Генератор для контролю працездатності електрокардіографів

Прилад належить до галузі медичної техніки. Може бути застосовано під час експлуатації, технічного обслуговування та ремонту електрокардіографів будь-якої моделі, а також для перевірки працездатності. Під час експлуатації і технічного супроводження електрокардіографи потребують перевірки технічного стану та регулювання. Для того щоби впевнитись у вірній роботі електрокардіографу - на його вхід необхідно подати тестовий сигнал з відомими параметрами, приближенный до параметрів електрокардіосигналу і по його стану на виході реєстратора робити висновки про якість праці апарата. Для перевірки електрокардіографа на його вхід необхідно подати електричний сигнал з наступними характеристиками: форма сигналу повинна являти собою прямокутні імпульси з різкими фронтами і спадами, частота імпульсів повинна складати 1Гц, амплітуда - 1мВ. Для цього застосовують промислові вимірювальні генератори низької частоти з можливістю одержання на виході сигналу 1Гц. Для одержання необхідної амплітуди збирається відповідний дільник напруги. Підключається електрокардіограф до такого джерела сигналу по черзі кожне із відведень окремо. Така схема дозволяє досліджувати тільки: - стан одного із кабелю відведень - чутливість підсилювача - стан комутатора відведень. Використання такої схеми можливо тільки в умовах стаціонарної ремонтної лабораторії і не дає можливості перевірки функціонування автоматичного режиму електрокардіографа. Генератор для контролю працездатності електрокардіографів повинен дозволяти провести вимірювання та регулювання наступних параметрів електрокардіографів: - стан кабелів відведень та комутатора відведень; - проходження зовнішнього калібрувального сигналу одночасно по всім відведенням; - чутливість підсилювача; - швидкість носія запису; Для цього прилад на виході повинен генерувати калібрувальний сигнал - прямокутні імпульси з різкими фронтами та спадами, частота імпульсів повинна складати 1Гц, амплітуда - 1мВ. В складі приладу повинен бути генератор прямокутних імпульсів частотою 1Гц, прилад повинен забезпечити амплітуду ви хідного сигналу 1мВ, мати гнізда для одночасного підключення усіх штирів кабелю відведень. Живлення приладу повинно здійснюватися від стабілізованого блока живлення, який дозволяє працювати як від мережі, так і від автономного джерела. Прилад повинен мати малі габаритні розміри та бути зручним в експлуатації. Генератор для контролю працездатності електрокардіографів дозволяє провести вимірювання більшого числа параметрів електрокардіографів, а власне: - проходження зовнішнього калібрувального сигналу одночасно по всім відведенням; - чутливість підсилювача; - швидкість носія запису; Прилад придатний для діагностики сучасних апаратів. Генератор для контролю працездатності електрокардіографів дозволяє провести вимірювання та регулювання основних параметрів апарату за допомогою одного портативного приладу безпосередньо на території лікувальних закладів при діагностування та відновленні працездатності діагностичного медичного обладнання. Фігура 1 - Структурна схема генератора для контролю працездатності електрокардіографів. На фігурі зображено основні блоки приладу та показана взаємодія між ними. Фігура 2 - Принципіальна електрична схема приладу. На фігурі зображено усі компоненти, які входять до складу приладу та електричний зв'язок між ними. Фігура 3 - С хема підключення приладу та електрокардіографа. Зображено підключення кабелю пацієнта (відведень) електрокардіографа до приладу. Для отримання калібрувального сигналу напруги у вигляді прямокутних імпульсів з високо стабілізованою частотою 1Гц та амплітудою 1мВ розроблена структурна схема генератора калібрувальних імпульсів (фігура 1), включно наступні блоки: 1. Блок живлення 220/9В; 2. Стабілізатор напруги 5В; 3. Генератор прямокутних імпульсів; 4. Дільник напруги; 5. Блок підключення кабелю відведень. Блок живлення слугує для подачі живлення стабілізованої напруги на усі елементи схеми приладу. Живлення передбачає як від мережі 220В частотою 50Гц, так і від гальванічного елементу типа «Крона» постійного току напругою 9В. Блок живлення.забезпечує зниження напруги мережі з 220В до 9В, з послідуючим випрямленням, згладжуванням пульсацій та фільтрації перешкод, при напрузі пульсацій на виході блока живлення не більше 20мВ. Сумарний струм споживання приладу не перевищує величини 300мА. при напрузі 5В. При розробці блока живлення використана класична мостова схема випрямлення перемінного струму і компенсаційна схема стабілізації вихідної напруги. Пониження напруги мережі до потрібної величини забезпечує понижуючий трансформатор з 220 до 9 вольт. При використанні живлення від мережі передбачена блокування підключення гальванічного елемента. Стабілізатор необхідний для отримання стабільної напруги живлення (+5В) та забезпечення надійної праці мікросхеми генератора імпульсів. Для створення стабілізатора напруги - використовуємо інтегральну мікросхему L7805. Вона являє собою компенсаційний стабілізатор напруги, забезпечений захистом від коротких замикань у вихідних ланцюгах та тепловим захистом. У даному блоці передбачена індикація ввімкнення приладу та тумблер ввімкнення схеми генератора. Генератор прямокутних імпульсів являє собою основний блок приладу, він створює прямокутні імпульси з різкими фронтами - частотою 1Гц. Генератор забезпечує високу стабільність частоти імпульсів та задану форму сигналу. Для розробки генератора прямокутних імпульсів використана мікросхема К176ИЕ12, вона має необхідні для будування задаючого генератора елементи і дозволяє провести ділення задаючої частоти 32768 - до 1Гц. До її складу входять кварцовий генератор з зовнішнім кварцовим резонатором частотою 32768Гц та два дільника частоти: СТ2 на 32768 и СТ60 на 60. При підключенні до мікросхеми кварцового резонатора, вона забезпечує вихід частот 32768, 1024, 128,2,1Гц. Такий варіант отримання необхідної частоти забезпечує не тільки високу стабільність, але й виключає необхідність у регулюванні елементів. Дільник напруги забезпечує зниження амплітуди вихідного сигналу до величини необхідної для подачі на вхід електрокардіографа. Формує прямокутний імпульс амплітудою 1мВ. Вихідна амплітуда сигналу генератора становить 5В, а напруга, котру необхідно получити на виході приладу 1мВ. Для цього використані резистори величиною 5Ом і відповідно 25кОм, при цьому використовується регулювальній резистор, щоб забезпечити точну настройку амплітуди ви хідного сигналу приладу. Блок підключення кабелю відведень дозволяє одночасно підключити до приладу всі відведення кабелю та забезпечує одночасну подачу на всі входи електрокардіографа калібрувального сигналу. Це забезпечує швидку перевірку стану усього кабелю відведень, а також дає можливість працювати з сучасними електрокардіографами, в котрих можливі автоматичні режими праці (автоматичне підключення запису сигналу з кожного відведення). Блок забезпечує надійний контакт штирів кабелю відведень з вихідними гніздами приладу. Конструктивно прилад виконується у ви гляді корпуса із діелектричного матеріалу (електротехнічної пластмаси). Блок живлення виготовляється у вигляді окремого вузла, при використанні сітьової мережі, підключається до основного приладу за допомогою кабелю. В приладі передбачено відключення гальванічного елемента та індикація живлення генератора. Основні елементи електричної схеми розміщуються на печатній платі. На передній панелі приладу знаходяться гнізда для підключення штирів кабелю відведень, індикатор живлення та тумблер включення генератора. До складу загальної принципової електричної схеми приладу (фігура 2) входять усі описані раніше блоки: - Стабілізатор напруги 5В - Генератор прямокутних імпульсів - Дільник напруги - Блок підключення кабелю відведень - Блок живлення 220/9В; Стабілізатор напруги +5В складається із: 1. X1.2 - гніздо підключення блоку живлення до приладу з блокуванням включення гальванічного елементу (батарея GB1) - SA1; 2. SA2 - кнопка включення генератора; 3. С3 - фільтруючий конденсатор; 4. DD3 - інтегральний стабілізатор L7805; 5. С4 - згладжуючий фільтр; 6. VD5 - світлодіод індикації включення генератора с резистором R3, який забезпечує режим роботи світло діода. Генератор прямокутних імпульсів частотою 1Гц зібраний на: 1. DD2 - мікросхемі К176ИЕ12; 2. ZQ1 - кварцовий резонатор; 3. R4, R5, R6 - резистори, забезпечуючи режим роботи задаючого генератора; 4. С5-С8 - конденсатори для грубої та точної настройки частоти задаючого генератора. Дільник складається із резисторів R1 и R2. Гнізда X1-X10 необхідні для підключення кабелю відведень електрокардіографа. Блок живлення являється окремим вузлом і підключається при необхідності з приладом кабелем, на якому передбачений штекер X11. При розробці приладу для формування прямокутних імпульсів частотою 1Гц високої стабільності, використовується мікросхема К176ИЕ12 У схемі приладу використовується: задаючий генератор мікросхеми К176ИЕ12 та дільник частоти, який дозволяє отримати ділення частоти задаючого генератора на 32768. Так як жоден із входів мікросхеми не може бути залишеним не підключеним, навіть якщо логічний елемент у схемі не використовується, а в даному випадку використовуються не усі елементи мікросхеми - частина мікросхеми, яка забезпечує ділення частоти на 60 не використовується, тому вхід R вивід 9 необхідно підключити до +5В блока живлення. А вхід R вивід 5 підключити на загальний провід (негативний потенціал блока живлення) що забезпечує роботу потрібного дільника. Вхід С під’єднується з виходом S1 вивід 4 з вихідним сигналом 1Гц. Позитивний потенціал блока живлення підключається до виводу 16 +U, а вивід 8 на загальний провід. Вихід К вивід 14 слугує для контролю частоти при настройці задаючого кварцового генератора. Вихідна амплітуда сигналу генератора складає 5В, а напруга, котру необхідно отримати на виході приладу 1мВ, знімається з дільника напруги і подається на блок підключення кабелю відведень, дозволяючий одночасно підключити до приладу усі відведення кабелю і забезпечити одночасну подачу на всі входи електрокардіографа калібрувального сигналу. Для того щоб перевірити працездатність електрокардіографу за допомогою розробленого приладу необхідно підключити кабель відведень до приладу по схемі показаній на фігурі 3. Після збирання схеми можна приступати до перевірки електрокардіографа.