最新展示脈搏測量電路設計原理

　　脈搏測量屬于檢測有無(wú)脈博的測量，有脈搏時(shí)遮擋光線(xiàn)，無(wú)脈搏時(shí)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。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(diǎn)，指脈測量比較方便、簡(jiǎn)單，但因為手指上的汗腺較多，指夾常年使用，污染可能會(huì )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，尤其是當季節變化時(shí)，所測信號受環(huán)境溫度影響明顯，造成測量結果不準確。

　　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。

　　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(＄0.3780)型紅外接收二極管和IR333(＄0.0630)型紅外發(fā)射二極管工作波長(cháng)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(＄0.3780)型紅外接收二極管無(wú)法區別有脈搏和無(wú)脈搏時(shí)的信號。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確地辨別有脈搏和無(wú)脈搏時(shí)的信號。當紅外發(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”。當手指處于測量位置時(shí)，會(huì )出現二種情況：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lμA的暗電流會(huì )造成Vi電位略低于2.5 V。二是有脈期。當有跳動(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。所拾取的信號為2μV左右的電壓信號。

　　信號的放大電路設計

　　按人體脈搏在運動(dòng)后最高跳動(dòng)次數達240次/分計算來(lái)設計低通放大器，它由IC2A和C04等組成，如圖2所示。轉折頻率由R07、C04、R08和C05決定，放大倍數由R08和R06的比值決定。

　　二級放大器兼比較器如圖3所示。Rpll用以調整系統的放大倍數，C06用以防止放大器自激。采用二級放大，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(diǎn)漂移所造成的影響，提高測量的準確性。

　　波形整形電路設計

　　波形整形電路如圖4所示，IC3A是CD4528型單穩態(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)，信號放大器整機輸出才是高電平。設計這個(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)間內任何信號都不會(huì )干擾輸出。 R23和C21充電時(shí)間的長(cháng)短決定了計數脈沖的寬度，一般不希望它太寬。波形整形時(shí)序如圖5所示。

　　當該放大器用于集群脈搏測量?jì)x時(shí)，一定要注意不同信號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，測量通道需要一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，當指夾懸空時(shí)，這個(gè)開(kāi)關(guān)電路關(guān)閉單穩態(tài)電路，切斷信號通路，防止亂計。