電路解析:智能醫療心率采集處理電路的解析步驟
發布時間:2015-12-02 責任編輯:echolady
【導讀】心率采集處理電路主要由信號抗幹擾電路模塊、脈搏次數紅外檢測采集電路模塊、信xin號hao整zheng形xing電dian路lu模mo塊kuai三san部bu分fen組zu成cheng。本ben文wen主zhu要yao講jiang解jie的de是shi智zhi能neng醫yi療liao心xin率lv采cai集ji電dian路lu處chu理li電dian路lu的de解jie析xi過guo程cheng。本ben文wen就jiu由you專zhuan家jia為wei大da家jia講jiang解jie具ju體ti的de解jie析xi步bu驟zhou。
紅外線發射管D1和紅外線接收管Q1組成了紅外檢測采集電路;R2與C1、C2與C3、R4與C4和IC1a共同構成了信號抗幹擾電路組,它們分別承擔了對信號的低通濾波、幹擾光線的光電隔離、殘餘高頻幹擾的濾除等任務。另外,IC1b、C5與R10、IC1c則共同組成了信號整形電路模塊。

首先,紅外檢測采集電路中D1發射紅外線,而Q1則接收相應組織的半透明度,同時轉換為電信號。由於脈搏一般在50次/分~200次/分之間,對應的頻率範圍在0.78Hz~3.33Hzzhijian,yincijinghongwaijiancecaijidaobingzhuanhuandedaodedianxinhaopinlvjiufeichangdi。weilefangzhixinhaoyinwaijiegaopinxinhaoganraoershijiancejieguoyouwu,xinhaojiubixuxianjinxingditonglvbo,yibianlvchujuedabufendegaopinganrao。dianluzhongcaiyongR2和C1來完成濾除高頻幹擾的任務。
然(ran)後(hou),由(you)於(yu)本(ben)心(xin)率(lv)計(ji)設(she)計(ji)的(de)適(shi)用(yong)場(chang)所(suo)為(wei)室(shi)外(wai),因(yin)此(ci)它(ta)必(bi)然(ran)會(hui)遇(yu)到(dao)強(qiang)光(guang)輻(fu)射(she)的(de)情(qing)況(kuang)。為(wei)了(le)避(bi)免(mian)在(zai)接(jie)收(shou)正(zheng)常(chang)脈(mai)搏(bo)紅(hong)外(wai)線(xian)時(shi)受(shou)到(dao)強(qiang)光(guang)的(de)幹(gan)擾(rao),電(dian)路(lu)中(zhong)設(she)計(ji)使(shi)用(yong)C2、C3背bei靠kao背bei串chuan聯lian組zu成cheng的de雙shuang極ji性xing耦ou合he電dian容rong構gou成cheng一yi個ge簡jian單dan的de光guang電dian隔ge離li電dian路lu,從cong而er實shi現xian了le對dui於yu幹gan擾rao光guang線xian的de隔ge離li。此ci外wai,為wei了le防fang止zhi前qian麵mian對dui於yu高gao頻pin幹gan擾rao濾lv除chu的de不bu夠gou徹che底di,電dian路lu中zhong還hai設she計ji連lian接jie了le由youIC1a、R4、C4組成的截止頻率為10Hz左右的低通濾波器電路,以便進一步濾除幹擾,同時將前麵的信號放大200倍左右。
經前麵處理得到的信號為疊加有噪聲的脈衝正弦波,接下來必須對這個信號經過整形。先是通過比較器IC1b將正弦波轉換成方波。利用R8可以實現將比較器的閾值調定在正弦波的幅值範圍之內的目的。接下來,從IC1b的7引腳輸出的方波信號經C5、R10構成的微分電路,進行微分處理後將成為正負相間的尖脈衝。為了穩定脈衝的輸出,電路設計時是將此脈衝輸入到單穩多諧振蕩器IC1c的反相輸入端,並利用IC1c的輸出來作為後極工作的實際使用脈衝。
IC1c在工作時,凡有輸入信號時,它會在輸入信號後沿到來時輸出高電平,從而使C6通過R11充電。大約持續20ms之後,IC1c同相輸入端的電位會因C3充電電流減小而降低,當此電位低於反相輸入端的電位時(尖脈衝已過去很久),IC1c就將改變狀態並再次輸出低電平。這20ms的脈衝時間是與脈搏同步的,這種脈衝在電路工作時是與紅色發光二極管D3的閃爍情況相對應的。
經過IC1c之後的脈衝就是後麵單片機控製電路所需的實際脈衝,通過R12送到單片機P3.3引腳後,就可實現後麵的計數和顯示了。
IC1a、IC1b、IC1c工作所需的4.5V電源電壓,在電路中是通過R14、R15對9V分壓並經IC1d緩衝而得到的。這樣的設置,就使得即使電池電壓降低到6V,本電路也能實現正常工作。
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