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最新技術(shù)分享:脈搏測量電路設(shè)計

發(fā)布時間:2015-02-01 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】脈搏測量屬于檢測有無脈博的測量,有脈搏時遮擋光線,無脈搏時透光強,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量電路設(shè)計原理,供大家參考學(xué)習(xí)。
 
用于體育測量用的脈搏測量大致有指脈和耳脈二種方式。這二種測量方式各有優(yōu)缺點,指脈測量比較方便、簡單,但因為手指上的汗腺較多,指夾常年使用,污染可能會使測量靈敏度下降;耳脈測量比較干凈,傳感器使用環(huán)境污染少,容易維護。但因耳脈較弱,尤其是當(dāng)季節(jié)變化時,所測信號受環(huán)境溫度影響明顯,造成測量結(jié)果不準確。
  
脈搏信號的拾取
  
脈搏信號拾取電路如圖1所示,IClA接為單位 增益緩沖器以產(chǎn)生2.5V的基準電壓。
脈搏信號的拾取
紅外接收二極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能,單個二極管能產(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過大,通過紅外發(fā)射二極管的電流偏小,BPW83型紅外接收二極管無法區(qū)別有脈搏和無脈搏時的信號。反之,R0過小,通過的電流偏大,紅外接收二極管也不能準確地辨別有脈搏和無脈搏時的信號。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,IC1B的反相輸入端電位大于同相輸入端電位,Vi為“O”。當(dāng)手指處于測量位置時,會出現(xiàn)二種情況:一是無脈期。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的暗電流會造成Vi電位略低于2.5 V。二是有脈期。當(dāng)有跳動的脈搏時,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,所謂脈搏信號的拾取實際上是通過紅外接收二極管,在有脈和無脈時暗電流的微弱變化,再經(jīng)過IClB的放大而得到的。所拾取的信號為2μV左右的電壓信號。
  
信號的放大電路設(shè)計
  
按人體脈搏在運動后最高跳動次數(shù)達240次/分計算來設(shè)計低通放大器,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。
信號的放大電路設(shè)計
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二級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。采用二級放大,零點漂移不很明顯,在O.1 V左右。所以將比較器的閾值電壓設(shè)計成O.25 V,以確保濾除干擾信號。采用比較器的好處是能有效地克服零點漂移所造成的影響,提高測量的準確性。
波形整形電路設(shè)計
波形整形電路設(shè)計
  
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也組成一個單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器,脈寬為240ms。D2、Dl和T3等組成一個或非門,只有C,E兩點均為低電平時,信號放大器整機輸出才是高電平。設(shè)計這個電路的目的是為了在輸出端輸出一個窄脈沖,并且要在由R13和C07決定的時間內(nèi)任何信號都不會干擾輸出。 R23和C21充電時間的長短決定了計數(shù)脈沖的寬度,一般不希望它太寬。波形整形時序如圖5所示。
波形整形電路設(shè)計
當(dāng)該放大器用于集群脈搏測量儀時,一定要注意不同信號通道之間的相互影響,建議把各個放大器的電源分開。此外,測量通道需要一個開關(guān)電路,當(dāng)指夾懸
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