Ацп для реографічних досліджень - системний аналіз церебрального кровообігу людини
Аналого-цифровий перетворювач (АЦП) для реографічних досліджень.
У зв`язку із значним інтересом, виявленим до розробленого нами аналого-цифровому перетворювача з боку ряду фахівців фізіологів і лікарів функціональної діагностики нижче представлені принципова схема пристрою і опис його роботи.
Принципова схема АЦП наведена на рис. 2. Прилад дуже простий. Функціонально він складається з трьох частин: программоуправляемий комутатор аналогових сигналів (мікросхема DA1 КР590КН6), масштабуючий операційний підсилювач (мікросхема DA2 КР140УД708, резистори R9, R10, R11) і власне АЦП (мікросхема DA3 К1113ПВ1).
Джерела аналогового сигналу (їх число може доходити до 8) підключаються до аналогових входів комутатора DA1 (висновки 4-7, 9-12) через потенціометри R1 - R8 (на Рис. 2. для спрощення накреслення схеми зображений один потенціометр R1, інші сім підключаються аналогічно). Потенціометри необхідні для роздільного регулювання рівня вхідного сигналу по кожному аналоговому входу АЦП.
З виходу комутатора (висновок 8 DA1) сигнал подається на неінвертуючий вхід операційного підсилювача (ОУ) DA2 (висновок 3). Коефіцієнт посилення (до 20) визначається співвідношенням опорів R9 і R10. За допомогою підлаштування резистора R9 можна змінювати посилення (чутливість) АЦП одночасно по всіх каналах. Резистор R11 служить для підстроювання &ldquo-нульовий&rdquo- лінії АЦП при записі реограмм. При відсутності сигналу на входах АЦП її рівень (при графічної реєстрації інформації на дисплеї ЕОМ) повинен складати 127-128 дискрет по вертикалі.
З виходу DA2 (вивід 6) сигнал надходить на вхід DA3 (висновок 13), перетворюється в паралельний восьмирозрядний код і в цій формі може бути лічений з цифрових виходів DA3 (висновки 9-2, причому висновок 9 відповідає старшому розряду коду, висновок 2 - молодшого розряду). Для підвищення надійності пристрою і узгодження електричних характеристик АЦП і порту введення інформації ЕОМ цифрові виходи схеми захищені буферними елементами DD2 - DD5 і транзисторними ключами VT1-VT9. З метою спрощення накреслення схеми на Рис. 2. зображений буферний елемент одного - старшого розряду (DD2.2 - DD2.3, VT1, R12). Решта 7 буферів мають аналогічну схему. Мікросхема К1113ПВ1 має окремий вихід сигналу &ldquo-закінчення циклу перетворення інформації&rdquo- (висновок 17 DA3). Цей сигнал можна використовувати для оптимізації швидкодії АЦП. У цьому випадку висновок 17 підключається до порту введення інформації через буфер DD5.1 - DD5.2, VT9, R20. Даний канал зв`язку з ЕОМ можна не використовувати.
Управління вибором аналогового каналу здійснюється Трехразрядное кодом, що генеруються ЕОМ. Сигнали управління вибором каналу надходять на входи комутатора DA1 (висновки 1,15,16) через захисні буферні елементи DD1.1 - DD1.6. Управління запуском АЦП здійснюється через буфер-інвертор DD2.1.
Протокол роботи АЦП. Протокол роботи АЦП необхідно реалізувати у вигляді особливої підпрограми-драйвера, написаної на мові &ldquo-АС
СЕМБЛЕР&rdquo- і &rdquo-вбудованою&rdquo- в основну програму аналізу реографической інформації, виконану на мові &ldquo-ПАСКАЛЬ&rdquo- або &ldquo-СІ&rdquo-.
На входи вибору каналу (висновки 1,15,16 DA1) від ЕОМ подається паралельний трьохрозрядний код вибору джерела аналогового сигналу (наприклад, &ldquo-000&rdquo-, для селекції 1 -го аналогового входу АЦП). Через не менше 1мкс (цей час необхідний для перемикання комутатора з урахуванням інерційності КР590КН6) на висновок 11 DA3 подається короткий імпульс (2-3мкс) позитивної полярності (на буфер DD2.1 необхідно подавати негативний імпульс так як він інвертує сигнал). По передньому фронту імпульсу відбувається стирання попередньої інформації на цифрових виходах DA3, а по задньому фронту - здійснюється запуск циклу аналого-цифрового перетворення. Через 30мкс на виведення 17 DA3 з`явиться позитивний сигнал &ldquo-закінчення перетворення&rdquo- і інформація у вигляді восьмирозрядного коду надійде на виходи АЦП (висновки 9-2 DA3). Інформацію необхідно вважати, після чого вибрати наступний аналоговий канал (наприклад, &ldquo-001&rdquo-, для 2-го каналу) і по закінченні 1мкс знову &ldquo-обнулити&rdquo- і &ldquo-запустити&rdquo- АЦП. Через 30мкс повторно зчитати інформацію і т.д. Послідовно опитавши всі канали з 1-го по 8-й, знову повернутися до 1-му каналу. Таким чином програма управління АЦП є циклічною і реалізація її на мові &ldquo-асемблер&rdquo- не складна. сигнал &ldquo-закінчення перетворення&rdquo- в принципі можна не використовувати. При цьому необхідно пам`ятати, що після запуску АЦП слід очікувати не менш 30мкс закінчення перетворення, лише після цього інформацію можна вважати.
Підключення АЦП до ЕОМ. Підключення приладу здійснюється за допомогою стандартного кабелю принтера &ldquo-EPSON&rdquo- з 25 штирьковим роз`ємом для з`єднання з LPT-портом ЕОМ. В реалізованої нами системі АЦП підключається до порту LPT1 за адресою 378Н (адреса задається програмно і може бути іншим). сигнали &ldquo-вибір каналу&rdquo- знімаються з 14, 16, 17штирьков роз`єму. сигнал &ldquo-запуск перетворення&rdquo- - з 1 штирі.
Мал. 2. Принципова схема аналого-цифрового перетворювача. (Опис приведено в тексті.)
Мал. 3. Принципова схема інтегрального стабілізатора напруги для аналого-цифрового перетворювача. (Опис приведено в тексті.)
Сигнали цифрової інформації з АЦП надходять в ЕОМ по 8 лініях на 9-2 штирі роз`єму (відповідно, 9 - старший розряд, 2 - молодший).
Порт LPT необхідно конфігурувати для двонаправленого обміну інформацією, інакше ЕОМ не сприйматиме сигнал АЦП. У нашій ЕОМ (IBM PC AT 386) успішно застосовувався адаптер вводу-виводу (&ldquo-карта&rdquo- принтера або &ldquo-мультикарта&rdquo-) &ldquo-Winbond&rdquo- Подібну карту можна використовувати і в сучасних ЕОМ класу &ldquo-Pentium&rdquo- так як власний порт принтера в ЕОМ &ldquo-Pentium&rdquo- найчастіше є односпрямованим.
Джерело живлення АЦП. На наш погляд найбільш доцільне застосування джерел живлення, виконаних на регульованих інтегральних стабілізаторах напруги КР142ЕН12А (позитивні напруги +5 В і +15 В) і КР142ЕН18А (негативна напруга - 15В). Можлива схема стабілізатора представлена на рис. 3. Резистори R2, R4, R5 використовуються для регулювання вихідної напруги тільки під час налаштування джерела живлення. Налаштування джерела живлення необхідно проводити на еквівалентах навантаження (резистори 100 Ом, 2Вт), підключених до виходів стабілізатора замість АЦП. Налаштування проводиться під контролем напруг за допомогою цифрового вольтметра.
Електроенергію для роботи інтегрального стабілізатора отримують від понижуючого мережевого трансформатора має вихідні напруги вторинних обмоток 18-30В з двухполуперіодним випрямлячами, які виконуються за загальноприйнятими схемами.
Можливе харчування АЦП від стабілізатора реографа Р4-02, який має всі необхідні напруги і достатній запас потужності. Однак при цьому можуть виникнути взаємні перешкоди роботі реографа і АЦП, що поширюються по ланцюгах живлення приладів.
