Схема измерения тока

Измерение тока протекающего в цепи пациента будем проводить при помощи измерительного резистора R15, пикового детектора на высокочастотном диоде VD1, C7 и дифференциального усилителя собранного на ОУ DA1. Ток, протекающий через пациента, будет создавать падение напряжения на измерительном резисторе R15 = 1 кОм. Номинал резистора R15 выбираем, исходя из условия регистрации тока 1мА и выше. При амплитуде 1мА амплитуда положительных импульсов составит 0,6 мА.

При R15 = 1 кОм падение напряжения составит 0,6В, которое откроет VD1. Рассмотрим случай, когда через пациента течёт ток 70 мА. В этом случае амплитуда положительных импульсов составит 42 мА, а амплитуда отрицательных 28 мА. Измерение будем производить по положительным импульсам. На измерительном резисторе U = R15*I+ = 34,4 В. Учитывая падение напряжения 0,6В на VD1 получим на С7 напряжение 33,8В.

Рассчитаем параметры пикового детектора. Допустим в некоторый момент ток в цепи пациента 70 мА, значит напряжение на С7 33,8В. Затем ток резко уменьшается до 1мА, следовательно на С7 0,6В. Так как диод VD1 открывается, когда напряжение на С7 меньше напряжения на входе на 0,6 В, а емкость С7 разряжается через входное сопротивление усилителя, то исходя из этих условий мы можем определить значение ёмкости. Возьмём время задержки между изменением тока и индикацией 3с. Необходимо выбрать такое τ, чтобы по истечении 3с напряжение на С7 было 0,6В. напряжение на ёмкости изменяется по закону:

= Uз exp(-t/τ), (16)

= 0,6В, Uз = 33,8В, t = 3с,

отсюда τ = 0,75с.

Необходимо учесть погрешность измерения. Допустим, стимулятор работает на самой низкой частоте следования пачек импульсов 10Гц. Длительность пауз между пачками составит 98мс. Рассмотрим худший случай, когда на индикацию выводится напряжение на ёмкости в конце паузы между импульсами. Тогда напряжение на С7 составит exp(-t/τ) = exp(-0,098/0,85) = 0,88 от действительного напряжения на R15.

Напряжение с ёмкости С7 поступает на делитель напряжения на R16 = 3,3кОм и R17 =100 Ом, уменьшающий напряжения в 34 раза. С R17 снимаем напряжения в диапазоне от 0,029В до 1В. Для того, чтобы собственные шумы не вносили существенных погрешностей выберем прецизионный, малошумящий ОУ КР140УД14А с Uсм = 2мВ << минимального сигнала на входе и Iвх=2нА. Коэффициент усиления ДУ выберем 5, максимальное напряжение на выходе 5В, что на 4В меньше напряжения питания 9В, что обеспечит неискажённую передачу [7].

В соответствии с коэффициентом усиления выберем

(17)

21 = R20 = 510кОм, R18 = R19 = 100кОм. При сопротивлениях входных резисторов R18,19 ток утечки создаст падение напряжения 200мкВ<< минимального сигнала на входе (29мВ).

В соответствии с этими параметрами можем рассчитать С7. Ёмкость разряжается через R16 и параллельное сопротивление (R17+R19)||(R18). Общее сопротивление равно

,3к + 50к = 53кОм,

τ = 0,75с ,

С7 = 15мкФ.

Для цифровой индикации тока в нагрузке используем АЦП ICL7137 (рисунок 10) со встроенным источником опорного напряжения, тактовым генератором и схемой управления светодиодными индикаторами. Частота преобразования аналогового сигнала в цифровой и частота вывода данных на индикацию зависит от выбора номиналов R26, C12. Максимальное число, которое может индицироваться 1999. Опорное напряжение равно 5В. Для индикации 70мА, необходимо подать на вход 0,13В. С выхода ДУ напряжение соответствующее 70мА равно 5В. Делитель напряжения на R22 = 7,5 кОм и R23 = 200Ом. Для индикации используем светодиодные индикаторы АЛС335А1. Цвет СИД зелёный, высота цифр 12мм. [8]

Рисунок 10 - Типовое включение АЦП ICL7137.

Похожые стьтьи по экономике

Автоматизированная система измерения амплитудных и амплитудно-частотных характеристик усилителей
Автоматизированная система измерения амплитудных и амплитудно-частотных характеристик усилителей. Разработать автоматизированную систему снятия амплитудных и амплитудно-частотных ...

Расчет параметров цепи, входного и выходного сигналов
Рассчитываемые характеристики 1. Спектральная плотность входного сигнала, амплитудный и фазовый спектр, ширина спектра, корреляционная функция. 2. Частотный коэффициент пе ...

Теория массового обслуживания
Одним из важных разделов экономико-математического моделирования является теория массового обслуживания, представляющая собой теоретические основы эффективного конструирования и эксплуатации систем ма ...

Разделы

© 2020 - www.frontinformatics.ru