RU1776384C - Пульсотахометр - Google Patents

Abstract

Пульсотахометр относитс  к медицинской технике, а именно к приборам дл  измерени  частоты пульса. Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет плавного регулировани  времени усреднени  значени  частоты пульса. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пульсотахометр дополнительно введены: второй триггер 4, ключ 6, схема И, повторитель, аналоговый коммутатор с дешифратором, интегратор 11 регулируемый интегратор 19. Пульсотахометр работает в режиме измерени  мгновенного и среднего значени  частоты пульса 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к медицинской технике, в частности к приборам дл  измерени  частоты пульса.

Известны цифровые пульсотахометры, содержащие датчик пульса (электроды), уси- литель-детектор, центральный микропроцессор , генератор опорной частоты, оперативное запоминающее устройство, посто нное запоминающее устройство и индикатор (дисплей) 1

Недостатком этого устройства  вл етс  его сложность и большое энергопотребление , что делает его непригодным дл  применени  в переносном варианте.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство , содержащее последовательно соединенные датчик пульса, формирователь , одновибратор и первый триггер, выход которого подключен к генератору импульсов , соединенному с входом счетчика, вход- сброс которого подключен к выходу одновибратора, а выходы соединены с входами блока индикации, а также генератор

пилообразного напр жени , три посто нных резистора и источник опорного напр жени  2.

Недостаток известного устройства заключаетс  в том, что дл  изменени  времени устранени  устройства необходимо изменить величину двух резисторов: в генераторе пилообразного напр жени  и в рези- стивном делителе. В известном устройстве переключатель мгновенный-средний двухсекционный. Однако в медицинской практике часто возникает необходимость изменить врем  усреднени  не дискретно, а плавно, в течение процесса измерени  частоты пульса в зависимости от р да факторов: ритмичности частоты пульса, величины физической нагрузки, цели исследовани  и т.д. Очевидно, что обеспечить одновременное точное и плавное изменение величины двух резисторов в большом диапазоне в известном устройстве достаточно сложно.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

(Л

С

vj

4 О 00 00

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой пульсотахометр дополнительно введены второй триггер, ключ, схема И, повторитель , аналоговый коммутатор с де- ч шифратором, интегратор тока, нуль-орган, переменный резистор и конденсатор, причем выход генератора пилообразного напр жени , ключ, первый посто нный резистор, переменный резистор и повторитель соединены последовательно, управл ющий вход ключа соединен с выходом одновибратора и установочным входом второго триггера, к входу повторител  подключена также перва  обкладка конденсатора, втора  обкладка конденсатора заземлена, первый и второй входы аналогового коммутатора с дешифратором соединены и через второй посто нный резистор подключены к выходу нуль-органа и установочному входу первого триггера, вход Д которого подключен к напр жению логической единицы, третий вход аналогового коммутатора с дешифратором соединен с источником опорного напр жени , а четвертый вход - с выходом повторител , выход переполнени  счетчика соединен со счетным входом второго триггера, вход Д которого подключен к напр жению логического нул , а выход - к первым входам схемы И и дешифратора аналогового коммутатора, вторые входы схемы И и дешифратора аналогового коммутатора соединены с выходом первого триггера , выход схемы И подключен к входу установки генератора пилообразного напр жени , первый и второй выходы аналогового коммутатора с дешифратором через интегратор подключены к входу нуль-органа и через третий посто нный резистор - к своим третьему и четвертому выходам,

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого цифрового пульсотахометра; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства .

Пульсотахометр содержит датчик пульса 1, формирователь 2, одновибратор 3, триггеры 4 и 5, ключ 6, генератор пилообразного напр жени  7. схему И 8, повторитель 9, аналоговый коммутатор с дешифратором 10, интегратор тока 11, нуль- орган 12, генератор импульсов 13, счетчик результата 14, индикатор 15, посто нные резисторы 16, 17,18, переменный резистор 19, конденсатор 20, источник опорного напр жени  отрицательной пол рности 21. Предлагаемый цифровой пульсотахо- метр работает в режиме измерени  мгно- венного и среднего значени  частоты пульса. Сигнал пульса, получаемый на выходе датчика пульса 1, преобразуетс  формирователем 2 в пр моугольные импульсы,

следующие с частотой пульса. Эти импульсы запускают одновибратор 3, длительность импульса которого намного меньше минимального периода пульса., Выходной импульс одновибратора 3 включает на врем  своей длительности ключ 6, устанавливает в Г триггер 4 и устанавливает в О счетчик результата 14. Задний фронт импульса одновибратора 3 устанавливает по вход-сбросу в Г триггер 5.

Во врем  действи  импульса одновибратора 3 положительное напр жение на конденсаторе 20 стремитс  по экспоненциальному закону к уровню положительного,

напр жени  на выходе генератора пилообразного напр жени  7 за счет тока по цепи: генератор 7, открытый ключ б, резисторы 17, 19. Если величина резистора 19 равна нулю, то за врем  длительности импульса одновибратора 3 напр жение на конденсаторе 20 становитс  равным напр жению на выходе генератора пилообразного напр жени  7. В случае, если величина резистора 19 не равна нулю, а частота входного сигнала изменилась , то напр жение на конденсаторе 20 достигнет нового значени  напр жени  на выходе генератора пилообразного напр жени  7 за несколько импульсов одно- вибратора 3. Так как во врем  длительности

импульса одновибратора 3 триггер 4 находитс  в состо нии 1, а триггер 5 - в состо нии О, то в аналоговом коммутаторе с дешифратором 10 замкнут ключ с адресом 10. При этом напр жение на выходе нульоргана 12 равно нулю и напр жение на выходе интегратора тока также равно нулю (меньше порога срабатывани  нуль-органа 12). После окончани  импульса одновибратора 3 триггеры 4 и 5 наход тс  в состо нии

1, воздействуют на входы схемы И 8, выход которой устанавливает генератор пилообразного напр жени  7 в исходное состо ние , т.е. в состо ние, когда его выходное напр жение равно нулю. Кроме

этого после окончани  импульса одновибратора 3 и установки триггера 5 и состо ние 1 открываетс  генератор импульсов 13 и замыкаетс  ключ с адресом 11 в коммутаторе 10. При этом начинаетс  подсчет числа

импульсов счетчиком результата 7 и линейный рост напр жени  на выходе интегратора тока 11 за счет тока, протекающего через резистор 16 от источника опорного напр жени  отрицательной пол рности 21. По истечении некоторого посто нного времени, определ емого частотой генератора импульсов 13 и полной емкостью счетчика результата 14, возникает импульс переполнени , который возвращает триггер

4 в состо ние О по счетному входу. При

этом в аналоговом коммутаторе с дешифратором 10 ключ с адресом 11 размыкаетс , а ключ с адресом ОГ замыкаетс , схема И 8 прекращает удерживать генератор пилообразного напр жени  7 в исходном со- сто нии и на выходе последнего начинаетс  формирование линейно нарастающего напр жени , пропорционального периоду сигнала пульса. С момента замыкани  ключа с адресом 01 в аналоговом коммутаторе с дешифратором 10, начинаетс  линейное падение выходного напр жени  интегратора тока 11, со скоростью, определ емой величиной положительного напр жени  на конденсаторе 20. Счетчик результата 14 продолжает счет, так как триггер 5 еще находитс  в состо нии 1. Когда напр жение на выходе интегратора тока 11 достигнет нул , нуль-орган 12 сработает и установит триггер 5 в состо ние О по установочному входу. При этом генератор импульсов 13 прекратит свою работу, а в аналоговом коммутаторе с дешифратором 10 замкнетс  ключ с адресом 00. В счетчике результата 14 будет зафиксирован результат измере- ни , а интегратор тока 11 совместно с нуль- органом 12 перейдет в режим установки нул  черкез резистор 18.

Изложенное можно подтвердить следующими доводами. Напр жение Ui-пн на вы- ходе генератора пилообразного напр жени  7 к моменту очередного срабатывани  формировател  2, т.е. за период пульса Тх, равно игпн кТх,(1)

где к - коэффициент пропорциональности.

Длительность пр мого хода интегратора тока 11 (интервал tr-ta фиг. 2) ТПх опреде- Мсч

л етс  Тпх

fr

(2),

Unx

Rie Cv

(3),

где Меч - емкость счетчика результата 14, fr - частота сигнала генератора импульсов 13.

За врем  пр мого хода Тпх напр жение на выходе интегратора тока 11 достигнет величины Unx, определ емой как Тпх Uon

где Uon - напр жение опорного источника 22, Rie- величина сопротивлени  резистора 16, Синт - емкость конденсатора интегратора тока 11.

Длительность обратного хода Т0х интегратора тока 11 определ етс  из выражени , аналогичного выражению (3) дл  пр мого хода

Rie Синт Uox(U )

охГ-. /

UPOBT

где Uox Unx - напр жение но выходе интегратора тока 11, с которого начинаетс  обратный ход, UROBT - напр жение на выходе повторител  9, определ ющее скорость спадани  напр жени  на выходе интегратора тока 11. В случае Rig - 0, напр жение 1)гпн Uncut - кТх. Подставл   в (4) Unx - Uox из (3) и Тпх из (2), получим

т Riet и°п Nc4

Rl6 UnOBT fr

(5)

Результат измерени  равен числу импульсов , пбступивших в счетчик результата 14 за врем  обратного хода интегратора тока 11 (т.е. после импульса переполнени ).

U

оп

UnOBT

Nc

(6)

дл  случа  Ri9 О

NUon . .1 рез + NCM

С)

5 10 15 20 25

30

35

40

45

50 55

Как видно из (7) результат измерени  зависит только от стабильности источника опорного напр жени , а стабильность резисторов и конденсаторов не вли ет на конечный результат измерени .

В режиме измерени  мгновенного пульса (Rig 0) посто нна  времени цепи зар да (разр да) конденсатора 20 (Ri Сзо) значительно меньше длительности импульса одновибратора 3, что позвол ет практически точно отслеживать изменени  напр жени  на выходе генератора пилообразного напр жени  7 конденсатором 20.

В режиме усреднени , когда величина Rig не равна нулю, посто нна  времени зар да (разр да) конденсатора 20, равна  (Ri + Rig) C20 достаточно велика и изменени  напр жени  на выходе генератора 7 в каждом периоде не успевают полностью отсле- живатьс  конденсатором 20, т.е. происходит сглаживание разброса периодов входного сигнала. Причем врем  усреднени  (степень сглаживани ) регулируетс  одним переменным резистором 19 непосредственно в процессе проведени  измерени  частоты пульса.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Пульсотахометр, содержащий последовательно соединенные датчик пульса, формирователь , одновибратор и первый триггер, выход которого подключен к генератору импульсов, соединенному с в пдом счетчика вход сброса которого подключен к выходу одновибратора, а выходы соо.чинемы с входами блока индикации, а также генератор пилообразного напр жени , три посто нных резистора и источник опорного напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений пу- тем регулировани  времени усреднени  значени  частоты пульса в него введены второй триггер, ключ, элемент И, повторитель , аналоговый коммутатор с дешифратором , интегратор, нуль-орган и регулируемый интегратор, причем выход генератора пилообразного напр жени , ключ, первый посто нный резистор, регулируемый интегратор и повторитель соединены последовательно, управл ющий вход ключа соединен с выходом одновибратора, первый и второй входы аналогового коммутатора с дешифратором соединены и через второй посто нный резистор подключены к выходу нуль-органа и установочному входу

   первого триггера, D вход которого  вл етс  входом сигнала логической единицы, третий вход аналогового коммутатора с дешифратором соединен с источником опорного напр жени , а четвертый вход - с выходом повторител , выход переполнени  счетчика соединен со счетным входом второго триггера , D-вход которого подключен к напр жению логического нул , а выход - к первым входам элемента И и дешифратора аналогового коммутатора, вторые входы элемента И и дешифратора аналогового коммутатора соединены с выходом первого триггера, выход элемента И подключен к входу установки генератора пилообразного напр жени , первый и второй выходы аналогового коммутатора с дешифратором через интегратор подключены к входу нуль-органа и через третий посто нный резистор - к своим третьему и четвертому выходам.

   Фие.1

   //1 /

   + Лог. /

   Вых.З