摘要:本文主要介绍了一种适应于临床医师使用的可以用于诊断心脏疾病的仪器。该仪器将普通听诊器与无线发射机有机结合在一起,使医生不在病人身边时,也可以实时监测,并且具有低功耗、使用简便、便于携带等优点。
关键词:无线 调频 心音
正文:
听诊器(stethoscope)是临床医师必备的诊断设备,通常用来诊断心肺疾病。但是普通听诊器只有医生在病人旁边时才可以进行诊断,有一定的局限性,而且不大可能进行长时间监测。
本文讨论的是一种无线心音发射模块,通过无线发射的方式,使医生不在旁边时也能进行实时监测。如果在配合上其他外围电路,则可以实现智能化,如心音实时显示、存储、监视等。
设计指标:发射机工作频率为FM 88-108MHz,
发射机稳定度为常温下+200Hz/小时
发射机频率温度稳定度+250KHz/10度
电源电压:DC 1.5伏
整机耗电:<3Ma
接收范围:室内30-50米,室外 100米
电路原理图:如下
第一级 第二级 第三级
系统工作原理方框图如下:
传感器 |
调制电路 |
高频放大 |
天线 |
第一级电路
C1为退耦电容,对电源进行滤波,可以使电源的高频内阻降低。话筒MIC可以采集外界的声音信号,这里我们用的是驻极体小话筒,灵敏度非常高,可以采集微弱的声音,同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作,电阻R1可以提供一定的直流偏压,R1的阻值越大,话筒采集声音的灵敏度越弱。电阻越小话筒的灵敏度越高,话筒采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极。C2为钽电容。
第二级电路 振荡兼调频级
高频三极管T1和电容C4、C5、C6组成 一个电容三点式的振荡器,电路如右。三极管集
电极的负载C4、L1组成一个谐振器,产生等幅波。谐振频率就是调频话筒的发射频率,根据图中元件的参数发射频率可以在88~108MHZ之间,正好覆盖调频收音机的接收频率,通过调整L1的数值(拉伸或者压缩线圈L1)可以方便地改变发射频率,避开调频电台。信号通过L1和L2的紧耦合传到下一级。
R3是T1的基极偏置电阻,给三极管提供一定的基极电流,使T1工作在放大区,R4是直流反馈电阻,起到稳定三极管工作点的作用
这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的,当声音电压信号加到三极管的基极上时,三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化,同时使三极管的发射频率发生变化,实现频率调制。
第三级电路 高频放大级—丙类功率放大器
通过L1和L2的紧耦合,变化的振荡波信号送到T2,进行功率放大后通过C10的耦合从天线向空中发射。为了使天线能正确的发射信号,要求天线的长度与发射信号的波长可比拟。本系统中信号的频率为88-108MHz,所以L天线≈λ/4=C/(4*f)<3.0*108/(4*108)<75cm
所以本系统中采用75cm的软导线作为发射天线
制作过程: 元件清单如下:
C1 |
瓷介1000pf |
C5 |
瓷介10p |
C9 |
瓷介10pf |
R3 |
27K |
L1 |
8T |
驻极体话筒 |
C2 |
钽电容5u |
C6 |
瓷介51pf |
C10 |
瓷介51pf |
R4 |
150 |
L2 |
3T |
75cm天线 |
C3 |
瓷介1000pf |
C7 |
瓷介1000pf |
R1 |
2.5K |
R5 |
33K |
L3 |
14T |
开关一个 |
C4 |
瓷介24pf |
C8 |
瓷介1000pf |
R2 |
620 |
R6 |
150 |
T1/T2 |
9018 |
导线若干 |
一、制板步骤:
1、 用砂布将敷铜板四周打磨光滑。
2、 用橡皮擦擦除铜箔表面氧化层。
3、 用记号笔将设计好的图画在铜面上(需反复涂4-5遍)。
4、 待水干后,将板浸入三氯化铁溶液中进行腐蚀。
5、 将腐蚀好的板用清水冲洗干净。
6、 用棉花沾酒精清洗板。
7、 在铜箔上涂上一层松香酒精保护液。
8、 晾干后钻孔。
二、组装
1.自制线圈L1、L2、L3
L1用细漆包线,在直径为3毫米的圆珠笔芯上平绕8圈,L2以同样的方法平绕6圈,L3平绕14圈,绕好后在线圈的两端引 线处刮去油漆以便上锡。如右:
2.将各元件的引线刮净、上锡待用,装配各元件时,引脚 要尽量短,元件贴近电路板。
3.装焊电阻。
4.装焊C2,引线有正、负极不要搞错,装焊其他电容。
5.装三极管T1、T2。三极管e、b、c线不能弄错。正面向人,从左到右为E、B、C。
6.装焊L1、L2、L3,最后装焊话简,话筒的引线有极性,跟外壳相边的一端为地,不能装错。装焊完话筒之后,再用医用胶布将听诊头绕上去。
7.将一段长75厘米左右的软线作为天线焊在电路板的C10处。仔细核对电路图,确认无误后接上电源。
三、调试
打开调频收音机,把无线话筒靠近收音机,在88—108MH2范围内收听,若收听不到,调整L1、L2的稀疏程度,直到收音机传出尖叫声。调整时应避开当地广播电台的接收位置。收到信号后逐渐拉大距离继续调整L2,直到声音响亮清晰为止。
电路调试好后,测试的数据如下:
话筒对地电压: 1V
话筒电流: 0.2mA
整机电流: 2.8mA
T1管: Vbe1=0.56V
Ve1=0.21v
Ic1=1.1mA
T2管: Vbe2=0.5V
Ve2=0.28V
Ic2=1.7Ma
本电路经过测试,在室内接收距离可达30米,基本满足要求,整机性能良好。
参考文献:
[1].谢嘉奎 主编 《电子线路 非线性部分(第四版)》 高等教育出版社
2000年5月第4版
[2].张肃文 陆兆熊 编 《高频电子线路(第三版)》 高等教育出版社