最新技術(shù)分享:脈搏測(cè)量電路設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2015-02-01 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】脈搏測(cè)量屬于檢測(cè)有無(wú)脈博的測(cè)量,有脈搏時(shí)遮擋光線,無(wú)脈搏時(shí)透光強(qiáng),所采用的傳感器是紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管。這里將再次為大家分享脈搏測(cè)量電路設(shè)計(jì)原理,供大家參考學(xué)習(xí)。
用于體育測(cè)量用的脈搏測(cè)量大致有指脈和耳脈二種方式。這二種測(cè)量方式各有優(yōu)缺點(diǎn),指脈測(cè)量比較方便、簡(jiǎn)單,但因?yàn)槭种干系暮瓜佥^多,指夾常年使用,污染可能會(huì)使測(cè)量靈敏度下降;耳脈測(cè)量比較干凈,傳感器使用環(huán)境污染少,容易維護(hù)。但因耳脈較弱,尤其是當(dāng)季節(jié)變化時(shí),所測(cè)信號(hào)受環(huán)境溫度影響明顯,造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
脈搏信號(hào)的拾取
脈搏信號(hào)拾取電路如圖1所示,IClA接為單位 增益緩沖器以產(chǎn)生2.5V的基準(zhǔn)電壓。
紅外接收二極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能,單個(gè)二極管能產(chǎn)生O.4 V電壓,0.5 mA電流。BPW83型紅外接收二極管和IR333型紅外發(fā)射二極管工作波長(zhǎng)都是940 nm,在指夾中,紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管相對(duì)擺放以獲得最佳的指向特性。紅外發(fā)射二極管中的電流越大,發(fā)射角度越小,產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度就越大。在圖 l中,RO選100 Ω是基于紅外接收二極管感應(yīng)紅外光靈敏度考慮的。R0過(guò)大,通過(guò)紅外發(fā)射二極管的電流偏小,BPW83型紅外接收二極管無(wú)法區(qū)別有脈搏和無(wú)脈搏時(shí)的信號(hào)。反之,R0過(guò)小,通過(guò)的電流偏大,紅外接收二極管也不能準(zhǔn)確地辨別有脈搏和無(wú)脈搏時(shí)的信號(hào)。當(dāng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光直接照射到紅外接收二極管上時(shí),IC1B的反相輸入端電位大于同相輸入端電位,Vi為“O”。當(dāng)手指處于測(cè)量位置時(shí),會(huì)出現(xiàn)二種情況:一是無(wú)脈期。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光,但是,由于紅外接收二極管中存在暗電流,仍有l(wèi)μA的暗電流會(huì)造成Vi電位略低于2.5 V。二是有脈期。當(dāng)有跳動(dòng)的脈搏時(shí),血脈使手指透光性變差,紅外接收二極管中的暗電流減小,Vi電位上升。
由此看來(lái),所謂脈搏信號(hào)的拾取實(shí)際上是通過(guò)紅外接收二極管,在有脈和無(wú)脈時(shí)暗電流的微弱變化,再經(jīng)過(guò)IClB的放大而得到的。所拾取的信號(hào)為2μV左右的電壓信號(hào)。
信號(hào)的放大電路設(shè)計(jì)
按人體脈搏在運(yùn)動(dòng)后最高跳動(dòng)次數(shù)達(dá)240次/分計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)低通放大器,它由IC2A和C04等組成,如圖2所示。轉(zhuǎn)折頻率由R07、C04、R08和C05決定,放大倍數(shù)由R08和R06的比值決定。
[page]二級(jí)放大器兼比較器如圖3所示。Rpll用以調(diào)整系統(tǒng)的放大倍數(shù),C06用以防止放大器自激。采用二級(jí)放大,零點(diǎn)漂移不很明顯,在O.1 V左右。所以將比較器的閾值電壓設(shè)計(jì)成O.25 V,以確保濾除干擾信號(hào)。采用比較器的好處是能有效地克服零點(diǎn)漂移所造成的影響,提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
波形整形電路設(shè)計(jì)
波形整形電路如圖4所示,IC3A是CD4528型單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器,有效脈寬為0.05 s.其寬度由R22和C20決定。IC3B也組成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器,脈寬為240ms。D2、Dl和T3等組成一個(gè)或非門(mén),只有C,E兩點(diǎn)均為低電平時(shí),信號(hào)放大器整機(jī)輸出才是高電平。設(shè)計(jì)這個(gè)電路的目的是為了在輸出端輸出一個(gè)窄脈沖,并且要在由R13和C07決定的時(shí)間內(nèi)任何信號(hào)都不會(huì)干擾輸出。 R23和C21充電時(shí)間的長(zhǎng)短決定了計(jì)數(shù)脈沖的寬度,一般不希望它太寬。波形整形時(shí)序如圖5所示。
當(dāng)該放大器用于集群脈搏測(cè)量?jī)x時(shí),一定要注意不同信號(hào)通道之間的相互影響,建議把各個(gè)放大器的電源分開(kāi)。此外,測(cè)量通道需要一個(gè)開(kāi)關(guān)電路,當(dāng)指夾懸
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