenciálu napětí je ručně nastavitelná pomocí ručního nastavovacího zařízení 78. Přednostně, zařízení 78 pro ruční nastavení obsahuje běžec 80 potenciometru 82 zapojený mezi vysokým a nízkým potenciálem napětí. Obvod 80 běžce obsahuje induktor 87 normálně zapojeného v sérii přes analogový přepínací obvod 90 na svorku 91 a kapacitor 92 propojený na zem pro minimalizaci rušení. Zařízení 78 pro ruční nastavení může být běžně vestavěný potenciometr 82 nebo externí potenciometr 94. Externí potenciometr 94 je také připojen přes svorky 96 a 98 vysokého a nízkého napětí a svorku 100 běžce k analogovému přepínacímu obvodu. Externí proměnný rezistor 94 rovněž obsahuje PEM nebo dálkový signální vodič 102 a zemní vodič 104. Analogový přepínací obvod ' 90/ který může běžně obsahovat ruční přepínač nebo napěťový dělič a spínače připojené k analogovému přepínači (není naznačeno), které selektivně připojují interní nebo externí potenciometr. Ve druhém případě je volba potenciometru prováděna podle napěťového PEM stavu signálního vodiče

102. Signál je je udržován high (vysoký, tzn. na log. 1), jestliže používán vnitřní potenciometr 82 a je připojen na zem 104 pomocí vodiče 106 v externím potenciometru. Hodnoty napětí na běžci 91 vysoké a nízké úrovně napětí z potenciometru jsou posílány do číslicového obvodu 28 (obr. 2) pro výpočet signálu čtení digitálního potenciometru. Výstupní vedení 91 běžce je posláno přes signálový buffer 112 sestávající «· ♦» · · • · · · 9 9

99 9 9 • · 9 · · ·

9 9 9 9

9999 9·9 9 9

9 9 4 • · *' i

9 9 z napěťového sledovače pro předcházení proudovým ztrátám v nízkém potenciálu 76 napětí.

S odkazem na vysvětlení obrázků 4A, B a C, první zesilovací obvod 34 přijímá měřený signál tvořený signálem na výstupní svorce 88 obvodu pro měření odporu. První zesilovací obvod 34 sestává z operačního zesilovače (op-amp) 124 mající kladný vstup 126 připojen na výstupní svorku 88 obvodu 20 měřícího odpor (obr. 1). Operační zesilovač 124 je zapojen jako napěťový sledovač se zpětnou vazbou 128 zavedenou z výstupní svorky 130 operačního zesilovače na záporný vstup 132. Kapacitor 134 připojený mezi kladný 126 a záporný 132 vstup pomáhá tlumit vysokofrekvenční rušení v měřeném signálu. Výstupní svorka 130 operačního zesilovače paralelně se zpětnovazební smyčkou 136 tvoří negativní vstup do operačního zesilovače 138, který tvoří první stupeň zesilovače. Rezistor 140 je zapojen v sérii s výstupem 130 napěťového sledovače. Rezistor 140 je připojen na přednastavený potenciometr 142 a výstupní svorku 144 prvního stupně zesilovače přes dvě paralelní odporové větve. První větev sestává z rezistoru 146 zapojeného mezi přednastavený potenciometr 142 a první rezistor 140. Druhá větev sestává z klasického, uživatelem nastavitelného potenciometru se na elektrody 148 připojené v sérii potenciometr připojujícího s rezistorem

150 přednastavený

Uživatelem nastavitelný potenciometr (není naznačen) slouží jako potenciometr pro nastavení citlivosti. Elektrody 148 potenciometru pro nastavení citlivosti obsahují snímací vodič 152 připojený na zápornou vstupní svorku 154 prvního stupně zesilovače přes induktor 156. Na kladnou vstupní svorku 158 prvního stupně operačního zesilovače je přivedeno referenční napětí 160 z napěťového regulátoru 26 poskytujícího pevnou referenci 5,25 voltů. Napěťová

referenční svorka 160 je také spojena s odporovou zpětnovazební větví, která sestává z druhého přednastaveného proměnného rezistoru 162 a pevného rezistoru 164 připojeného na výstupní svorku 166 prvního zesilovacího obvodu. Výstup 144 prvního stupně zesilovače je také spojen s výstupní svorkou 166 přes pevný rezistor 170. Odborníci v oboru ocení, že konfigurace tohoto prvního stupně zesilovacího obvodu tvoří tlumený ^x součtový zesilovač, který sčítá dohromady hodnotu signálu výstupní svorky 88 z obvodu 20 měřícího odpor zesílený ziskem operačního zesilovače 138 a hodnotu referenčního napětí 160. Operační zesilovače 124 a 138 obvodu prvního stupně jsou modely OP420 vyrobené firmou Analog Devices, lne. Of Norwood, Massachusetts. Výstupní svorka 166 tohoto sečteného, zesíleného signálu je připojena na druhý stupeň zesilovacího obvodu 36. První zesilovací obvod rovněž mění logaritmicky zesílení přístroje od 1 do 10 tak, jak je měněn proměnný rezistor 142 od nízké do vysoké hodnoty odporu.

Ve druhém stupni zesilovacího obvodu 36 je obsažen operační zesilovač 172 typu Model OP90 vyrobený firmou Analog Devices, lne. s proměnnou odporovou zpětnovazební větví) Tento zvláštní typ zesilovače vyžaduje kompenzaci nesymetrie použitím proměnného rezistoru 174 připojeného na zem 17 6 přes běžec 178. Ostatní typy zesilovačů vhodné k tomuto účelu nevyžadují takový obvod. Výstupní svorka 166 prvního stupně zesilovacího obvodu 34 je připojena na kladnou vstupní svorku 180 operačního zesilovače 172 druhého stupně. Obvod 42 proměnného odporu zavádí zpětnou vazbu do záporné vstupní svorky 182 druhého zesilovače 172. Výstupní svorka 184 druhého stupně zesilovače 172 je připojená k jedné bráně 186 z více přepínatelných bran 186-187. Tyto brány selektivně připojují převodník napětí na proud 38 ke ·

_ _ ·*** ** *· druhému stupni 36 zesilovače a k rozhraní počítače 40. Přepínání je zajištěno číslicovým obvodem 28 v závislosti na volbě uživatele klasickým způsobem.

Rozhraní počítače 40 je připojeno přes přepínatelné brány 188 a 189 na převodník 38 napětí na proud. Rozhraní počítače 40 sestává ze zesilovače 190 obdobného jako ve druhém stupni obvodu se svorkou E-IN 192 připojenou ze signálové sběrnice ke kladné vstupní svorce 194 zesilovače. První kapacitor 196 tvoří filtrovanou zpětnou vazbu a je zapojen mezi zápornou vstupní svorku a výstup zesilovače 190. Záporná vstupní svorka je dále připojena na napěťový dělič, jenž tvoří zpětnovazební obvod, přičemž sestává z referenčního napětí 201, dvou předpěťových rezistorů 202 a 203, přepínatelné brány 188 a třetího rezistorů 204 připojeného na zem. Svorka E IN 192 rozhraní počítače přijímá reprodukovaný signál nebo napodobený signál zaznamenaný v předchozím cyklu a opakuje výstup na indikační obvod, přičemž používá zesilovač 190 rozhraní počítače. Signálová svorka E_OUT 206 přijímá signály indikující změny odporu živého těla z indikačního obvodu 24 a přenáší měřené signály do rozhraní počítače 40.

Převodník napětí na proud 38 sestává z tranzistoru 208 mající emitor 210 připojený na vysoké napětí 201 přes předpěťový rezistor 202 a přepínatelné brány 187 a 188. Svorka 212 báze je připojená na vysoké napětí přes předpěťový rezistor 214 a dvě sériové diody 216-217 zpětně polarizované vzhledem ke svorce 212 báze. Diody 216-217 spojují navzájem přes brány 186 a 189 výstup druhého stupně zesilovače 172 a na výstup zesilovače v rozhraní počítače. Kolektor tranzistoru tvoří výstupní svorku 221 připojující se na indikační obvod 24. Obvod proměnného odporu 42 (obr.

4B) zahrnuje programovatelný obvod nízkého zesílení 44 a programovatelný obvod vysokého zesílení 4 6. Změny nízkého potenciálu 76 z obvodu měřícího odpor (obr. 3) rozhodují o tom, který z těchto obvodů proměnného odporu bude požíván pro zajištění proměnného zisku tak, jak bude popsáno dále. Obvod proměnného odporu 42 je připojen přes vodiče 226 a 228 (obr. 4A a 4B) mezi zápornou vstupní svorku 182 operačního zesilovače a přes přepínatelnou bránu 187 na převodník 38 napětí na proud a zdroj 201 napětí přes rezistor 202. Kapacitor 223 zapojený mezi kladnou a zápornou vstupní svorku 180 a 182 tvoří další útlum vysokofrekvenčních rušivých signálů. Programovatelný obvod 46 vysokého zesílení obsahuje čtyři obvodové segmenty připojené paralelně mezi dvě svorky 226 a 228 obvodu proměnného odporu. První segment tvoří kapacitor 230. Druhý segment tvoří přepínatelná brána 232 a rezistor 234, třetí segment tvoří přepínatelná brána 236 a rezistor 238. Čtvrtý stupeň sestává ze tří rezistoru 240-242 spojených v sérii. Dvě přepínací brány 232 a 236 jsou řízeny oddělenými přepínacími obvody předzesilovače 48. Programovatelný obvod 44 nízkého zesílení sestává ze samostatné přepínatelné brány 244 připojené na kalibrační obvod 50, o němž je detailně hovořeno dále a třech paralelně spojených větví. Každá větev programovatelné části nízkého zesílení sestává ze samostatné přepínatelné brány 246, 248 a 250 sériově spojené s vlastními rezistory 252, 253 a 254 selektivně připojovanými do obvodu v závislosti na nastavení izolovaného přepínatelného předzesilovacího obvodu 48.

Předzesilovací přepínací obvod 48 obsahuje přepínač 256 s pohyblivým kontaktem 258, umožňující tři jednotlivá nastavení, nízké (LOW) 260, normální 262 (NORMÁL) a vysoké (HIGH) 264. Svorky 260, 262 a 264 jsou všechny připojeny na zem přes vlastní snižující rezistory 268, 267 a 2 66. Brány,

do kterých je každá ze samostatných svorek připojena, jsou uzavřeny, když je detekováno zemní napětí. Pohyblivý kontakt 258 přepínače 256 obsahuje kladnou nebo vysokou úroveň napětí. Jestliže je pohyblivý kontakt spojen s jedním z obvodů, LOW 260, NORMÁL 262 nebo HIGH 264, připojená svorka je posunuta na vysokou úroveň napětí. Přepínatelná brána připojená na každou svorku otevře připínaný obvod·, jestliže je detekováno vysoké napětí. Programovatelný obvod vysokého zesílení je vždy v činnosti, dokonce i v režimu programovatelného nízkého zesílení. Vstupní signál z prvního stupně zesilovače je dále zesilován podle nízkého, normálního a vysokého nastavení předřazeného přepínače, který mění zesílení' operačního zesilovače v lineárním desetinném měřítku. Operační zesilovač druhého stupně poskytuje další zesílení podle předřazeného přepínače tak, že zesílení je násobeno 1 v pozici přepínače LOW, 10 v pozici přepínače NORMÁL a 100 v pozici přepínače HIGH. Navíc operační zesilovač druhého stupně .umožňuje změnu zesílení od 0,7x do 50x, které je zcela řízeno MCU. Protože řízené zesílení je nezávislé na citlivosti a předzesílení, může být považováno za třetí stupeň. Každý z těchto tří stupňů se podílí na celkovém zesílení, takže výstupní zesílení je produktem těchto tří stupňů. Nejmenší možné zesílení je 1,0 x 1,0 x 0,7 = 0,7 a největší možné zesílení je 10 x 100 x 50 = 50 000.

Řídící a zpětnovazební obvod 50 (obr. 4C) obstarává aktivní kalibraci zesilovače v odezvě na změny nebo posuv ručního nastavovacího zařízení 78 obvodu 20 měřícího odpor. Řídící a zpětnovazební obvod 50 připojený na proměnný odpor na záporné vstupní svorce 182 operačního zesilovače je znázorněn vodičem 356 (obr. 4C) spojujícím sériově vodič 226 (obr. 4B) a záporný vstup 182 operačního zesilovače 172 a

řídící a zpětnovazební obvod 50 připojený na řídící připínací vodič 272 (obr. 4b a 4c) programovatelné přepínatelné brány zesílení low/high 244. Řídící a zpětnovazební obvod 50 může být použit pro aktivní kalibraci v závislosti na jakékoliv změně v obvodu, které mohly být způsobeny nežádoucí složkou v měřeném signálu. V právě předloženém provedení řídící a zpětnovazební· obvod sleduje a reaguje na změny ručního nastavovacího zařízení 78. S ohledem na obr. 3 a obvod pro měřící odpor je možné vidět, že ruční nastavovací zařízení 78 řídí nízký potenciál 7 6 napětí napěťového děliče. Odborníci v oboru ocení, že změny nízkého potenciálu napětí inversně mění užité napětí za napěťovým děličem. Jak je měněno užité napětí za napěťovým děličem, pracovní rozsah, který definuje maximální hodnoty měřeného signálu 88, se také mění opačně k hodnotě na svorce 76 nízkého potenciálu. Tato změna v pracovním rozsahu ovlivňuje rozsah indikátoru, který definuje maximální hodnoty poskytované na indikačním obvodu 24 . Aby byl udržen rozsah indikátoru na kalibrované konstantní úrovni v indikačním obvodu 24, nastavuje zpětnovazební a řídící obvod zpětnovazební zesílení druhého stupně zesilovacího obvodu pro kompenzaci změn pracovního rozsahu měřeného signálu 88. Dále bude oceněno, že když je nízký potenciál 7 6 napětí nastaven téměř shodný s horní úrovní 56 napětí je napěťový rozsah, ve kterém může být měřen rozdíl odporů, velmi malý. Pro tak malé rozsahy je potřebný programovatelný obvod velkého zesílení. V celém rozsahu hodnot nízkého potenciálu napětí nastavuje zpětnovazební a řídící obvod výstup operačního zesilovače nastavováním zesílení na záporné vstupní svorce operačního zesilovače. Aby bylo možné provést nastavení zesílení na záporné vstupní svorce operačního zesilovače a přepínání mezi režimy s programovatelným vysokým a programovatelným nízkým

zesílením, obsahuje zpětnovazební a řídící obvod zpětnovazební obvod 52, řídící obvod 54 a kompenzační obvod 55.

Zpětnovazební obvod 52 zpětnovazebního a řídícího obvodu obsahuje svorku připojenou na svorku nízkého potenciálu napětí 76 a ta je připojena přes rezistor 306 na svorku nízkého rozlišení 308 do MCU a obsahuje kapacitor 310 připojený na zem pro filtraci signálu. Výstup rezistoru 306 je rovněž zapojen na kladnou vstupní svorku 312 operačního zesilovače 314. Záporná svorka 316 operačního zesilovače sestává z obvodu nastavujícího zesílení obsahujícího odporovou zpětnovazební větev 318 v sérii s potenciometrem 324 a kapacitní větev 320, zapojené paralelně mezi zápornou vstupní svorku 316 a výstupní svorku 322. Potenciometr 324 je vyvážen pomocí páru pevných rezistoru 326 a 328 a proměnného rezistoru 330 pro nastavení požadované nesymetrie zesílení. Svorka vysokého rozlišení 332 je připojena na výstup operačního zesilovače s vysokou rozlišovací schopností 314 přes rezistor 331.

Řídící obvod 54 obsahuje mikrořadič (MCU) 334 typu model č. ST62TI0B6/SWD vyráběný firmou Thompson Electronics of Carrolton, Texas. V tomto zvláštním případě je MCU 334, rovněž běžně označovaný jako centrální procesorová jednotka (CPU), obsahuje první osmibitovou bránu softwarově konfigurovanou pro příjem ze dvou výstupních svorek 308 a 332 zpětnovazebního obvodu samostatně přes vývody 14 a 15. Tyto vývody jsou v obvodu připojeny na vnitřní analogově digitální převodník obsažený v MCU a který je zaměřen na rozpoznání jednotlivých změn vstupního signálu v rozsahu 0 až 255 vzestupných kroků. Vstup nízkého rozlišení se mění spojitě jak je zařízení 78 pro ruční nastavení natavováno • 9 ···· 9 9·· · · · · • ·· · · · · · ·· ·· · 9 9 · * · ··· · · ······ · · · v rozsahu od 0,5 do 6,5, který koresponduje s rozsahem napěťových změn přibližně 1,4 voltu až 5,2 voltu. Vstup vysokého rozlišení je aktivní, ale napětí není aktuálně měněno dokud není zařízení 78 pro ruční nastavení výš než zhruba 4,8 voltu. Pod touto úrovní vstup vysokého rozlišení zůstává na zhruba 0,7 voltu (jeden přičítatelný napěťový krok nad úrovní země). Vstupní rozsah vysokého rozlišení je kalibrován pro dosažení 1,00 voltu, když zařízení 78 pro ruční nastavení dosáhne 5,0 V a napětí dále lineárně roste do přibližně 5,2 voltu právě, když zařízení 78 pro ruční nastavení vyroste na 6,5 voltu.

Řídící obvod 54 (obr. 4C) také obsahuje klopný spouštěcí obvod 336. Řadič 54 je potřeba jen během periody, kdy je zařízení 78 pro ruční nastavení v přechodovém stavu. Protože je tato činnost občasná, obsahuje řadič 54 klopný obvod 338 šetřící energii (sleep flip-flop). Klopný obvod 338 je S-R klopný obvod typu model č. 4013B vyrobený firmou Motorola. Vodič 340 z číslicového obvodu 28 (obr. 2) spouští připínací bránu normálně nastavenou na vysoké napětí 341. Jestliže číslicový obvod detekuje změnu na výstupní svorce nízkého potenciálu 91 (obr. 3), změní signál z vysokého na nízký vysílaný na vodiči 340 do indikačního obvodu 24. Tento vodič 340 je rovněž připojen ke spouštěcímu obvodu 336. Jestliže úroveň 340 je vztažena k zemi nebo nízké úrovni, klopný obvod 338 změní signálový výstup 342 a pošle signál přerušení do MCU, který způsobí probuzení MCU.

Řídící obvod 54 obsahuje napájecí a zemnící vodič 344 a 346 připojené na vývody 1, 2, 5, 6 a 20 normálním způsobem. Nulovací (reset) obvod MCU 348 je připojen k vývodu 7 MCU. Nulovací spínač je načasován tak, aby přivedl nulovací signál na vývod 7 v případě výpadku napájení obvodu.

Nulování je navrženo tak, aby překlápělo stavy on/of f, jakmile napětí přejde přes 4,5 voltu. Jak napětí roste od nuly a přiblíží se ke 4,5 voltu, nulování zůstane ve stavu off. Když napětí převýší 4,5 voltu, nastaví se nulování do stavu on a zůstane v tomto stavu tak dlouho, dokud je napětí větší než 4,5 voltu. Nulování se nastaví do stavu off jakmile napětí poklesne pod 4,5 voltu a zůstane ve stavu off dokud napětí zůstane pod 4,5 voltu. Hodiny 350 pracující na 4 MHz jsou připojeny na vývody 3 a _4 a jsou typu model č. PX400 vyrobeném firmou Panasonic.

Řídící obvod 54 je schopný v závislosti na zpětnovazebním obvodu ’ 52 a programovém řízení generovat kalibrační signál. Kalibrační signál je poslán přes vodič 356 přes vývody 18 a 19 MCU do kompenzačního obvodu 55.

Kompenzační obvod 55 podle předloženého provedeni sestává z digitálně řízeného proměnného rezistoru 354 nebo digitálního potenciometru. Digitální potenciometr 354 je typu model č. X9C103 vyrobeného firmou Xicor of Milpitas, California. Digitální potenciometr 354 dostává vstupní referenční napětí TA_Ref 160, které dodává vstupní signál. Výstupní vodič 357 obvodu proměnného odporu, jenž je zabezpečen proti vysokofrekvenčnímu rušení kapacitorem 358 připojeným na zem, je připojen na záporný vstup 182 druhého operačního zesilovače vodičem 226, obr. 4A. Tento vodič je rovněž označen jako R+ na obr. 4A a 4C. Odpor digitálního potenciometru 354 se mění v závislosti na kalibračním signálu z MCU 334. Změny proměnného odporu slouží pro působení proti účinku předpokládaných nežádoucích složek v měřeném signálu.

S odkazem na obr. 4A, B a C, spolupracuje MCU 334 se • 9 • 0

9* • 9 0 0

9· · 9 9

9 ·

9 ·

9999 99

9*

9 9

999

999

9 zpětnovazebním 52 a kompenzačním 54 obvodem, přičemž je řízený programovým vybavením, ktěré nastavuje běžný MGU 334 tak, aby aktivně sledoval obvdd aby provedl kalibrační funkci. Softwarový program se skládá z hlavního programu a jedenácti podprogramů. Odkazy na TA ve vývojových diagramech korespondují s ručně nastavitelným zařízením 78. Přednostní provedení každého z nich je popsáno dále.

Hlavní program 400 (obr. 5A-B) sestává z inicializační procedury, která sestává z kroků nastavení adres vektorů přerušení 401 a konfigurace hardwaru MCU a bran 402. Následující zpožďovací smyčka je prováděna proto, aby bylo umožněno ustálení vývodů na jejich definovaných úrovních. Tato smyčka sestává z kroku 403 inicializace čítače a dountil (dělej-dokud není) smyčky 404, která volá podprogram zpoždění ve dvou cyklech. V dalším kroku 408 je nastaven digitální potenciometr. Rozsah digitálního potenciometru je rozdělen do 100 přičítajících se kroků a jsou stanoveny kladné a záporné meze. Další procedura pro konfiguraci digitálního potenciometru (clkdp) 410 je prováděna pro nastavení počáteční hodnoty pro digitální rezistor. Po konfigurační proceduře je následně vykonán podprogram pro výběr typu měřidla (selmeter) 412. Po ukončení podprogramu pro výběr typu měřidla 412 je dokončen inicializační program a začíná režim aktivní kalibrace..

Režim aktivní kalibrace je hlavní podprogram vykonávaný pomocí MCU 334 (obr. 4C) a stále se opakuje během doby, kdy je MCU aktivní. Nejdříve je klopný obvod šetřící energii nastaven pro detekci změny úrovně TA v kroku povolení detekce TA 414. Další je volán podprogram měření TA potenciometru v úrovni nízkého rozlišení (a2d low) 416. Podprogram pro nastavení regulátoru (setboost) 418 určuje a

9' ·

• » «4

4 4 4

4 4 *· 4 · · * • 4 44 nastavuje brány regulátoru pro vysoké nebo nízké programovatelné zesílení. Podprogram pro nastavení režimu (setmode) 420 poté určuje a nastavuje rozlišovací schopnost vnitřně na úroveň HI nebo LOW. Potom je rozlišovací schopnost ověřena v kroku pro ověření rozlišení 422. Pokud je příznakový bit rozlišení nastaven do úrovně vysoký” (log.l), je vyvoláno měření TA v podprogramu pro vysoké rozlišení 424 (a2dhigh). V opačném případě není provedeno žádné měření. V dalším kroku určí podprogram TA find (TA find) 426 hodnotu TA. Další, zobrazen na obr. 5C-1, podprogram pro nastavení digitálního potenciometru (dpset) 428 vymezí potřebný stupeň kalibrace. Další je vyvolán program clkdp 430 ' pro nové nastavení digitálního potenciometru do požadované nové kalibrační úrovně. Následně po kalibraci kompenzátoru, je provedena kontrola změny úrovně TA, krok 432. Pokud došlo ke změně potenciometru TA, je v kroku 434 vymazán klopný obvod šetřící energii a hlavní program se vrátí do kroku povolení TA 414. V jiném případě pokračuje hlavní program krokem nového nastavení klopného obvodu 436 pro zabezpečení správného nastavení klopného obvodu šetřícího energii.

Dále, s odkazem na obr. 5C-1, je v kroku 438 nastaven registr čítače pro tři vzorkovací pracovní smyčky. Jak je ukázáno na obr. 5C-2, ověření vysoké rozlišovací schopnosti, krok 440, je-li zjištěna vysoká, vyvolá podprogram pro schopností. V opačném mereni

TA s vysokou rozlišovací případě je vyvolán podprogram pro měření TA s nízkou rozlišovací schopností. Další krok 446 ukládá naměřený vzorek do paměti. Krok 448 dekrementuje čítač vzorků a kontroluje konec vzorkování, přičemž se vrací do kroku pro kontrolu rozlišení, pokud zjistí méně než tři vzorky. V opačném případě program inicializuje testování • · « · · e>

···· ·· • »

navzorkovaných dat. Účelem testování je rozhodnout, zda operátor dokončil nastavení zařízení pro ruční nastavení do nové polohy. MCU pozná, že operátor prostřídal zařízení a měření je teď ustálené, pokud jsou dva ze tří vzorků stejné. Aby mohly být provedeny další kroky další vzorkování dat pro rozhodnutí, zda operátor dokončil nastavení zařízení pro ruční nastavení, obsahuje přednostní provedení tři podmínkové kroky 450 (obr. 5C-2), 452 (obr.5D-l) a 454 (obr. 5D-1). V prvním testovacím kroku 450 je porovnáván první vzorek s druhým datovým vzorkem. Jsou-li první a druhý datový vzorek stejné, testování se zastaví a program pokračuje krokem ke kontrole stavu TA 456 (obr. 5D-1).

V opačném případě testování pokračuje druhým testovacím krokem 452, který porovnává první datový vzorek se třetím datovým vzorkem. Jsou-li první a třetí datový vzorek stejné, testování se zastaví a program pokračuje krokem pro kontrolu stavu TA 456. Jinak se program vrátí na začátek kalibračního programu na krok povolení TA 414 (obr. 5B).

Pokud jsou nějaké dva vzorky stejné, znamená to, že ruční nastavení bylo dokončeno a přítomná data jsou platná, je proveden krok pro kontrolu stavu TA 456 aby rozhodl, zda se zařízení pro ruční nastavení pohnulo od doby vzorkování kontrolou klopného obvodu TA. Pokud byl klopný obvod spuštěn, je v kroku 458 (obr. 5D-1) vynulován a nastaven do výchozího stavu a program se vrací ke kroku 414 povolení TA.

V opačném případě je kompenzátor znovu zkalibrován podle následující posloupnosti: a2d low 416 (obr.5B), program setboost 4 60 (obr. 5D-1), podprogram tafind 462 (obr. 5D-1), podprogram dpset 464 (obr. 5D-2) a podprogram clkdp 466 (obr. 5D-2). Potom je TA klopný obvod znovu kontrolován z hlediska pohybu 468 (obr.5D-2). Došlo-li k posunu, je TA klopný obvod vynulován 470 a program se vrací ke kroku 414

4 ·* »4 • 4 4 4 4 4 4

4 , · 4 _r 4 4

4 4 4 4 7 4 4,

4 4 4^4 • 4 4 4 4 4 4 4’ 4 povolení TA. V opačném případě program vstoupí do režimu spánku (sleep) 472 pro šetření energie a potlačení šumu. Aktivní část technického vybavení MCU sleduje vstupní signál z TA klopného obvodu. Pokud přijde přerušení, MCU se probudí v kroku 474 a vrátí se ke kroku kontrola pohybu TA 468. Tedy hlavní program provádí kalibraci zesilovacího obvodu.

Režim spánku byl shledán užitečným, protože jinak by MCU 334 stále kalibroval zesilovací obvod. To by mělo za následek periodické skoky na výstupu indikačního obvodu, které by neodpovídaly obvodu pro měření odporu. Režim spánku eliminuje náhodné skóky a stabilizuje kompenzační obvodnastavením řídícího obvodu do režimu spánku v průběhu dlouhých stabilních period.

Jak bylo diskutováno výše ve vztahu k hlavnímu programu, podprogramy vykonávají určité úkoly v průběhu hlavního programu. Tyto podprogramy budou popsány postupně' tak, jak jsou volány z hlavního programu.

Podprogram zpoždění (dly 1) 480 sestává z kroku pro nastavení konstanty 482 pro zpožďovací smyčku, kroku dekrementace 484, a kroku pro kontrolu, zda je konec smyčky 486. Po vykonání smyčky pro požadovaný počet cyklů se podprogram vrací do programu odkud byl volán.

Podprogram pro výběr typu měřidla (selmeter) 440 je volán v inicializační části programu. Předložený zpětnovazební a řídící obvod předloženého vynálezu může být proveden jako jakýkoliv již existující V-metr požívající napěťový dělič nebo odporový můstek typů popsaných výše a připojených odkazy. Obvod a programové vybavení předloženého • * 9· ► · · « » · ·· • · · » 1 • « -. ί »♦ u · vynálezu může být nastaveno tak, aby pracovalo buď s napěťovým děličem jak byl popsán v přednostním provedení nebo s odporovým můstkem. Podprogram pro výběr měřícího zařízení kontroluje vývod portu na MCU. Tento vývod je buď nastaven na (log.) úroveň napětí high nebo low v závislosti na typu použitého měřícího obvodu. Podprogram pro výběr měřícího zařízení 490 sestává z kroku 4 92 pro test vývodu. Je-li vývod na log. úrovni napětí high je proveden inicializační krok 494 pro použití napěťového děliče. V opačném případě je proveden inicializační krok 496 pro použití odporového můstku. Po dokončení jednoho z inicializačních, se program vrátí do hlavního programu.

Podprogram a2dlow 500 měří úroveň TA v režimu s nízkou rozlišovací schopností. Podprogram obsahuje inicializační krok 502 pro nastavení vnitřního A/D převodníku MCU pro režim s nízkou rozlišovací schopností. Potom je krokem 504 vyvolán podprogram A/D převodníku (a2d). Po návratu je A/D převodník nastaven do výchozího stavu, krok 506 a podprogram se vrací do programu, který ho zavolal.

Podprogram a2dhigh 510 měří úroveň TA v režimu s vysokou rozlišovací schopností. Podprogram sestává z inicializačního kroku 512 pro nastavení vnitřního A/D převodníku MCU pro režim s vysokou rozlišovací schopností. Potom je vyvolán 514 podprogram a2d. Po návratu je A/D převodník nastaven do výchozího stavu a podprogram se vrací do programu, který ho zavolal.

Použití režimů s vysokou a nízkou rozlišovací schopností umožňuje vnitřnímu 8-bitovému A/D převodníku pracovat jako by 12-ti bitový A/D převodník, který je požadován pro celý napěťový rozsah 0-5,2 voltu, přičemž

4

4 4 · 4 »

4 4 44 • .4 · · · · · • ♦ » .. ♦

4·> >4 4· nízká rozlišovací schopnost je v rozsahu 1 - 4,8 voltu a vysoká rozlišovací schopnost v rozsahu 4,8 - 5,2 voltu. V režimu s nízkou rozlišovací schopností snímá A/D převodník napětí pohyblivého kontaktu TA přímo, takže napěťový rozsah 1,4 voltu až 5,2 voltu koresponduje s dekadickými hodnotami přibližně 67 až 255. V režimu s vysokou rozlišovací schopností A/D převodník vidí vstupní rozsah 1,0 až 5,2 voltu, který přibližně koresponduje s rozsahem 4,8 voltu až 5,2 voltu, jenž odpovídá ve stejném pořadí dekadickým hodnotám 49 až 255.

Podprogram a2d 520 v kroku 522 pro měření analogového signálu převádí analogový signál na vývodu 14 MCU na digitální hodnotu, když je vyvolán z podprogramu a2dlow, krok 500, a převádí analogový signál měřený na vývodu 15 MCU na digitální hodnotu, je-li vyvolán z podprogramu a2dhigh, krok 510. Podprogram a2d 520 potom přejde do režimu čekání 522 aby umožnil A/D převodníku MCU dokončit převod. Po ukončení převodu generuje MCU přerušení 524, které obsahuje adresový vektor na podprogram a2dint 528. Podprogram a2dint 528 obnoví a uloží A/D převedená data a odpojí příslušný hardware 530. Podprogram a2dint se vrátí do podprogramu a2d a ve stejném pořadí se vrátí a2d do podprogramu, který ho » vyvolal.

Podprogram pro nastavení předzesilovače 540 přepíná předřazený rezistor v obvodu proměnného odporu mezi částmi nízkého a vysokého programovatelného zesílení obvodu proměnného odporu. Podprogram pro nastavení předzesilovače sestává z testování napěťového potenciálu, aby rozhodl, zda je nastaven analogově digitální převod TA v režimu s vysokou rozlišovací schopností nebo nízkou rozlišovací schopností. Je-li nastaven režim s vysokou rozlišovací schopností, krok • 0 0 0

0 0 · 0 00

542, tak program skočí na aktivní krok 544 programovatelného vysokého zesílení. Jinak testuje další případy. V tomto případě porovná úroveň TA s dolní hranicí programovatelného zesílení krok 546, přičemž skáče na aktivní krok 544 programovatelného vysokého zesílení, je-li úroveň TA větší než dolní hranice programovatelného zesílení. Jinak je prováděno další testování. V tomto případě porovná úroveň TA s horní hranicí programovatelného zesílení krok 548, přičemž skáče na aktivní krok 550 programovatelného nízkého zesílení, je-li úroveň TA nižší než horní hranice programovatelného zesílení. Jinak jde program na aktivní krok 544 programovatelného vysokého zesílení. Pro každý buď aktivní krok 544 programovatelného vysokého zesílení nebo na aktivní krok 550 programovatelného nízkého zesílení nastavuje podprogram povolující vodič 552 na odpovídající log. high nebo low nastavení. Podprogram setboost se potom vrací do programu, který ho vyvolal.

programovatelného programovatelného

V předloženém přednostním provedení je hodnota dolní hranice programovatelného zesílení nižší než hodnota horní hranice programovatelného zesílení. Odborníci v oboru ocení, že by popsaný vývojový diagram nevyžadoval porovnání s hodnotou vysokého programovatelného zesílení v tolika případech, protože úroveň TA pro tento test bude vždy nižší než hodnota horní hranice vysokého programovatelného zesílení. Nicméně, ve střídavém provedení je horní hranice zesílení menší než zesílení. Toto hysterezní funkci pro přepínání mezi nastaveními. Toto je vhodné pro potlačení nechtěných skoků na výstupu indikačního obvodu.

dolní nastavení hranice způsobuj e

Podprogram setmode 560 nastavuje režim A/D převodníku

• · buď na režim s vysokým rozlišením nebo na režim s nízkým rozlišením. Podprogram sestává z porovnání úrovně TA z horní hranicí rozlišení 562. Program nastavuje příznakový bit vysokého rozlišení na log.l nebo-li log. TRUE 564, pokud je úroveň TA větší než horní hranice rozlišovací schopnosti. Jinak program nastavuje bit vysokého rozlišení na log.O nebo FALŠE 566. Po nastavení příznakového bitu rozlišení se program vrací programu, který ho vyvolal.

Podprogram 570 tafind používá úroveň TA pro rozlišení požadované kalibrace, aby byly potlačeny nežádoucí charakteristiky v signálech vystupujících z obvodu pro měření odporu. V pravě předloženém provedení aktivní kalibrace automaticky snímá úroveň TA kvůli detekci změn nastavení TA. V případě napěťového děliče naprogramovaný napěťový rozsah, od kterého může být měřena změna odporu, klesá přímo úměrně vzrůstu úrovně podloženého napětí TA. Pokud bude úroveň TA větší nebo překročí navržený TA ohmický rozsah 5k až 12,5k ohmu, amplituda signálu představujícího změny odporu živého těla podle toho klesne, což je nežádoucí. Podprogram tafind překlene tento problém vymezením nastavení úrovně v obvodu proměnného odporu, přičemž bude kompenzovat tyto změny použitím tabulek pro odpovídající nastavení zpětné vazby v zesilovacím obvodu pro kompenzování změn napětí TA a udržet kalibraci měřeného signálu. Podprogram tafind 570 sestává z kroku nastavení 572, který zjišťuje správnou korekční tabulku buď pro napěťový dělič nebo pro odporový můstek jako obvod pro měření odporu. Další je krok 574 pro kontrolu vysoké rozlišovací schopnosti jenž kontroluje, zda zařízení pracuje s vysokou nebo nízkou rozlišovací schopností. Pokud pracuje s vysokou rozlišovací schopností, je v paměti nalezena část tabulky pro vysokou rozlišovací schopnost, krok 576. Dále * V β · * t · <

• · · · • 4 .

• · 4

MCU načte v přípravném kroku 578 úroveň TA a hodnoty tabulky do paměti. Úroveň TA je zkoušena v ověřovacím kroku 580 vůči hodnotě TA podle seznamu. Tabelované hodnoty jsou MCU čteny ve vzestupném pořadí. Je-li úroveň TA menší než ta ze seznamu, je načtena 582 další hodnota TA seznamu a program se vrací k testovacímu kroku 580.

odpovídající hodnota vyhledávacím kroku 584 _ Jinak je načtena digitálního potenciometru ve Potom krok pro nastavení změn digitálního potenciometru 586 načte potřebné hodnoty pro změnu odporu digitálního potenciometru. Podprogram se potom vrátí do programu, který ho vyvolal.

Podprogram 590 dpset nastavuje . MCU pro nastavení digitálního potenciometru. Podprogram 590 sestává z kroku pro načtení registru 592, kroku pro výpočet nové polohy 594, a kontrolního kroku 596 pro rozlišení, zda je nová hodnota vyšší nebo nižší. Je-li hodnota vyšší, je proveden krok pro nastavení příznaku místa 598 posunem nahoru, jinak je proveden krok pro nastavení příznaku místa 600 posunem dolů. Potom jsou načteny hodnoty pro zahájení kalibrace digitálního potenciometru 602. Podprogram se potom vrátí do programu, který ho vyvolal.

Podprogram 610 clkdp kalibruje digitální potenciometr podle úrovně napětí měřené na potenciometru TA. Podprogram obsahuje krok pro kontrolu příznaku směru 612. Je-li příznak v log.l je digitální potenciometr nastaven pro vzestupné čítání 614. Je-li příznak v log.O je digitální potenciometr nastaven pro sestupné čítání 616. Potom je provedena kontrola, zda nedošlo k pohybu 618. Pokud je změna nulová, podprogram se vrátí do programu, který ho zavolal. Jinak je digitální potenciometr inicializován 620 pro zahájení změny proměnného odporu. Digitální potenciometr je nastaven na • 4 »4 4 4 • · a « · * · «44 4 » ♦ » · » ♦' · • » · » 4 «44« 44 44 4

4 4 4

4 4 • 4 4

4 4 · 4 <4 4 vzestupnou změnu po jedné jednotce ve směru určeném během kroku pro kontrolu směru. Vzestupná změna je 100 ohmů při použití navrženého digitálního potenciometru. Další je volán podprogram 624 pro umožnění signálu, aby byl přijat a zpracován digitálním potenciometrem. Čítač je dekrementován a zkontrolován 626. Když je čítač větší než nula, vrátí se, program na signalizační krok 622 a posune digitální potenciometr o další vzestupný krok. Potom co čítač dosáhne nuly, program skončí a vrátí se do programu, který ho vyvolal.

Z výše uvedeného objasnění bude oceněno, že předložený vynález může být použit pro aktivní kalibraci zesilovače pro jakoukoliv známou předem určenou nežádoucí charakteristiku. Toho může být dosaženo jakmile je jednou charakteristika identifikována a dopovídá-li měřitelné změně vnitřních signálů. Mikroprocesor obsahuje korekční tabulky kompenzačních koeficientů zisku uložené v paměti, které jsou odvozené empiricky měřením amplitudy dané změny odporu pro každý bod vybraný z celého rozsahu vstupního odporu. Na základě těchto kompenzačních koeficientů mohou být potřebná zesílení a jim odpovídající zpětnovazební odpory dopočítány, tímto stanovením tabulky nízko-napěťových (76) potenciálů proti zesilovacím odporům stanoveným na proměnném odporu 42.

V provozu je zařízení inicializováno nastavením řídícího trimru 60 (obr. 3), předzesilovacím přepínacím obvodem 48 (obr. 4B) a řízení citlivosti (není naznačeno) tak, jak je vyvažován nízký potenciál napětí 76 (obr. 3) pro 5k ohmový zkušební měřící odpor 68. Živé tělo je připojeno přes vnější vodiče 64 a 66 obvodu pro měření odporu. Aby byl obvod vyvážen podle celkového odporu živého těla, je pohybováno zařízením pro ruční nastavení 78 dokud není

dosaženo rovnováhy nízkého potenciálu napětí 76 s celkovým odporem živého těla. Během doby, kdy je nízký potenciál napětí 76 měněn pro dosažení rovnováhy s celkovým odporem' živého těla, zpětnovazební obvod 52 (obr. 2 a 4C) zajišťuje změny nízkého potenciálu napětí 76 do řídícího obvodu 54. Řídící obvod 54, normálně v režimu sleep, je probuzen pohybem ručního řídícího zařízení 78, což je signalizováno číslicovým obvodem 28. Řídící obvod sleduje pohyb ručního řídícího zařízení 78 dokud není nastavování dokončeno. Po ukončení nastavování určí řídící obvod 54 hodnotu pro nastavení zesílení s použitím korekční tabulky a dá signál kompenzačnímu obvodu 56 k nastavení zesílení zesilovacího obvodu. Zesílení je nastaveno tak, aby potlačilo nežádoucí charakteristiku poklesu citlivosti v závislosti na vzrůstu nízkého potenciálu napětí 76. Zesílení je nastaveno automaticky tak, aby byla citlivost udržena na konstantní úrovni nezávisle na změnách nízkého potenciálu napětí.

V jiném provedení kalibračního obvodu je napětí řízeno operačním zesilovačem, který je součástí zesilovacího obvodu (není naznačeno). V tomto provedení je nízký potenciál napětí 76 připojen na řídící napěťový vstup operačního zesilovače. Zesilovač může být připojen zápornou vstupní svorkou a výstupní svorkou v sérii s výstupní svorkou odpovídající svorce 130 (obr. 4A) napěťového sledovače. Kladná vstupní svorka by měla být připojena na konstantní kladný zdroj napětí. Tento operační zesilovač kalibruje zesílení zesilovače úměrně změnám nízkého potenciálu napětí. Operační zesilovač vhodný pro tento případ je Model č. VCA610 vyrobený firmou Burr Brown of Tuscon, Arizona.

Ve druhém alternativním provedení kalibračního obvodu může zařízení pro ruční nastavení 78 obsahovat klasický • · '· · · · ···· ·· dvojitý spřažený potenciometr, ve kterém může být druhý rezistor dynamicky nastaven jako nelineární, inversní odpor hodnotě proměnného rezistoru 82 (obr. 3). Druhý potenciometr by byl zapojen mezi referenční napětí (obr. 4C) a zápornou vstupní svorku druhého operačního zesilovače (obr. 4B)

Další provedení, ve kterém může vysokofrekvenční rušení, dále obsahuje izolační nátěr nanesený na vnitřním předloženého vynálezu. Nátěr vhodný k vyrobený firmou Sandstorm Products Co., prodáván jako Model Sanpro A405 také obsahující postříbřujídí EMI/RFI ochrannou být redukováno. vysokofrekvenční povrchu krytu tomuto účelu je port Byron, IL a známý jako nátěr povlakovou barvu.

Zatímco byl předložený vynález popsán v souvislosti s tím, co bylo momentálně považováno za nejvíce praktické a přednostními provedeními, je rozuměno, že vynález není limitován uveřejněnými provedeními, ale naopak, je určený pro pokrytí různých modifikovaných a ekvivalentních zařízení obsahující v sobě ducha vynálezu, která jsou dále uvedená v přiložených patentových nárocích, a jejichž rozsah bude v souladu s nej širším výkladem tak, aby obsahoval všechny modifikace a podobné konstrukce.

Zastupuje:

Dr. Otakar Švorčík v.r.

• 00 ··

JUDr. Otakar Švorčík advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

0 4	9	0		4 9	0	0 4		4 9
	4 4	4	•	4	4 4	4 0	0		•
	4 9	•	4	0	0	0 0		9 4
•	0	0	9 4	0	0	4 04·	0		•
						4	4		4
4 4	4 *	0		• '4	0 4 0	0 4		4 4

Claims (18)

1. Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla, vyznačující se tím, že obsahuje:

obvod pro měření odporu s vnějšími přívody; zesilovací obvod připojený k obvodu pro měření odporu; indikační obvod připojený ke zmíněnému’/ zesilovacímu obvodu; a obvod pro nastavení citlivosti připojený ke zmíněnému zesilovacímu obvodu, zmíněnému indikačnímu obvodu a schopný automatického zvýšení citlivosti zmíněného indikačního obvodu pro nastavení vysokého proměnného odporu ve zmíněném obvodu pro měření odporu.

2. Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje:

prostředek pro automatické nastavení citlivosti zmíněného indikčního obvodu pro nastavení nízkého proměnného odporu ve zmíněném obvodu pro měření odporu.

3. Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmíněný prostředek pro automatické zvýšení citlivosti obsahuje řídící obvod.

4. Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmíněný prostředek pro automatické zvýšení citlivosti obsahuje dvojitý spřažený potenciometr.

Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla

5.

4 4 · · podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmíněný prostředek pro automatické zvýšení citlivosti obsahuje napětím řízený operační zesilovač.

6. Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla, vyznačující se tím, že obsahuje:

obvod pro měření odporu s vnějšími přívody; zesilovací obvod připojený k obvodu pro měření odporu; indikační : obvod připojený ke zmíněnému zesilovacímu obvodu;

zmíněný zesilovací obvod obsahující kalibrační obvod ovládající automatické nastavení zesílení zmíněného zesilovacího obvodu.

7. Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla podle nároku 6, vyznačující se tím, že zmíněný kalibrační obvod obsahuje:

zpětnovazební obvod citlivě připojený ke zmíněnému odvodu pro měření odporu pro příjem signálu představujícího měřený vstup;

řídící obvod citlivě připojený ke zmíněnému zpětnovazebnímu obvodu pro určení kompenzační hodnoty s použitím vstupního signálu; a kompenzační obvod reagující na zmíněný řídící obvod pro nastavení zesílení zmíněného zesilovacího obvodu zmíněnou kompenzační hodnotou pro udržení většinou konstantní amplitudy odezvy.

8. Zařízení pro měření a indikaci změn odporu živého těla podle nároku 7, vyznačující se tím, že zmíněný zpětnovazební obvod přijímá signály představující celkový odpor živého těla.

9. Zařízení pro měření a indikaci změn odporu živého těla podle nároku 8, vyznačující se tím, že zmíněný řídící obvod určuje v závislosti na zmíněném zpětnovazebním- obvodu kompenzační signál odpovídající změně zesílení zesilovacího obvodu.

10. Zařízení pro měření a indikaci změn odporu živého těla podle nároku 9, vyznačující se tím, že zmíněný kompenzační obvod po přijetí zmíněného kompenzačního signálu nastavuje zmíněný zesilovací obvod tak, že je udržena většinou konstantní amplituda odezvy.

11. Zpětnovazební a řídící obvod pro použití v zařízení pro indikaci změn odporu živého těla, vyznačující se tím, že zmíněný zpětnovazební a řídící obvod obsahuje:

zpětnovazební obvod prakticky připojený ke zmíněnému zařízení pro sledování známých podmínek;

řídící obvod citlivě připojený ke zmíněnému zpětnovazebnímu obvodu pro příjem signálů představujících zmíněné známé podmínky a vyvození ze zmíněných signálů vhodnou korekční odezvu;

kompenzační obvod citlivě připojený ke zmíněnému řídícímu obvodu pro nastavení podle zmíněných známých podmínek.

12. Zpětnovazební a řídící obvod podle nároku 11, vyznačující se tím, že obsahuje:

softwarový program prováděný zmíněným řídícím obvodem, zmíněný program obsahuje:

prostředek pro čtení zmíněných podmínkových signálů ze zmíněného zpětnovazebního obvodu;

prostředek pro předvídání a určování odezvy na nežádoucí charakteristiku použitím signálů představujících zmíněnou známou podmínku;

prostředek pro generování odezvy na zmíněnou nežádoucí charakteristiku; a prostředek pro nastavení zmíněného kompenzačního obvodu pro potlačení nežádoucí charakteristiky.

13. Zpětnovazební a řídící obvod podle nároku 12, vyznačující se tím, že zmíněný prostředek pro předvídání a určování odezvy obsahuje režim sleep.

14. Zpětnovazební a řídící obvod podle nároku 12, vyznačující se tím, že zmíněný prostředek pro předvídání a určování odezvy obsahuje snímání stability za zmíněné známé podmínky.

15. Zpětnovazební a řídící obvod podle nároku 12, vyznačující se tím, že:

zmíněný řídící obvod obsahuje A/D převodník; a zmíněný prostředek pro předvídání a určení odezvy obsahuje čtení dat generovaných zmíněným A/D převodníkem.

16. Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla, vyznačující se tím, že obsahuje:

obvod pro měření odporu; zesilovací obvod; indikační obvod;

množství ručně řízených zařízení;

induktory zahrnuté ve zmíněném obvodu pro měření odporu; přičemž zmíněný zesilovací obvod připojený ke zmíněnému množství ručně řízených zařízení;

čímž je redukováno vysokofrekvenční rušení vedené přes zmíněná ručně řízená zařízení.

»··· ·· • · « » · ·

I · « • · · · • ··· i

17. Zařízení pro indikaci změn odporu živého těla, vyznačující se tím, že obsahuje:

obvod pro měření odporu; zesilovací obvod; indikační obvod;

kryt obklopující zmíněný obvod pro měření odporu, zmíněný zesilovací obvod, a zmíněný indikační obvod;

nátěr izolující vysoké frekvence a izolující uvedený kryt.

18. Způsob pro udržování obecně konstantní amplitudy odezvy na daný měřený vstup v zařízení pro měření změn odporu živého těla · mající obvod pro měření odporu, zesilovací odvod a indikační obvod, vyznačující se tím, že sestává z kroků:

inicializace zmíněného obvodu pro měření odporu a zmíněného zesilovacího obvodu;

připojení živého těla ke zmíněnému obvodu pro měření odporu;

stanovení celkového odporu živého těla; a nastavení zesílení zmíněného zesilovacího obvodu v závislosti na přednastaveném poměru tak, že je generována obecně konstantní amplituda odezvy na měřenou změnu odporu.