基于嵌入式的術后引流負壓吸引器的設計
2.3 傳感器檢測部分
由稱重傳感器、表壓傳感器、pH值傳感器等傳感器件構成,主要完成對病人腔壓、負壓吸引器產生的負壓、體液的抽取速度、以及其它醫學參數(如體液的pN值等)的測量。
稱重傳感器設計:壓力應變片內部電橋阻值分布能夠根據外部壓力的大小而線性變化。采用20 kg壓力應變片與信號調理電路實現。變化范圍僅有50μV左右。首先使用精密儀放INA118構成前級信號放大,將信號放大5 000倍,再用通用運放LM358對信號做進一步放大和電平調整,使所稱重量在0~100 g間變化時輸出電壓范圍為0.2~2.5 V,方便主控模塊使用AD采樣。本文引用地址:http://www.104case.com/article/148170.htm
氣壓傳感器設計:氣壓傳感器用于對負壓吸引器產生的負壓進行精確舅量,使用亞科電子科技公司的TTP501型氣壓傳感器,一種橋式硅壓阻器件,其壓力測量范圍為0~120kPa,工作電流為0.3 mA,輸出電壓范圍為0.5~3 V,精度高于1%。利用此傳感器可以實現對負壓的精確測量。
pH值傳感器設計:體液pH值為醫學中的重要參數,對pH值的精確測量可以有效監控患者的體內代謝狀況。使用有高電壓PMOS管和高壓二極管優點的運放CA3140組成雙高阻差分輸入電路以減小共模信號的干擾。輸出電壓:V0=(1+2R4/Rg)·(R3/R2)·(V2-V1)。
同時應用DS18B20數字溫度傳感器結合軟件的設計完成溫度補償以提高測量精度。pH計的功耗約100 mW。測量精度可達±0.01 pH。
2.4 控制部分
人機交互模塊:用于用戶指令的輸入,顯示所測量的體內體液參數。顯示模塊使用諾基亞5110液晶顯示屏實現,與主控模塊之間的通信通過SPI接口實現,具有功耗低、控制簡便等優點。
異常報警模塊:主要由有源蜂鳴器及一個NPN型三極管8050構成。當主控模塊輸出報警信號時,給8050基極施加高電平,有源蜂鳴器發出洪亮的報警聲,提示醫護人員進行相應操作。
主控模塊:主要以STM32為核心,完成本系統的數據分析、功能控制、顯示及針對系統數據的反饋處理。STM32 F103是一款32位單片機,AD數據采集的精度極高。具有2個12位AD轉換器(16通道)以及6路PWM輸出和7個定時器,足以實現對各功能模塊的自動控制、信號采集和處理。
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