Проектирование электронного медицинского термометра

Проектируемый прибор- электронный медицинский термометр, в простонародье градусник. Необходим для точного измерения температуры человеческого организма и дальнейшей постановки правильного диагноза. Среди методов выявления бытовой инфекции (простуда, грипп, ОРВИ и т.п.) измерение температуры тела является первоочередным методом.

Технические требования.

Измерительный диапазон от 35 до 45 градусов Цельсия.

Точность 0,1 градуса.

Диапазон температуры хранения от 15ти до 40 градусов Цельсия.

Анализ технических требований на проектируемое устройство.

Описание структурной схемы.

Структурная схема платы датчиков входного блока представлена на чертеже. Схема содержит:

· Вторичный источник питания;

· Датчик температуры;

· Усилитель;

· Аналого-цифровой проебразователь;

· Дешифратор;

· Семисегментный индикатор - 3 шт;

Обоснование структурной схемы

· Для питания активных элементов цепи нам необходим вторичный источник питания, так как без напряжения питания они не работают.

· Так как мы проектируем прибор, измеряющий температуру нам необходим датчик температуры. В данной работе мы используем терморезистор, который изменяет своё сопротивление в зависимости от своей температуры. Если подать на него напряжение, то ток, проходящий через резистор будет изменяться обратно пропорционально его сопротивлению, которое в свою очередь будет зависеть от температуры. Следовательно ток в цепи будет функцией температуры резистора - датчик температуры.

· Далее сигнал идущий от датчика необходимо будет усилить и преобразовать в цифровое значение.

· Следующий затем в структурной цепи шифратор преобразует соответствующее цифровое значение для каждой температуры в цифровое значение, вызывающее на индикаторе изменение цвета соответствующих сегментов.

Обоснование конкретных элементов электрической схемы.

В качестве датчика температуры будем использовать терморезистор (резистор, изменяющий свое сопротивление в зависимости от температуры). Лучше всего нам подойдёт Резистор СТ3-19-2,2к.

Полупроводниковые терморезисторы

Источник информации: Зайцев Ю. В. Полупроводниковые резисторы.-М. Энергия, 1969. - 48 с.; ил.

КМТ-1

СТ3-19

Тип резистора

КМТ-1

СТ3-19

Максимальная мощность рассеяния, Вт

0,6

0,045

Диапазон номинальных сопротивлений по ряду Е24 при 200 С, кОм

1-220

2,2 10 15

Интервал рабочих температур, 0 С

-60 +125

-90 +125

Температурный Коэффициент Сопротивления, %Rном / 0 С

4,2-8,4

3,4 - 4,5

Коэффициент рассеяния, мВт / 0С

6

0,5

Постоянная времени не более, с

85

3

Масса не более г

1,0

0,25

Пример обозначения: Резистор СТ3-19-2,2к

Преимущества Терморезистора СТ№-19 заключаются в том, что:

. Он покрыт стеклом и благодаря этому защищен от коррозии.

. У него меньший размер, а значит ему потребуется меньше времени чтобы нагреться до нужной температуры.

. Его контакты направлены в одну сторону.

Далее нам нам необходим в мостовой схеме переменный резистор, с помощью которого можно было бы откалибровать мост.

Возьмём резистор СП5-2.

Резисторы подстроечные многооборотные проволочные с круговым перемещением подвижной системы, для печатного монтажа, редназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока.

Тип резистора

СП5-2

Номинальная мощность рассеяния, Вт

0,5

Диапазон номинальных сопротивлений по ряду Е6 с допусками ± 5%, ± 10% Ом

3,3-47Ч103

Предельное рабочее напряжение постоянного и переменного тока В

250

Масса не более г

1,8

Он подходит по диапазону номинальных сопротивлений.

Сигнал, идущий с датчика необходимо усилить, чтобы в дальнейшем с ним работать.

В качестве усилителя аналогового сигнала возьмём дифференциальный (т.к. в условиях конкретной схемы необходимо усиливать разность напряжений, см. разбор принципиальной схемы) операционный (т.к. нам необходимо усиливать постоянное напряжение) усилитель.

Нам подойдёт усилитель К140УД17.

Прецизионный операционный усилитель с малым напряжением смещения и высоким коэффициентом усиления. Частотная коррекция внутренняя. Может работать в диапазоне напряжений питания 3...18 В. Тип корпуса - металлостеклянный, круглый, 8 выводов.

Для того чтобы работать с сигналом только усилить его мало, его необходимо еще перевести в цифровую форму. Для этого используем Аналогово-Цифровой Преобразователь (АЦП).

Подбираем по Uпит, габаритам и кол-ву разрядов.

Микросхема К572ПВ3 Микромощный 8-разрядный АЦП последовательных приближений, сопрягаемый с микропроцессорными устройствами. Цифровые выходы преобразователя допускают прямое подключение к входным портам и шине данных МП. Число выходных разрядов 8 Время преобразования 7,5 мкселинейность квантов 0,5 Напряжение питания 5 В Потребляемая мощность 25 мВт Тип корпуса - Керамический, прямоугольный, 22 вывода.

Для работы АЦП нам нужен будет Генератор Импульсов. В нашей схеме он сделан на логических элементах

Логические элементы.

К155ТЛ2 - шесть логических элементов НЕ с характеристикой триггера Шмита. Используется в схеме для создания генератора прямоугольных импульсов.

К561ЛЕ6 - два логических элемента 4ИЛИ-НЕ. Используется в схемах А типа.

К561ЛА7 - четыре логических элемента 2И-НЕ. Используется в схемах А типа.

После преобразования аналогового сигнала в цифровой в АЦП, нам необходимо присвоить каждому двоичному значению температуры двоичное значение вызывающее загорание определенных сегментов на индикаторах. Это возможно с помощью дешифратора.Дешифратор состоит из 3ех запоминающих устройств (по одному на индикатор)

Запоминающее устройство Микросхема КР556РТ5 Организация 512 слов Ч 8 разрядов Напряжение питания 5 В ± 5% Потребляемая мощность 1000 мВт Тип выхода - Открытый коллектор Совместимость по входу и выходу - ТТЛ Исходное состояние - 1 Тип корпуса - Пластмассовый, прямоугольный, 24 вывода

Достаточное количество входов и выходов и организация

Выходы дешифратора подсоединены к схеме А, которая работает на логических элементах, описанных выше. Для нормального функционирования схемы А также необходим Т-триггер.

К561ТМ2 - два триггера D типа. Сделаем из одного из этих D-триггеров Т-триггер, для этого необходимо заземлить все входы, кроме С1.

Наш Ж-К индикатор должен показывать минимум 3 цифры и запятую перед единичным разрядом. Этим требованиям удовлетворяет Ж-К индикатор ИЖЦ5-4/8.

    Еще статьи по теме

    Проектирование сети беспроводной связи WiMAX стандарта IEEE 802.16e для сельского населенного пункта
    Темой дипломного проекта является проектирование сети беспроводной связи WiMAX стандарта IEEE 802.16e для сельского населенного пункта. Системы беспроводной передачи информации существует столько же, сколько и сама ч ...

    Проектирование цифрового устройства
    В настоящее время в нашей жизни появляется все больше и больше цифровых устройств, которые выполняют достаточно широкий ряд функций. Эти устройства - калькуляторы, программаторы, различные счетчики сигнало ...

    Главное меню

    © 2018 / www.techsolid.ru