Принцип роботи кардіографа

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУП

Сучасні досягнення фізики, мікроелектроніки та обчислювальної техніки виробили справжню технічну революцію в методах дослідження та побудови медичної апаратури для діагностики та терапії.

Розвиток оптичних квантових генераторів, інтегральної схемотехніки, засобів зберігання, відображення та обробки інформації з використанням мікропроцесорної техніки, розробка нових сенсорних елементів і нових технологій визначило істотний скачок з впровадження в медичну практику значного числа нових електронних приладів і методів обробки інформації.

Методами реєстрації електричних сигналів досліджується опір шкірних покривів, повний опір тканин, показники дихання, артеріальний тиск, пульсації вен, насичення крові киснем, стан мозку, механічні процеси в організмі та інші явища.

Розробка ультразвукових ( УЗ), інфрачервоних ( ІЧ) приладів, а також приладів надвисокочастотних (НВЧ) і вкрай високочастотних (КВЧ) діапазонів розширила терапевтичні та діагностичні можливості медичної апаратури. Тенденції розвитку сучасних медичних апаратів відображається в розробці та використанні багатоканальних комбінованих приладів з автоматичною цифровою обробкою та документуванням інформації на комп'ютерах. Розвиток наукового і медичного приладобудування дозволяє значно розширити можливості лікарів шляхом вимірювання фізичних полів і випромінювань людського організму. Ось деякі величини таких полів:

Оптичне випромінювання 10-12 Вт/см2

Акустичне випромінювання 10-11 Вт/см2 МГц

Індукція магнітного поля 10-12 Тл

Інфрачервоне випромінювання 10-3 Вт/см2

СВЧ випромінювання 10-11 Вт/см2 • ГГц

Напруга електричного поля 10-5 Вт/см2

Серед великого числа різних приладів отримання діагностичної інформації значну частину займають прилади, які використовують біоелектричні сигнали. Ці сигнали мають величину і зазвичай супроводжуються шумами наведенням. Для управління приладами обробки інформації ці сигнали необхідно підсилити до значення декількох вольт.

Підсилювачі біоелектричних сигналів застосовуються при дослідженні біоелектричної активності з подальшим графічним відображенням досліджуваних коливань або реєстрацією їх на магнітних носіях з метою подальшої машинної обробки і аналізу накопиченої інформації.

Електричні потенціали виникають не тільки в нервових тканинах і скелетних м'язах, але і в багатьох інших органах і тканинах: головному мозку, сітківці ока , кістковому мозку, залозах внутрішньої і зовнішньої секреції ( потових, слинних, шлунково-кішкових ).

кардіограф цифровий відведення



1. ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

1.1 Принцип роботи кардіографа

Електрокардіографія (ЕКГ ) - метод дослідження електричної активності серця. Електричні процеси серця охоплюють діапазон 0,15... 300 Гц при рівні сигналів, що відводяться з поверхні шкірних покривів, 0,3... 3 мВ. Серед численних інструментальних методів дослідження стану пацієнтів провідне місце справедливо належить електрокардіографії.

Сучасні прилади ЕКГ безперервно удосконалюються, використовуючи успіхи розвитку цифрової техніки і розробки нових ІМС, запам'ятовуючих пристроїв ( ЗУ ) і мікропроцесорних систем (МПС).

У клінічній практиці найбільш широко використовують 12 відведенні ЕКГ, запис яких обов'язкова при обстеженні хворого. Це 3 стандартних відведення, 3 посилених однополюсних відведення від кінцівок і 6 грудних відведень. Для формування трьох підсилювальних однополюсних відведень, в якості негативного електрода застосовують об'єднаний електрод Гольдберга, який утворюється при з'єднанні двох кінцівок через додатковий опір.

На рис.1.1 показаний трикутник Ейнтховена і розташування трьох осей посилених однополюсних відведень від кінцівок.

Рисунок 1.1 Трикутник Ейнтховена і розташування трьох осей посилених однополюсних відведень від кінцівок

При грудних відведеннях реєструють різницю потенціалів між позитивним електродом, встановленим на поверхні грудної клітки і негативним об'єднаним електродом Вільсона. Цей електрод утворюється при з'єднанні через додаткові опору трьох кінцівок (правої руки, лівої руки і лівої ноги), об'єднаний потенціал, яких близький до 0 (близько 0,2 мВ).

Потенціали грудних відведень позначаються заголовними буквами V1... V6. Для розширення діагностичних можливостей ЕКГ застосовують 3 додаткових грудних відведення V7, V8, V9 з установкою електродів на спинний лівій поверхні грудної клітини. Аналіз форми і амплітуди зубців кардіограми в різних відведеннях дозволяє проводити діагностику з урахуванням результуючого вектора шлуночкової деполяризації серця. Таку процедуру, безсумнівно, легше поводити по записаної на паперову стрічку багатоканального ЕКГ. Будь ЕКГ складається із зубців, сегментів і інтервалів, що відображають складний процес реєстрації хвилі збудження по серцю.

На кардіограмі виділяються зубці P, Q, R, S і Т, які можуть зміняться в різних відведеннях. Співвідношення амплітуд зубців дозволяє визначити положення вектора електричної осі серця і величину кута б.

1.2 Загальна структурна схема кардіографа

Багатоканальний цифровий кардіометр (ДТЗЕ. 5.05010201КПЕ2) призначений для зняття ЕКГ одночасно за кількома відведенням, перетворення цих сигналів в цифрову форму і запису в ОЗУ для подальшого документування та аналізу. Особливістю МЦК є автоматичне вимірювання основних параметрів ЕКГ і логічна обробка результатів вимірювань. МЦК може, виконаються як окремий переносний прилад, так і у вигляді вхідного блоку стаціонарного кардіографа.

Позначення блоків кардіометра:

-ВУ - вхідний підсилювач ;

-КНО - код номера відведення ;

-ФНЧ - фільтр нижніх частот;

-КІ - код інформації;АЛЕ - номер відведення ;

-АК - аналоговий комутатор ;

-МУ - масштабний підсилювач

- АЦП - аналогово-цифровий перетворювач;

- Г - генератор ;

- С1 - лічильник - дільник відведення ;

- С2 - лічильник тимчасових інтервалів ;

- СС - схема узгодження

-ДН - дешифратор номера відведення ;

- ДІ - дешифратор номерів інтервалів ;

- НК - накопичувач ОЗУ;

- МБА - багатоканальний блок аналізу;

- КК - вузол калібрування ;

- УС - вузол сигналізації;

- ЛУ - логічний вузол;

- БП - блок живлення.

Позитивні електроди відведень підключаються на l входів Х1l, сигнали яких посилюються ВУ і через фільтр подаються на аналоговий комутатор АК. В якості фільтра нижніх частот можна застосовувати фільтр Баттерворта або інший тип такої ланки. Комутатор на АК підключає відведень з частотою fk = 100 Гц до АЦП, вхідні коди якого записуються в ОЗУ. Синхронне управління МЦК виконується схемою синхронізації ( СХС ), що складається з генератора Г задає частоти f зд, лічильників дільника С1, С2, дешифратора номерів ДН відведень і дешифратора ДН номерів часових інтервалів ЕКГ. Якщо вибрати співвідношення:

(1.1)

то при коефіцієнті рахунки Ксч = l на виходах дешифратора ДН будуть з'являтися імпульси з частотою 100 Гц, які будуть перемикати сигнали l відведень. Ці ж імпульси управляються адресами цифрових слів відведень для запису в ОЗУ.

Лічильник С2 управляє адресою осередків ОЗУ по тимчасових інтервалах. Він змінює адресу рядка НК після запису рядка цифрових слів і всіх l відведень.



2. СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

2.1 Вибір мікроконтроллера та принцип роботи принципової електричної схеми

Я використовував мікроконтроллер Рic16f873.

Рic16f873-це 8-ми розрядний мікроконтроллер с RISC архітектурою.

Мікpоконтpоллеp має вбудовану ЕППЗУ пpогpамму, ОЗУ даних і випускаються в 18 і 28 вивідних коpпусах.

Всі інструкції виконуються за один цикл, за винятком умовних пеpеходов і команд, що змінюють програмний лічильник, які виконуються за 2 цикла. Один цикл виконання інструкції складається з 4 пеpіодів тактової частоти. Таким чином, пpи частоті 4 МГц, час виконання інструкції становить 1 мксек.

Пам'ять даних (ОЗУ) для Рic16f873 має pазpядность 8 біт, пам'ять пpогpамм (ППЗУ) має pазpядность 12 біт для Рic16f873 і 14 біт для Рic16f873. Використання Гаpваpдськой аpхитектуpи дозволяє досягти високої швидкості виконання бітових, байтових і регістрових опеpацій.

тип: мікроконтроллер;

- Ядро: PIC16FXX;

- Разрядність: 8;

- Тактова частота: 20MHz;

- Размір ROM-пам'яті: 4K;

- Размір RAM-пам'яті: 192;

- Кількість каналів, внутрешній АЦП: 5шт.;

- Температурний діапазон: -40°C…85°C;

Принцип роботи:

На елементах DA1, DA2, DA3 зібраний підсилювач кардіосигналу. Це звичайний УНЧ з диференціальним входом і високим вхідним опором [1]. До входів підсилювача E + і E-підключається пара електродів, закріплених на тілі в області серця для знімання вихідного кардіосигналу. Елементи DA1.1 і DA1.2 працюють як повторювачі, що забезпечують високий вхідний опір. Інструментальний підсилювач [2] DA3 підсилює сигнал приблизно в 6 разів (коефіцієнт задається резистором R4) перед подачею на АЦП мікроконтролера DD1.

Крім корисного сигналу біологічного походження на електродах E + і E-присутні синфазні перешкоди (насамперед 50 Гц від освітлювальної мережі), амплітуда яких в тисячі разів перевищує корисний сигнал. Для їх придушення використовується «активна земля» [3]: на тілі закріплюється третій електрод E0, на який з виходу DA2.1 в протифазі подається синфазна складова вхідного сигналу. Її виділення виконує суматор на R1 і R2, а DA2.1 - посилення і інверсію. Завдяки такій своєрідній негативного зворотного зв'язку величина синфазних перешкод різко знижується, і далі вони ефективно придушуються DA3. Для формування опорного напруги (середньої точки) для ОП DA2.1 і DA3 використовуються елементи R6, R7, С1, С2, DA2.2.

Для вимірювання температури і положення тіла до мікроконтролера DD1 по двопровідному інтерфейсу I2C підключені інтегральні датчики температури ВК1 і прискорення ВК2. Специфікація шини I2C реалізується програмно. Резистори R8 і R10 служать навантаженнями ліній інтерфейсу. Резистори R9, R11, також як R5, R12, R14, R15 захищають висновки мікроконтролера і периферії від перевантажень при збоях МК (в налагоджене пристрій їх можна не встановлювати).

Живлення акселерометра BK2 здійснюється через діод VD1, який знижує напруга живлення BK2 на 0.7 в, щоб напруга "свежезаряженних" Ni-MH акумулятора GB1 (4.2 в) не перевищувало паспортного значення для BK2 MMA7455LT (3.6 в). Положення тіла визначається по проекції сили тяжіння на осі чутливості BK2, що наприклад дозволяє чітко розрізнити такі положення тіла: стоячи, лежачи на спині, на животі, на лівому або на правому боці. По зміні прискорення фіксується рухова активність.

Функціонування пристрою як єдиного цілого здійснюється під управлінням мікроконтролера DD1. Відразу після подачі живлення пристрій працює в режимі запису: DD1 виконує періодичний опитування датчиків BK1 і BK2, вимірювання частоти на вході CCP1 і оцифровкукардіосигналу. Об'єднаний інформаційний потік записується у файл на карту пам'яті micro SD (роз'єм X1), а також видається в ПК по інтерфейсу RS-232 (роз'єм X2) для контролю та візуалізації. Командою з комп'ютера можна зупинити запис і перевести пристрій в режим скачування збережених файлів.

Збереження інформації здійснюється на карті пам'яті micro SD [4, 5], яка підключається через роз'єм X1. У процесі роботи карта може споживати до 100 мА (в імпульсі), створюючи потужні перешкоди з живлення, тому вона запитана від джерела GB1 безпосередньо, а інша схема через RC - фільтр R16 C5.

Від використання стандартної файлової системи FAT на карті SD довелося відмовитися: вона не стійка до раптового зникнення живлення, а пам'яті МК мало для буферизації надходять в реальному часі даних. Розроблено альтернативний формат зберігання інформації. Запис на карту здійснюється послідовно, сектор за сектором. Четирехбайтний номер першого вільного сектора EmptyPos, в який повинна здійснюватися запис нових даних, зберігається в EEPROM мікроконтролера. Після запису чергового сектора номер EmptyPosинкрементируется.

У кожному секторі SD-карти (розміром 512 байт) поряд з корисними даними зберігається сигнатура і 4-байтний номер першого сектора файлу. Таким чином, хоча дані на карту пишуться строго послідовно, вони структуровані у вигляді файлів, рис. 2. Логіка отримання списку всіх файлів реалізується програмою на персональному комп'ютері; при цьому робляться додаткові заходи з контролю і корекції помилок.

Замість звичних операцій форматування (при установці нової SD-карти) і видалення файлів (при вичерпанні обсягу карти) користувачем виконується операція установки EmptyPos на початковий сектор з номером 65536. Перші 65536 секторів карти не використовуються заради збереження існуючої на карті «справжньої» файлової системи.

Пристрій з'єднується з комп'ютером по інтерфейсу RS-232 через роз'єм X2. Резистор R13 обмежує струм через висновок RX МК в умовах, коли напруга вхідного сигналу вище напруги живлення МК. Сигнали на роз'ємі X2 мають рівні TTL, тому безпосередньо підключати комп'ютер до роз'єму X2 можна! Слід використовувати готовий перехідник USB-COM від стільникового телефону (зазвичай такі перехідники мають рівні TTL) або виготовити такий перехідник самостійно на базі мікросхеми FT232R за типовою схемою [6]. У крайньому випадком можна зібрати перетворювач рівнів в TTL на мікросхемі MAX232 або за схемою на рис. 3. Через роз'єм X2 (контакти 5 і 8) може також здійснюватися зарядка акумулятора GB1.

Швидкість обміну пристрою з комп'ютером фіксована: 57600 бод. Тільки для прискорення переписування файлів з SD - карти в ПК швидкість може бути підвищена до 460 800, 806 400 або 921 600 бод (якщо комп'ютер їх підтримує). Видача даних при цьому здійснюється МК програмно на висновок RC0 (а вихід TX відключається).

МК DD1 вимірюється частоту сигналу на виведення 13, що можна використовувати для підключення до пристрою додаткових датчиків. Частота сигналу не повинна перевищувати 8 КГц (відносна похибка вимірювання не гірше 10-6, період вимірювання ~ 0.25 сек).

Деталі та конструкція. В якості DA1 і DA2 можна застосовувати будь ОУ широкого застосування, працездатні в діапазоні живлячих напруг від 2.7 до 4.2 в. Інструментальний підсилювач DA3 замінимо звичайним ОУ, включеним за схемою на рис. 4. Однак при цьому бажано підібрати близькими опору резисторів R18 і R19, R20 і R21 (а також R1 і R2).

Для мікроконтролера DD1 повинна бути передбачена панелька.

Пристрій може працювати без SD - карти або датчиків BK1 і BK2 з відповідним зниженням функціональності. Це дозволяє починаючим радіоаматорам спрощувати пристрій на свій розсуд без необхідності зміни прошивки DD1 або програм для комп'ютера. Наприклад, якщо треба тільки спостерігати біоструми в реальному часі, а запис на SD-карту не потрібно, то карту (як і додаткові датчики) можна не встановлювати.

В якості роз'єму X1 для підключення micro SD-карти використовується перехідник micro SD ® SD (вони продаються разом з micro SD картами). Контакти перехідника акуратно лудять, після чого під'єднують до схеми короткими проводками МГТФ-0.05. На рис. 5 показана нумерація і позначення контрактів для макро SD - карти (тобто перехідника). Бажано застосовувати карти SD class 4 і вище (за малого обсягу пам'яті МК максимальна затримка записи одного сектора повинна бути менше 40 мс). Підтримуються карти HC (ємністю і 4 Гб).

Датчик температури BK1 фіксується на тілі пластиром, а до основної схемою підключається 4-ма звитими в джгут проводами МГТФ-0.05 довжиною до 50 см.

Монтаж акселерометра BK2 MMA7455LT (розмірами 3'5'1 мм) вимагає певної спритності. Проше всього приклеїти датчик до плати контактами вгору і підпаяти до схеми тяганиною 0.1 мм. Конденсатори С3, С4 повинні стояти в безпосередній близькості від ВК2. За задумом датчик повинен зберігати досить постійне положення щодо торса (або інший вибраної частини тіла). Щоб досягти цього, BK2 можна розташувати або в корпусі кардіографа, або зробити виносним, підключивши до основної схемою проводами також як BK1.

Електроди E +, E-, E0 - металеві кружки Ж 10 мм з титану, які закріплюються в області серця пластиром. Для експериментів можна використовувати дрібні монети - але від тривалого контакту з тілом вони починають іржавіти! Підключаються електроди неекранованими проводами МГТФ-0.05 (по можливості дроти до E + і E-слід скрутити, а навколо оповити провід до E0).

Електрод E0 кріпиться в будь-якому місці (наприклад, приблизно між E + і E-). У медицині використовують спеціальні схеми розташування електродів на тілі і відповідні методики аналізу кардіограм [1, 7]. Однак для визначення частоти пульсу електроди E + і E-можна розташовувати в області серця досить довільно, аби спостерігалися досить чіткі імпульси позитивної полярності.

(Мікросхема DS1621 це термометр і термостат з цифровим введенням / виводом, що забезпечує точність ± 0.5 ° C.Датчик температури DS1621). (Акселерометр MMA7455LT). (Конфігурація виводів AD623). (PIC16F873 мікрочіп, мікроконтроллер).

2.2 Розрахунок блоків кардіографа

Таблиця розрахунку блоків кардіографа 2.1.

Схема	використовуєма мікросхема	Функціональне Призначення
DD1	К555ИВ3	Приоритетный шифратор 10-4.
DD2	564ИП2	Четирьохрозрдний компаратор.
DD3	КР530ЛИ1	Чотирилогічних елемента 2И
DD4	КР530ЛИ1	Чотирилогічних элемента 2И.

Рисунок 2.1 Мікросхеми К555ІВ3, 564ІП2, КР530ЛІ1



2.3 Розрахунок фільтрів НЧ і ВЧ

Розрахунок фільтрів низьких частот Баттерворта третього порядку, даними параметрами.

R1 = R2 = R3 = R = 11 (кОм); R4 = 22 (кОм); fв = 200 (Гц)

Рисунок 2.2 Фільтр нижніх частот Баттерворта третього порядку

Рисунок 2.3 АЧХ фільтра нижніх частот

Обчислимо ємність:

; ;

Розрахунок фільтру верхньої частоти Баттерворта третього порядку, даними параметрами.

C1 = С2 = С3 = 11000 (пФ); С4 = = 5500 (пФ);

Рисунок 2.4 Фільтр верхніх частот Баттерворта третього порядку

Рисунок 2.5 АЧХ фильтру верхніх частот

Формули для реактивних елементів:

; ;



2.4 Вхідний підсилювач ( на операційному підсилювачі )

U_ВХ = 2 мВ,

R_ВЫХ = 1 кОм,

R_ВХ = 500 кОм,

U_ПИТ = В,

U_ВЫХ = 1 В

Попередній підсилювач з заданими вхідними та вихідними параметрами можна спроектувати, виходячи з довідкових даних, на мікросхемі широкого застосування К140УД1А з додатковою стабілізацією напруги живлення до, і використовуючи схему інвертирующого підсилювача.

Принципова електрична схема приведена на рис.

Рисунок 2.6 Принципова електрична схема каскаду підсилення на ОУ

Вхідний опір інвертирующого підсилювача на ОП завжди вище внутрішнього опору ОУ і реально дорівнює:

Де - внутрішній опір мікросхеми.

- Коефіцієнт передачі зворотного зв'язку ().

- Коефіцієнт посилення мікросхеми без зворотного зв'язку.

Для мікросхеми К140УД1А (з довідника):

;

Звідси, підсилювального каскада дорівнює:

Для отримання заданого вхідного опору (500 КОм), вхід підсилювача потрібно зашунтувати опором R3 (підключити паралельно входу). Тоді дорівнюватиме:

Вибираючи R2 = 1100 КОм (1.1 МОм)

Вихідний опір реального підсилювального каскаду завжди менше вихідного опору мікросхеми:

де - опір виходу мікросхеми (= 700 Ом).

- коефіцієнт передачі зворотного зв'язку ( ).

- коефіцієнт посилення мікросхеми без зворотного зв'язку.

Для отримання заданого вихідного опору підсилювача (1000 Ом), вихідний опір мікросхеми має дорівнювати:

Для отримання такого вихідного опору мікросхеми в вихідний ланцюг мікросхеми послідовно включаємо резистор R4:

Резистор R4 також буде захистом виходу мікросхеми від короткого замикання.

Опір навантаження проектованого підсилювача за завданням становить 500 Ом. При вихідному сигналі 1 В, струм у навантаженні буде дорівнює:

Для мікросхеми К140УД1А максимальний вихідний струм за довідником складає 3 мА, що в півтора рази перевищує розрахунковий.

Мікросхема К140УД1А живиться від двополярного стабілізованого джерела живлення напругою. Так як за завданням напруга джерела живлення , то для живлення підсилювача доцільно застосувати параметричні стабілізатори R6V1 і R7V2. Стабілітрони V1 і V2 з напругою стабілізації 12 13В і струмом стабілізації 10 20 мА. Для цього підійдуть стабілітрони КС212, КС213 або КС512, КС513.

Баластні резистори R6 і R5 при падінні напруги на них:

забезпечують струм порядку 15 мА (0.015 А) і мають опір однаковий:

2.5 Розрахунок АЦП

Вихідні дані:

Відносна похибка вимірювання г = 2%

Верхня частота смуги пропускання ОУ fв = 300;

Очікуване максимальна напруга Um = 2 В;

Середня напруга перешкод уп = 35 мкВ

Напруга сигналу на вході ОП U1 = 3 мВ

Число відведень l = 4

Розрахуємо число розрядів АЦП

2.6 Знаходження необхідного числа розрядів коду NMз умовзаданих точністю

вибираємо перший більше число розрядів nm = 6.

1.Для перевірки вибору по перешкод і шумів рівень власних шумів на вході ОП визначаємо за формулою: для розрахунку приймаємо

Рівень шуму резисторів на вході: для розрахунку приймаємо щільність шумів для металоплівкових резисторів групи.

Обчислимо середнє значення перешкод на вході каналу за формулою:

2.Визначаємо коефіцієнт посилення каналу:

Визначаємо число розрядів АЦП з урахуванням перешкод:

приймаємо nш = 3. Т. к. перешкоди і шуми великі, то необхідно вжити спеціальних заходів щодо зниження їх впливу.

Тому зробимо перерахування числа розрядів з урахуванням коефіцієнта придушення перешкод за формулою:

Приймаються кількість розрядів nш = 6.

За умовою точності потрібно 8 розрядів. К1107 ПВ2 з 8-розрядним вихідним кодом, Tпрб = 100 нс, Рпот = 2,5 Вт.

2.7 Розробка загальних параметрів багатоканальних цифрових кардіографів

1.Визначимо число дискретних вибірок m за одну секунду при цифровому перетворенні сигналу кардіограми по одному відведенню:

.

3.Визначаємо величину тимчасового інтервалу Тп на ЕКГ між виконуваними перетвореннями на одному відведенні згідно з формулою:

4.Знаходимо частоту fп задає генератора при числі відведень l = 2:

при цьому період сигналу генератора, що задає Тг знижується з ростом числа відведень l і становить:

5.Оцінимо час тпр, необхідне для виконання цифрового перетворення в однійточці ЕКГ:

де: тацп = 100 нс - час перетворення схемою АЦП;

тозу = 300 нс - час звернення до ОЗУ;

тлс = с - час перетворення логічними схемами;

де: - число ІМС логіки;

- Час затримки сигналу на одній схемі.

6.Максимальна кількість вибірок Nв цифрового перетворення за одну секунду або максимальна частота перетворення становить:

7.Максимальна частота перетворення по одному відведенню при l = 2:

Ця частота достатньо велика і перевищує обрану в необхідну частоту перетворення.



3.ЕКСПЛУТАЦІЙНИЙ РОЗДІЛ

3.1 Методи контролю та діагностики

Для підвищення надійності та безпомилковості роботи пристрою використовуються різного роду системи контролю та усунення збоїв. Існує два основних виду контролю:програмний та апаратний. Кожен з них може використовуватись як в оперативному режимі профілактичних перевірок.

Програмний контроль заснований на використанні спеціальних програм, які контролюють роботу пристрою. Цей метод поділяється на програмно-логічний та тестовий. Програмно-логічний контроль полягає в тому, що в основну робочу програму вводяться допоміжні операції, при виконанні яких отримується збиткова інформація, необхідна для пошуку та виправлення помилок. Цей контроль не потребує використання спеціального обладнання та дозволяє знаходити помилки при збоях в процесі обчислення.

Тестовий контроль призначений для перевірки роботи ЕОМ або окремих пристроїв за допомогою спеціальних тестових програм. Всі тести поділяються на налагоджуючи, перевірочні та діагностичні. Налагоджувальні тести перевіряють вірність функціонування пристроїв та блоків під час налагодження мікропроцесорних пристроїв. Такі тести використовуються для пошуку грубих помилок. Перевірочні тести використовуються для перевірки працездатності обчислювальної та цифрової техніки та для пошуку пошкоджень під час використання. Недоліком налагоджувальних та перевірочних тестів є те, що ці тести повідомляють про появу помилки, але не вказують місце знаходження. Діагностичні тести можуть знаходити помилки та локалізувати місце несправності.

Апаратний контроль та окремих пристроїв здійснюється шляхом введення у склад пристрою допоміжного контрольного обладнання, яке працює незалежно від програми. Апаратурний метод контролю забезпечує перевірку вірності роботи пристрою без зниження швидкодії. Цей метод приводить до зниження надійності пристрою або ЕОМ. З цієї причини в сучасних пристроях та ЕОМ використовується комбінований метод контролю, котрий складається з програмного та апаратного методів контролю. Для перевірки пристрою з метою визначення пошкодження можуть використовуватися відповідні випробувачі, осцилографи, вимірювальні пристрої тощо.

3.2.Технічні засоби пошуку та усунення пошкоджень пристрою динамічної оперативної пам'яті

Широке поширення знайшли прилади такі, як осцилографи, вольтметри, частотоміри, мультиметри. В таблиці 3.1 надані технічні характеристики приладів, які можуть бути застосовані при налагодженні пристрою динамічної пам'яті за допомогою апаратних засобів. Пошук та усунення пошкоджень апаратної частини пристрою можна виконувати за допомогою спеціальної пристосованої для цього сервісної техніки.

Найпоширенішими з контрольно-вимірювальних приладів залишаються осцилографи, які вимірюють амплітуду, частоту імпульсів та період. Осцилографи дають можливість побачити форму імпульсів.

3.3 Вимірювальна та сервісна апаратура

Таблиця 3.1 Вимірювальна та сервісна аппаратура

Вимірювальний прилад	Діапазонвимірювальних величин, одиниця виміру	Відносна погрішність	Вхідний опір, МОм	Споживаєма потужність, ВА
Вольтметр В7-27	1*10-3-999В 1*10-3-999мА 1-999*10-3 Ом	Не більш +5%	1 на межі 1 та 10 5 на межі100 та 1000	12
Тестер ЦЧ313Т	1*10-3-600В 1 - 600В 1*10-6 - 1500*10-3 мА 0,1-1500мА 1-500000пФ	при вимірюваннях на -І, +1,5% на ~І, +2,5%	Дляпостійного 0,02; для змінного 0,02	0,025
Частотомір Ч3-33	10Гц…3,5Гц 10мкс…10мс 0,5…1000В	+5%	0,05	45
Осцилограф С1-64	30кГц…10МГц 30Гц…30кГц	+5%	1+0,02	150

Згідно зі схемою підключаємо пристрій до вимірювальних приладів. Після того, як регулювальник впевнився, що коротке замикання на друкованій платі відсутнє, здійснюється подальше налагодження пристрою.

3.4 Характерні пошкодження та методика їх усунення

Спочатку виконується програмно-тестова перевірка пристрою. Якщо перевірка проходить успішно, то пристрій готовий до експлуатації. Якщо тест не проходить, то необхідно застосувати методику апаратного налагодження. При апаратному налагодженні можна застосувати рекомендовані електронно-вимірювальні прилади, які надані в таблиці.

Апаратне налагодження складається:

- перевірка електроживлення безпосередньо на мікросхемах пам'яті;

- перевірка шини даних за допомогою мультиметра на замикання ліній;

- аналогічним чином перевірити шину адреси та шину керування.

При виявленні пошкоджених друкованих провідників на друкованій платі, необхідно усунути пошкодження і перейти знову до тестування. Якщо тест знову не проходить, необхідно повторити апаратну перевірку елементів схеми. Апаратне налагодження та тестування відбувається в циклі до тих пір, доки тест не надасть позитивні результати.



3.5 Засоби профілактичного обслуговування пристрою

У зв'язку з тим, що пристрій потребує постійного під'єднання та роз'єднання можуть виникнути проблеми, пов'язані з фізичним зношуванням поладированого шару на контактах роз'єму, особливо, якщо, пристрій пам'яті експлуатується у виробничих умовах.

Для запобігання цього необхідно використовувати замазочні речовини, наприклад stagilon22.

Через кожні вісімнадцять місяців необхідно обслуговувати системний блок, в якому встановлено мікропроцесорну систему з пристроєм. Для обслуговування необхідно мати балончик зі стислим повітрям, за допомогою якого під тиском необхідно звільнити від пилу, який може накопичуватися у виробничих умовах експлуатації.

Крім того, при обслуговуванні пристрою може знадобитися пилосос, за допомогою якого також можна звільнити деякі ділянки системного блоку від додаткового бруду.



ВИСНОВКИ ПО ПРОЕКТУ

Цифрова обробка сигналів ( ЦОС) є базовим принципом для розробки функціональної структури сучасних багатоканальних електрокардіографів. Якість ЦГЗ значною мірою визначається якістю аналого-цифрового перетворення ( АЦП), яке, в свою чергу, значною мірою залежить від якості виділення електрокардіографічного сигналу.

Джерелом порушення підсилювача електрокардіосігнала.(УсЕКС) є біологічний об'єкт - людина, що може бути представлений еквівалентним рівнянням електричним генератором. А, як відомо, властивості будь-якого електричного генератора визначаються характером зміни ЕДС у часі і внутрішньому опорі.

Електрокардіосігнал є частиною ЕДС серця, вимірюваної на поверхні тіла за допомогою електродів, розташованих певним чином. Закон зміни ЕКС у часі може вважатися квазіперіодичні з періодом кардіокомплексів 0,1 - 3 с. Мінімальне значення відповідає фібриляції шлуночків, а максимальне - блокада серця. Форма еквівалентного кардіокомплекса близька до трикутної з амплітудою, що лежить у діапазоні 0 - 5 мВ. Смуга прийнятих кардіокомплексом частот охоплює діапазон від 0,05 до 800 Гц.

У ході розрахунку функціональних вузлів кардіографа було встановлено число розрядів АЦП = 6

Коефіцієнт посилення каналу = 667

Час виконання цифрового перетворення в одній точці = 0,9 • 10-6 сек.

Загальний обсяг пам'яті за всіма відведенням = 64.8 Кбіт.



СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Є.Я. Швець, Н.Г. Сидоренко. Методичні вказівки до виконання курсового проекту "Розрахунок функціональних вузлів електрокардіографів " з дисципліни Цифрова схемотехніка. - З. 2002.

2. В.В. Мурашко, А.В. Скрутінскій. Електрокардіографія - М. 1987.

3. Цифрові та аналогові інтегральні мікросхеми. Довідник. М. 1990.

4. Ю.С. Забродін. Промислова електроніка - М. 1982.

5. Клінічна електрокардіографія. 2001.

Размещено на Allbest.ru

...