RU2075828C1

RU2075828C1 - Analog-digital measuring device

Info

Publication number: RU2075828C1
Application number: RU94004261A
Authority: RU
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Элта"
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1994-02-09
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: digital measurement technology; analog-to-digital conversion in portable medical equipment. SUBSTANCE: device has electrochemical current source 1 used as a transducer, first gate 2, information analysis and processing unit 3, display 4, power line 5, zero- potential bus 6, zero-crossing detector 7, comparator 8, operational amplifier 9, integrating capacitor 10, first current-limiting resistor 11, second, third, fourth and fifth gates 12 - 15, reference voltage source 16, storage battery 17, power switch 18, second, third and fourth current-limiting resistors 19 - 21, control button 22, and control unit 23. EFFECT: improved conversion accuracy due to linearization of transducer characteristics; improved reliability of measurement results due to optimized reading time and controlled power supply; reduced power consumption even with the device being continuously in "on" condition to store some preceding readings; extended application of electrochemical current sources. 6 dwg

Description

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровые при построении портативных медицинских приборов. The invention relates to the field of digital measuring equipment and can be used to convert analog values to digital in the construction of portable medical devices.

Известно измерительное устройство электронного медицинского термометра, содержащее датчик, аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования, блок индикации, аккумуляторную батарею, выключатель питания [1]
Недостатком известного устройства является большая погрешность нелинейности, определяемая нелинейностью датчика, большое энергопотребление, ограниченные функциональные возможности (отображение только текущего значения измеряемой величины).Known measuring device of an electronic medical thermometer containing a sensor, analog-to-digital converter of double integration, display unit, battery, power switch [1]
A disadvantage of the known device is the large error of non-linearity, determined by the non-linearity of the sensor, high power consumption, limited functionality (display only the current value of the measured value).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является аналого-цифровое устройство (интегрирующий преобразователь), содержащее датчик, первый вывод которого подключен к выходу первого ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока анализа и обработки информации, группа выходов которого подключена к группе информационных входов блока индикации, вход питания которого подключен ко второму выходу блока анализатора и обработки информации, первый и второй входы питания которого подключены соответственно к шинам питания и нулевого потенциала, информационный вход подключен к выходу детектора нулевых пересечений, первый вход питания которого подключен к шине питания, информационный вход подключен к выходу компаратора, первый вход питания которого подключен к шине питания, неинвертирующий вход подключен к выходу операционного усилителя и через интегрирующий конденсатор подключен к первому выводу первого токозадающего резистора, первый вход питания операционного усилителя подключен к шине питания, инвертирующий вход подключен к выходу второго ключа, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока анализа и обработки информации, третий, четвертый и пятый ключи, управляющие входы третьего и четвертого ключей подключены к четвертому и пятому выходам блока анализа и обработки информации, а информационный вход пятого ключа подключен к первому выходу источника опорных напряжений, аккумуляторную батарею, положительный вывод которой через выключатель питания подключен к шине питания [2]
К недостаткам устройства следует отнести высокую погрешность, обусловленную нелинейностью датчика, высокое энергопотребление, особенно при необходимости хранения предыдущих измерений, невозможность непосредственного использования с датчиками, которые по своему характеру являются источниками тока, т. е. невозможность использования в комплексе с электрохимическими датчиками тока, которые для своей работы требуют кроме всего прочего подачи на них определенной питающей разности потенциалов. В ряде задач медицинского приборостроения, например, при экспресс-анализе крови на содержание глюкозы, состоятельным является результат, полученный через определенный интервал времени от момента воздействия капли крови на электрохимический датчик, следовательно, отсутствие автоматического обнаружения начала взаимодействия контролируемого вещества с датчиком и таймирования процесса измерения будет снижать достоверность результатов в широком классе прикладных задач. На достоверность результатов влияет также и состояние аккумуляторной батареи, поэтому желателен автоматический контроль питания прибора с соответствующей сигнализацией пользователю.Closest to the proposed device is an analog-to-digital device (integrating converter) containing a sensor, the first output of which is connected to the output of the first key, the control input of which is connected to the first output of the analysis and information processing unit, the group of outputs of which is connected to the group of information inputs of the display unit the power input of which is connected to the second output of the analyzer and information processing unit, the first and second power inputs of which are connected respectively to the power buses and zero potential, the information input is connected to the output of the zero crossing detector, the first power input of which is connected to the power bus, the information input is connected to the output of the comparator, the first power input of which is connected to the power bus, the non-inverting input is connected to the output of the operational amplifier and is connected via an integrating capacitor to the first output of the first pick-up resistor, the first power input of the operational amplifier is connected to the power bus, the inverting input is connected to the output of the second key, up The input of which is connected to the third output of the information analysis and processing unit, the third, fourth and fifth keys, the control inputs of the third and fourth keys are connected to the fourth and fifth outputs of the information analysis and processing unit, and the information input of the fifth key is connected to the first output of the reference voltage source Battery, the positive terminal of which is connected to the power bus via the power switch [2]
The disadvantages of the device include a high error due to the nonlinearity of the sensor, high energy consumption, especially when it is necessary to store previous measurements, the inability to directly use with sensors that are current sources in nature, i.e. the inability to use in combination with electrochemical current sensors, which for their work, they require, among other things, supplying them with a certain feeding potential difference. In a number of medical instrument-making tasks, for example, in express-analysis of blood for glucose content, the result obtained after a certain time interval from the moment a blood drop affects the electrochemical sensor is consistent, therefore, there is no automatic detection of the beginning of interaction of the controlled substance with the sensor and timing of the measurement process will reduce the reliability of the results in a wide class of applied problems. The reliability of the results is also affected by the state of the battery, therefore, automatic control of the power supply of the device with the appropriate alarm to the user is desirable.

Техническим результатом предложения является повышение точности преобразования за счет линеаризации характеристик датчика, повышение достоверности результатов измерения за счет обеспечения требуемого оптимального времени взятия отсчета и контроля питания, снижение энергопотребления при обеспечении хранения ряда предыдущих измерений, т.е. при постоянно включенном питании прибора обеспечение возможности использовать в качестве датчиков электрохимических источников тока, т.е. расширение области применения. The technical result of the proposal is to increase the conversion accuracy by linearizing the characteristics of the sensor, increasing the reliability of the measurement results by providing the required optimal time for taking readings and monitoring the power supply, reducing energy consumption while ensuring storage of a number of previous measurements, i.e. when the power of the device is constantly on, it is possible to use electrochemical current sources as sensors, i.e. expansion of the scope.

Технический результат предложения достигается тем, что в аналого-цифровое измерительное устройство, содержащее датчик, первый вывод которого подключен к выходу первого ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока анализа и обработки информации, группа выходов которого подключена к группе информационных входов блока индикации, вход питания которого подключен ко второму выходу блока анализа и обработки информации, первый и второй входы питания которого подключены соответственно к шинам питания и нулевого потенциала, информационный вход подключен к выходу детектора нулевых пересечений, первый вход питания которого подключен к шине питания, информационный вход подключен к выходу компаратора, первый вход питания которого подключен к шине питания, неинвертирующий вход подключен к выходу операционного усилителя и через интегрирующий конденсатор подключен к первому выводу первого токозадающего резистора, первый вход питания операционного усилителя подключен к шине питания, инвертирующий вход подключен к выходу второго ключа, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока анализа и обработки информации, третий, четвертый и пятый ключи, управляющие входы третьего и четвертого ключей подключены к четвертому и пятому выходам блока анализа и обработки информации, а информационный вход пятого ключа подключен к первому выходу источника опорных напряжений, аккумуляторную батарею, положительный вывод которой через выключатель питания подключен к шине питания, введены второй, третий и четвертый токозадающие резисторы, кнопка управления и блок управления, а датчик выполнен в виде электрохимического источника тока, второй вывод которого объединен с первыми выводами всех токозадающих резисторов и подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к информационному входу второго ключа, неинвертирующий вход подключен ко второму выходу источника опорных напряжений, третий выход которого подключен ко второму выводу второго токозадающего резистора и информационным входам первого и третьего ключей, четвертый выход подключен к инвертирующему входу компаратора, первый вход питания объединен с первым входом питания блока управления, с информационным входом четвертого ключа и подключен к шине питания, второй вход питания объединен со вторыми входами питания операционного усилителя, компаратора, детектора нулевых пересечений и блока управления и подключен к шестому выходу блока анализа и обработки информации, первый управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, третий вход питания которого объединен с отрицательным выводом аккумуляторной батареи и подключен к шине нулевого потенциала, вход управления через кнопку управления подключен к шине питания, второй выход подключен ко второму управляющему входу блока анализа и обработки информации, пятый выход которого подключен к первому управляющему входу детектора нулевых пересечений, второй управляющий вход которого объединен с управляющим входом пятого ключа и подключен к седьмому выходу блока анализа и обработки информации, выход пятого ключа, а также выходы третьего и четвертого ключей подключены ко вторым выводам первого, третьего и четвертого токозадающих резисторов соответственно. The technical result of the proposal is achieved in that an analog-to-digital measuring device containing a sensor, the first output of which is connected to the output of the first key, the control input of which is connected to the first output of the analysis and information processing unit, the group of outputs of which is connected to the group of information inputs of the display unit, the power input of which is connected to the second output of the information analysis and processing unit, the first and second power inputs of which are connected respectively to the power and zero potential buses a, the information input is connected to the output of the zero crossing detector, the first power input of which is connected to the power bus, the information input is connected to the output of the comparator, the first power input of which is connected to the power bus, the non-inverting input is connected to the output of the operational amplifier and is connected to the first through an integrating capacitor the output of the first pick-up resistor, the first power input of the operational amplifier is connected to the power bus, the inverting input is connected to the output of the second key, the control input of which It is connected to the third output of the information analysis and processing unit, the third, fourth and fifth keys, control inputs of the third and fourth keys are connected to the fourth and fifth outputs of the information analysis and processing unit, and the information input of the fifth key is connected to the first output of the voltage reference the battery, the positive terminal of which is connected to the power bus through the power switch, the second, third and fourth current-setting resistors, a control button and a control unit are introduced, and the sensor is made an electrochemical current source, the second output of which is combined with the first outputs of all current-setting resistors and connected to the inverting input of the operational amplifier, the output of which is connected to the information input of the second key, the non-inverting input is connected to the second output of the reference voltage source, the third output of which is connected to the second output of the second current-carrying resistor and information inputs of the first and third keys, the fourth output is connected to the inverting input of the comparator, the first input of the pit The input is combined with the first power input of the control unit, with the information input of the fourth key and connected to the power bus, the second power input is combined with the second power inputs of the operational amplifier, comparator, zero crossing detector and control unit and is connected to the sixth output of the information analysis and processing unit, the first control input of which is connected to the first output of the control unit, the third power input of which is combined with the negative terminal of the battery and connected to the zero potential bus , the control input through the control button is connected to the power bus, the second output is connected to the second control input of the information analysis and processing unit, the fifth output of which is connected to the first control input of the zero crossing detector, the second control input of which is combined with the control input of the fifth key and connected to the seventh the output of the analysis and information processing unit, the output of the fifth key, as well as the outputs of the third and fourth keys are connected to the second outputs of the first, third and fourth current-carrying resistors s respectively.

На фиг. 1 приведена функциональная схема аналого-цифрового измерительного устройства. На фиг. 2 приведена блок-схема алгоритма работы устройства. На фиг. 3 приведен пример выполнения детектора нулевых пересечений. На фиг. 4 приведен пример выполнения блока управления. На фиг. 5 приведен пример выполнения источника опорных напряжений. На фиг. 6 приведен пример выполнения блока анализа и обработки информации. In FIG. 1 shows a functional diagram of an analog-to-digital measuring device. In FIG. 2 shows a block diagram of the algorithm of the device. In FIG. Figure 3 shows an example of a zero crossing detector. In FIG. 4 shows an example of the execution of the control unit. In FIG. 5 shows an example of a source of reference voltages. In FIG. 6 shows an example of the execution of the analysis and information processing unit.

Аналого-цифровое измерительное устройство (фиг. 1) содержит датчик в виде электрохимического источника 1 тока, первый ключ 2, блок 3 анализа и обработки информации, блок 4 индикации, шину 5 питания, шину 6 нулевого потенциала, детектор 7 нулевых пересечений, компаратор 8, операционный усилитель 9, интегрирующий конденсатор 10, первый токозадающий резистор 11, второй, третий, четвертый и пятый ключи 12, 13, 14, 15, источник 16 опорных напряжений, аккумуляторную батарею 17, выключатель 18 питания, второй, третий и четвертый токозадающие резисторы 19, 20, 21, кнопку 22 управления, блок 23 управления. The analog-digital measuring device (Fig. 1) contains a sensor in the form of an electrochemical current source 1, a first key 2, an information analysis and processing unit 3, an indication unit 4, a power bus 5, a zero potential bus 6, a zero crossing detector 7, a comparator 8 , an operational amplifier 9, an integrating capacitor 10, a first pick-up resistor 11, a second, third, fourth and fifth switches 12, 13, 14, 15, a reference voltage source 16, a battery 17, a power switch 18, a second, third and fourth current-setting resistors 19, 20, 21, button 22 controls, control unit 23.

Блок-схема алгоритма работы устройства (фиг.2) иллюстрирует различные режимы работы устройства и их смену под воздействием кнопки 22 управления при использовании устройства для экспресс-анализа, например, крови. Позиции 24-37 характеризуют различные режимы работы устройства и состояние трехфазного блока 4 индикации, при этом 38 соответствует любой десятичной цифре от 0 до 9, отображенной на семисегментном индикаторе, 39 соответствует мигающей цифре, 40 соответствует кратковременному нажатию кнопки 22 управления, 41 соответствует продолжительному нажатию кнопки, 42 соответствует удержанию кнопки в нажатом состоянии, 43 отпускание кнопки, 44 факт обнаружения крови. The block diagram of the algorithm of the device (Fig.2) illustrates the various modes of operation of the device and their change under the influence of the control button 22 when using the device for express analysis, for example, blood. Positions 24-37 characterize various modes of operation of the device and the state of the three-phase display unit 4, while 38 corresponds to any decimal digit from 0 to 9 displayed on the seven-segment display, 39 corresponds to a flashing digit, 40 corresponds to a short press of the control button 22, 41 corresponds to a long press buttons, 42 corresponds to keeping the button pressed, 43 releasing the button, 44 the fact of detecting blood.

Детектор 7 нулевых пересечений (фиг.3) выполнен на трех триггерах 45, 46, 47 Шмитта с инверсными выходами и двумя входами, объединенными логической функцией И в каждом. Детектор 7 имеет информационный вход 48, первый и второй управляющие входы 49, 50 и выход 51, первый и второй входы 52, 53 питания. The detector 7 of zero intersections (figure 3) is made on three triggers 45, 46, 47 Schmitt with inverse outputs and two inputs, combined by a logical function And in each. The detector 7 has an information input 48, the first and second control inputs 49, 50 and output 51, the first and second power inputs 52, 53.

Блок 23 управления (фиг.4) выполнен на триггере 54 Шмитта с инверсным выходом, диодах 55, 56, резисторах 57, 58, 59, 60, 61, конденсаторах 62, 63 и транзисторе 64. Блок 23 имеет вход 65 управления, первый, второй и третий входы питания 66, 67, 68, первый и второй выходы 69, 70. The control unit 23 (Fig. 4) is made on a Schmitt trigger 54 with an inverse output, diodes 55, 56, resistors 57, 58, 59, 60, 61, capacitors 62, 63 and a transistor 64. Block 23 has a control input 65, the first the second and third power inputs 66, 67, 68, the first and second outputs 69, 70.

Источник 16 опорных напряжений (фиг.5) выполнен на стабилизаторе 71 напряжения, операционных усилителях 72, 73, диоде 74, переменном резисторе 75, резисторах 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, конденсаторах 84, 85, 86, 87, 88. Источник 16 опорных напряжений имеет первый и второй входы 89, 90 питания, первый, второй, третий и четвертый выходы 91, 92, 93, 94. The reference voltage source 16 (Fig. 5) is made on a voltage stabilizer 71, operational amplifiers 72, 73, a diode 74, a variable resistor 75, resistors 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, capacitors 84, 85, 86, 87, 88. The reference voltage source 16 has first and second power inputs 89, 90, first, second, third and fourth outputs 91, 92, 93, 94.

Блок 3 анализа и обработки информации (фиг.6) выполнен на однокристальном микропроцессоре 95, имеющем четыре байтовых порта ввода-вывода с программируемым функциональным назначением входов/выходов, внутренние ОЗУ и ПЗУ, кварцевом резонаторе 96, конденсаторах 97, 98. Блок 3 имеет первый и второй управляющие входы 99, 100, информационный вход 101, группу выходов 102, выходы с первого по седьмой 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, первый и второй входы 110, 111 питания. Block 3 analysis and information processing (Fig.6) is made on a single-chip microprocessor 95, which has four byte I / O ports with programmable I / O functionality, internal RAM and ROM, a quartz resonator 96, capacitors 97, 98. Block 3 has a first and second control inputs 99, 100, information input 101, group of outputs 102, outputs one through seven 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, first and second power inputs 110, 111.

Устройство работает следующим образом. Обратимся к блок-схеме алгоритма (фиг. 2) и функциональной схеме (фиг.1). При переводе выключателя 18 питания в замкнутое состояние на первом выходе блока 23 управления формируется импульс системного сброса, обеспечивающий начальную установку блока 3 анализа и обработки информации. Это исходное состояние 24 характеризуется высоким (близким к напряжению на шине питания) уровнем напряжения на шестом выходе блока 3 и погашенным табло блока 4 индикации. При этом оказываются обесточены все блоки устройства, за исключением блока 3 и частично блока 23 управления. В этом состоянии устройство потребляет очень малую энергию от аккумуляторной батареи 17, т.к. блок 3 может быть выполнен на однокристальном микропроцессоре KM 1830BE751 или KP1830BE51 (аналог Д87С51), выполненном с использованием КМОП технологии. Из этого состояния устройство выводится кратковременным нажатием кнопки 22 управления, при этом формируется импульс на первом выходе блока 23, и переходит в состояние 25 (контроль питания). При этом на шестом выходе блока 3 формируется уровень напряжения, близкий к уровню шины нулевого питания, тем самым запитываются через вторые входы питания все ранее обесточенные блоки устройства, сигнал высокого уровня с третьего выхода блока 3 размыкает ключ 12, устройство начинает работать как АЦП двойного интегрирования, при этом заряд интегрирующего конденсатора 10 осуществляется эталонным током через замкнутый третий ключ 13 и третий токозадающий резистор 20, а разряд током, зависящим от величины напряжения на шине 5 питания, через замкнутый четвертый ключ 14 и четвертый токозадающий резистор 21. Замкнутые состояния ключей обеспечиваются сигналами низкого уровня на соответствующих выходах блока 3. Во время заряда конденсатора 10, на первом и втором управляющих входах детектора 7 нулевых пересечений присутствуют сигналы высокого уровня, эта комбинация входных сигналов обеспечивает установку высокого уровня сигнала на выходе детектора 7 нулевых пересечений и запрещает смену состояния выхода в течение заряда конденсатора 10, при разряде конденсатора 10, на одном из входов управления детектора 7 появляется сигнал низкого уровня, что снимает запрет на анализ состояния информационного входа детектора 7, на котором в это время присутствует сигнал высокого уровня. После завершения разряда конденсатора 10 на информационном входе детектора 7 формируется сигнал низкого уровня, который воспринимается блоком 3 как окончание преобразования. При контроле питания время разряда конденсатора 10 обратно пропорционально величине напряжения питания. Блок 3 оценивает время разряда конденсатора 10, сравнивает результат оценки с двумя пороговыми величинами, превышение одной из которых указывает на то, что пользоваться прибором еще можно, но необходимо позаботиться о смене аккумуляторной батареи 17, превышение второй пороговой величины указывает на то, что пользоваться прибором нельзя. Если проблем с питанием пока нет, то устройство из состояния 25 переходит в состояние 27, в противном случае устройство из состояния 25 переходит в состояние 26, в котором на табло блока 4 возникает указанная на фиг.2 комбинация символов, при кратковременном нажатии кнопки 22 управления устройство переходит в состояние 24, если состояние блока питания не позволяет получить достоверный результат или в состоянии 27, дав знать при этом, что необходимо позаботиться о смене аккумуляторной батареи 17 в ближайшее время. The device operates as follows. Let us turn to the block diagram of the algorithm (Fig. 2) and the functional diagram (Fig. 1). When the power switch 18 is switched to the closed state, a system reset pulse is generated at the first output of the control unit 23, which ensures the initial installation of the information analysis and processing unit 3. This initial state 24 is characterized by a high (close to the voltage on the power bus) voltage level at the sixth output of block 3 and the blanked display panel of indication 4. When this turns out to be de-energized all the blocks of the device, with the exception of block 3 and partially block 23 control. In this state, the device consumes very little energy from the battery 17, because block 3 can be performed on a single-chip microprocessor KM 1830BE751 or KP1830BE51 (analogue D87C51), made using CMOS technology. From this state, the device is displayed by briefly pressing the control button 22, while a pulse is formed at the first output of block 23, and goes into state 25 (power control). At the same time, a voltage level close to the level of the zero power bus is formed at the sixth output of block 3, thereby all previously de-energized blocks of the device are fed through the second power inputs, a high level signal from the third output of block 3 opens the key 12, the device starts working as a double integration ADC while the charge of the integrating capacitor 10 is carried out by the reference current through the closed third key 13 and the third current-setting resistor 20, and the discharge by the current, depending on the voltage on the power bus 5, through the lock the fourth key 14 and the fourth current-driving resistor 21. The closed states of the keys are provided by low-level signals at the corresponding outputs of block 3. During the charge of the capacitor 10, high-level signals are present at the first and second control inputs of the zero-crossing detector 7, this combination of input signals ensures installation high level of the signal at the output of the detector 7 of zero intersections and prohibits the change of the state of the output during the charge of the capacitor 10, when the capacitor 10 is discharged, at one of the inputs When the detector 7 is turned on, a low level signal appears, which removes the ban on analyzing the state of the information input of the detector 7, at which a high level signal is present at this time. After the discharge of the capacitor 10 is completed, a low level signal is generated at the information input of the detector 7, which is perceived by block 3 as the end of the conversion. When monitoring the power, the discharge time of the capacitor 10 is inversely proportional to the magnitude of the supply voltage. Block 3 estimates the discharge time of the capacitor 10, compares the evaluation result with two threshold values, the excess of one of which indicates that it is still possible to use the device, but care must be taken to change the battery 17, the excess of the second threshold value indicates that the device should be used not allowed. If there are no problems with power yet, then the device from state 25 goes to state 27, otherwise the device from state 25 goes to state 26, in which the combination of symbols shown in Fig. 2 appears on the display of unit 4, by briefly pressing the control button 22 the device goes into state 24 if the state of the power supply unit does not allow to obtain a reliable result or in state 27, letting it be known that it is necessary to take care of changing the battery 17 in the near future.

Состояние 27 характеризуется тем, что на табло поочередно демонстрируются два числа. Эти числа должны соответствовать числам в паспортных данных на датчик. Эти числа используются в блоке 3 для линеаризации программным путем характеристики датчика аппроксимированной квадратичной зависимостью. Если числа на табло соответствуют паспортным числам, то коротким нажатием кнопка 22 управления устройство переводится в состояние 28, если соответствия нет, то продолжительным нажатием кнопки 22 управления (время удержания, например, порядка 3 сек.), устройство переводится в последовательность состояния 33, 34, 35, 36, 37, в которых поочередно осуществляется изменение мигающих цифр при удержании кнопки и переход к очередной цифре при отпускании кнопки. После прохождения всех этих состояний устройство возвращается в состояние 27, убедившись, что несоответствие между паспортными данными на датчике и введенными коэффициентами устранено, кратковременным нажатием кнопки 22 управления устройство переводится в состояние 28 измерения тока датчика. Последующая последовательность смены состояний, приведенная на фиг.2, соответствует применению устройства для экспресс-анализа крови, например, на содержание глюкозы. В процессе измерения с периодичностью, задаваемой блоком 3, осуществляется заряд конденсатора 10 током датчика 1, через замкнутый первый ключ 2, затем разряд конденсатора 10 током через замкнутый пятый ключ 15 и первый токозадающий резистор 11, результат измерения формируется в блоке 3, затем осуществляется калибровка характеристики преобразования, путем поочередного преобразования аддитивной составляющей тока заряда конденсатора 10, формируемой вторым токозадающим резистором 19, и эталонного тока, протекающего через замкнутый третий ключ 13 и третий токозадающий резистор. Результаты калибровки используются в блоке 3 для коррекции результатов измерения тока датчика. State 27 is characterized by the fact that two numbers are alternately displayed on the scoreboard. These numbers should correspond to the numbers in the passport data on the sensor. These numbers are used in block 3 for linearization by software of the characteristics of the sensor with an approximated quadratic dependence. If the numbers on the scoreboard correspond to the passport numbers, then by short pressing the control button 22 the device is transferred to state 28, if there is no correspondence, then by long pressing the control button 22 (holding time, for example, about 3 seconds), the device is transferred to the sequence of states 33, 34 , 35, 36, 37, in which the flashing digits are changed alternately while holding the button and go to the next digit when the button is released. After passing through all these conditions, the device returns to state 27, making sure that the mismatch between the passport data on the sensor and the entered coefficients is eliminated, by briefly pressing the control button 22, the device is transferred to the sensor current measurement state 28. The subsequent sequence of state changes, shown in figure 2, corresponds to the use of a device for rapid blood analysis, for example, for glucose content. In the measurement process, at a frequency specified by block 3, the capacitor 10 is charged by the current of the sensor 1 through the closed first key 2, then the capacitor 10 is discharged by the current through the closed fifth key 15 and the first current-setting resistor 11, the measurement result is generated in block 3, then the calibration is performed conversion characteristics, by alternately converting the additive component of the charge current of the capacitor 10, formed by the second current-setting resistor 19, and the reference current flowing through the closed third key 13 third voltage driving resistor. Calibration results are used in block 3 to correct the sensor current measurement results.

Результаты измерения тока датчика сравниваются с заданным порогом для автоматического обнаружения попадания капли крови на датчик. При наступлении события 44 (факт обнаружения крови) устройство переходит в состояние 29, которое соответствует отсчету заданного временного интервала, например, 30 сек. от момента нанесения крови на датчик для получения наиболее достоверного результата измерения. В этом состоянии показанное на фиг.2 состояние табло блока 4 соответствует началу отсчета заданного временного интервала. С течением времени на табло поочередно гаснут первоначально включенные сегменты. По истечении заданного интервала времени на табло высвечивается результат измерения, что соответствует переходу в состояние 30. Из состояния 29 устройство при необходимости может быть переведено в исходное состояние 24 кратковременным нажатием кнопки 22. Такая необходимость может возникнуть, если по некоторым внешним признакам пользователь может сделать вывод о том, что результат измерения не будет достоверен (например, пузырьки в капле крови). The sensor current measurement results are compared with a predetermined threshold to automatically detect a drop of blood on the sensor. When event 44 (the fact of detecting blood) occurs, the device goes into state 29, which corresponds to the countdown of a given time interval, for example, 30 seconds. from the moment of applying blood to the sensor to obtain the most reliable measurement result. In this state, the state of the display of block 4 shown in FIG. 2 corresponds to the reference point of a predetermined time interval. With the passage of time, the initially switched on segments alternately go blank on the scoreboard. After a specified time interval has elapsed, the measurement result is displayed on the display, which corresponds to a transition to state 30. From state 29, the device can be restored to its initial state 24 by briefly pressing button 22 if necessary. Such a need may arise if, according to some external signs, the user can make a conclusion that the measurement result will not be reliable (for example, bubbles in a drop of blood).

В ряде случаев, например, если сразу же при переходе в режим измерения устройство фиксирует ток, превышающий порог (до нанесения крови), или нарушена последовательность сначала перевод в режим измерения, а затем нанесение крови на датчик, то из состояния 29 устройство перейдет в состояние 31 -"ошибка", из которого кратковременным нажатием кнопки 22 будет переведено в исходное состояние 24. В это же исходное состояние устройство переводится из состояния 30 кратковременным нажатием кнопки 22, при этом полученный результат запоминается и ему присваивается номер 1, предыдущий результат получает номер 2 и т.д. Девять последних результатов измерений хранятся в памяти блока 3 и могут быть считаны через табло блока 4, если из состояния 30 продолжительным нажатием кнопки 22 перейти в состояние 32. При этом на табло блока 4 будут высвечиваться номер измерения и результат измерения, причем если удерживать кнопку 22 в нажатом состоянии, то на табло будут поочередно выводиться девять предшествующих результатов измерений, после чего устройство перейдет в исходное состояние. Отпустив кнопку 22 можно прекратить смену результатов, оставшись в состоянии 32. Последующим кратковременным нажатием кнопки 22 устройство переводится в исходное состояние, гаснет табло, обеспечивается вся схема за исключением блока 3 и частично блока 23. В устройстве предусмотрена возможность после перехода в режим измерения 28, до нанесения крови на датчик, кратковременным нажатием кнопки 22 перевести устройство в состояние 30 и ознакомиться с предшествующим результатом измерений. После этого можно либо ознакомиться с остальными результатами измерений через состояние 32, либо тремя кратковременными нажатиями кнопки 22 вернуться в режим измерения 28. In some cases, for example, if, immediately after switching to the measurement mode, the device detects a current exceeding the threshold (before blood is applied), or the sequence is violated, first transfer to the measurement mode, and then applying blood to the sensor, then from state 29 the device will go into the state 31 - “error”, from which briefly pressing the button 22 will be restored to the initial state 24. In the same initial state, the device is transferred from state 30 by briefly pressing the button 22, while the result is stored and assigned INDICATES number 1, the previous result is numbered 2, etc. The nine last measurement results are stored in the memory of unit 3 and can be read out through the display of unit 4, if you switch from state 30 by long pressing the button 22 to state 32. In this case, the measurement number and measurement result are displayed on the display of unit 4, and if you hold down button 22 in the pressed state, then nine previous measurement results will be displayed on the scoreboard, after which the device will return to its initial state. By releasing button 22, you can stop changing the results, remaining in state 32. By briefly pressing button 22, the device will return to its original state, the display will turn off, the entire circuit will be provided with the exception of block 3 and partially block 23. The device provides for the possibility of switching to measurement mode 28, Before applying blood to the sensor, briefly pressing the button 22, put the device in state 30 and get acquainted with the previous measurement result. After that, you can either familiarize yourself with the rest of the measurement results through state 32, or by three short presses of button 22 return to measurement mode 28.

Блок 23 обеспечивает формирование на первом выходе сигнала высокого уровня при нажатии кнопки, если устройство находится в исходном состоянии 24, при всех последующих нажатиях кнопки сигнал низкого уровня формируется на втором выходе блока 23 и его длительность анализируется в блоке 3. Источник 16 опорных напряжений может быть выполнен на основе стабилизатора напряжения типа LM385, операционные усилители 9 и др. и компаратор 8 могут быть выполнены на микросхеме К140УД2Б (четыре операционных усилителя в одном корпусе), детектор 7 нулевых пересечений может быть выполнен на элементах микросхемы К561ТЛ1. Block 23 provides the formation at the first output of a high level signal when a button is pressed, if the device is in the initial state 24, with all subsequent button presses, a low level signal is generated at the second output of block 23 and its duration is analyzed in block 3. The source 16 of the reference voltage can be made on the basis of a LM385 type voltage stabilizer, operational amplifiers 9, etc. and comparator 8 can be performed on a K140UD2B microcircuit (four operational amplifiers in one housing), zero crossing detector 7 th can be performed on the elements of the chip K561TL1.

Claims

An analog-to-digital measuring device containing a sensor, the first output of which is connected to the output of the first key, the control input of which is connected to the first output of the information analysis and processing unit, the output group of which is connected to the group of information inputs of the block and indication, the power input of which is connected to the second output information analysis and processing unit, the first and second power inputs of which are connected respectively to the power and zero potential buses, the information input is connected to the detector output zero intersections, the first power input of which is connected to the power bus, the information input is connected to the output of the comparator, the first power input of which is connected to the power bus, the non-inverting input is connected to the output of the operational amplifier and is connected via the integrating capacitor to the first output of the first current-setting resistor, the first power input an operational amplifier is connected to the power bus, the inverting input is connected to the output of the second key, the control input of which is connected to the third output of the analysis and processing unit and information, the third, fourth and fifth keys, the control inputs of the third and fourth keys are connected to the fourth and fifth outputs of the information analysis and processing unit, and the information input of the fifth key is connected to the first output of the reference voltage source, a battery whose positive output is through the power switch connected to the power bus, characterized in that the second, third and fourth current-setting resistors, a control button and a control unit are introduced into the device, and the sensor is made in the form of an electrochemical a current source, the second terminal of which is combined with the first terminals of all current-carrying resistors and is connected to the inverting input of the operational amplifier, the output of which is connected to the information input of the second switch, the non-inverting input is connected to the second output of the reference voltage source, the third output of which is connected to the second terminal of the second current-carrying resistor and information inputs of the first and third keys, the fourth output is connected to the inverting input of the comparator, the first power input is combined with the first the power supply of the control unit, with the fourth key information input and connected to the power bus, the second power input is combined with the second power inputs of the operational amplifier, comparator, zero crossing detector and control unit and is connected to the sixth output of the information analysis and processing unit, the first control input of which connected to the first output of the control unit, the third power input of which is combined with the negative terminal of the battery is connected to the zero potential bus, the control input via control is connected to the power bus, the second output is connected to the second control input of the analysis and information processing unit, the fifth output of which is connected to the first control input of the zero crossing detector, the second control input of which is combined with the control input of the fifth key and connected to the seventh output of the analysis unit and information processing, the output of the fifth key, the outputs of the third and fourth keys are connected to the second terminals of the first, third and fourth keys are connected to the second terminals of the first, third and even ertogo voltage driving resistor respectively.