Цифровой пульсотахометр

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИ В 5 02 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР У 1211662, 1 сл, А 61 В 5/02, 1984.Авторское свидетельство СССР Р 824986, кл. А 61 В 5/02, 1981, (54) ЦИФРОВОЙ ПУЛЬСОТАХОМЕТР(57) Изобретение относится к медицине и может быть использовано в устройствах контроля сердечной деятельности. Цель изобретения " повышение точности измерения среднего значения частоты пульса при его измененияхЦифра" вой пульсотахометр позволяет определять значение частоты сердечных сокращений, усредненное за заданное количество ударов пульса и уточняемоес каждым ударом пульса, Устройство содержит датчик 1 пульса, счетные триггеры 2 и 3, генераторы 4 и 5 импульсов, элементы И 6 - 9, элементы И-НЕ 10-14, счетчики 15-18 импульсов, управляемые делители 19-21 частоты, одновибраторь 1 22 и 23, регистр 24 памяти, цифровой индикатор 25 и блок 26 тумблеров. Усреднение мгновенных значений периода пульса производится с псмощью цифрового фильтра, образованного. счетчиками 17 и 18, прямаяг связь между которыми осуществляется Я через регистр 24 памяти, а обратная- через управляемый делитель 21 частоты. 2 ил.С:Изобретение относится к областимедицины и медицинской техники иможет быть использовано в устройствахконтроля сердечной деятельности.5Цель изобретения - повышение точности измерения среднего значениячастоты пульса при его изменениях,На Фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на Фиг.2 - вре Оменные диаграммы его работы.Устройство содержит датчик 1 пульса, счетные" триггеры 2 и 3, генераторы 4 и 5 импульсов, элементы И б-с,элементы И-НЕ 10-14, счетчики 15-18импульсов, управляемые делители 1921 частоты, одновибраторы 22 и 23,регистр 24 памяти, цифровой индика."тор 25 и блок 26 тумблеров.Устройство работает следующим сбразом.1Перед началом измерения сигналом,поданным на шину начальной установки(НУ) счетные триггеры 2 и 3, счетчики15-18 импульсов, одновибраторы 22 и 23и регистр 24 памяти приводятся в нулевое состояние, Поступление первогопульсового импульса с датчика 1 пульсачерез элемент И б на счетный входтриггера 2 переводит последний в еди- ЗОничное состояние. После этого импульсы с выхода генератора 4 начинаютпоступать через элемент И-НЕ 10 насчетный гход счетчика 15, Заполнениесчетчика 15 продслжаетсл до тех пор,пака приход второго пульсового импульса с выхода датчика 1 через элемент И 6 на счетный вход триггера 2не вернет последний в нулевое состояние. Таким образом, на счетчике 15 0будет заФиксирован двочный код,значение которого пропорциональновеличине мгновенного периода Т измеряемого пульса и частоте генератораНапример при частоте генератораравной 4,27 Гц, на счетчике 15будет заФиксирована величина Тс=4,27 Т,Во время действия каждого пульсового импульса,. кроме пеового, покатриггер 2 находится в нулевом состоянии, импульсы с выхода генератора 5через элемент И-НЕ 12 поступают насчетный вход управляемого делителя19 ча.стоты а с выхода последнегона счет 1;ый вход счетчика 16. 3 то продолжается дс тех пор, пока на выходепереноса счетчика 16 не появитсясигнал его переполнения. который осуществит запуск одновибратора 22 иимпульс с инверсного выхода последнего, пройдя через элемент И-НЕ 11,установит счетчики 15 и 16 и управляемый делитель 19 частоты в нулевоесостояние, а, пройдя через элементИ б, в единичное состояние триггер 2,прекратив тем самым прохождение импульсов с выхода генератора 5 черезэлемент И-НЕ 12,Если на счетный вход управляемогоделителя 19 частоты поступает М импульсов с выхода элемента И-НЕ 12,то на его выходе появится ИТс/К импульсов, которые заполняют счетчик16 до переполнения, где К - коэфФициент, определяемый параметрами делителя 19 частоты, например, для шестиразрядного управляемого делителячастоты К=64. Пусть модуль счетчика16, т.е, число импульсов, которымиего можно заполнить до переполнения,равен М, тогда И Тс/К=М или М=М К/Т.Подставив выражение для Т получаютИ=64 М/4,27 Т,Таким образом, размер М пачки импульсов, образованной на выходе элемента И-НЕ 12, обратно пропорционален величине мгновенного периода измеряемого пульса, те. прямопропорционален величине мгновенного пульса.Если счетчик 16 шестираэрядный и егомодуль М=64, получают И=16.(60/Т),где 60/Т - число ударов в минутумгновенного пульса.Эта пачка импульсов поступает насчетный вход управляемого делителя20 частоты, коэФФициент деления которого К установлен набором блока26 тумблеров, а с выхода делителя 20импульсы поступают на вход прямогосчета счетчика 18 импульсов и черезэлемент И 8 на счетнык вход счетчика1. Таким образом, в эти счетчикизаписывается код, равный ИК точнее, эта величина добавляется к содержимому счетчиков 17 и 18, полученному в предыдущем периоде пульса.Поокончании пачки импульсов на выходеэлемента И-НЕ 12, импульс с прямоговыхода одновибратора 22 разрешаетперепись содержимого счетчика 17 врегистр 24 памяти, а импульс с егоинверсного выхода запускает одновибратор 23 импульс с инверсного выхода которого, пройдя через элементИ-НЕ 14, устанавливает счетчик 17 иделители 20 и 21 частоты в нулевое1 й 38701 состояние, а, пройдя через элемент Иустанавливает в единичное состояние счетный триггео Ъ, разрешим тем самым поступление импульсов с выхода генератора 5 через элемент И-НЕ 13,5 на вход обратного счета счетчика 18 и на счетный вход делителя 21 частоты, коэффициент деления которого К установлен набором блока 26 тумбле- ров, а с выхода делителя 21 импульсы через элемент И 8 поступают на счетный вход счетчика 17, После того, как содержимое счетчика 18 описано оказывается в состоянии, аналогичномего состоянию после окончания первого З 0 пульсового импульса, с той лишь разницей, что в счетчике 17 оказывается зафиксировано предыдущее содержимое счетчика 18, уменьшенное в 1/К раз, а в счетчике 18 - предыдущее содержи,мое счетчика 17.35Следовательно, делители 20 и 21 часчастоты, счетчики 17 и 18 и регистр24 образуют цифровой фильтр, дискретная .передаточная характеристика которого равна К, (1+2)/(1-К 2).С учетом приведенной выше характеристики пачки И импульсов, поступаю,щей на вход этого Фильтра, для коэффициентов К и К, могут быть выбраны, 45например, следуюшие значения: К =7/8,К=1/256,Работа устройства поясняется временнои диаграммой на фиг.2, на которой показаны сигналы на выходах элементов 1-3,9,10,12,13,16,18,22 и 23.Временной масштаб на этой диаграмме до нуля, на его выходе заема появляется сигнал, который, пройдя черезэлемент И 7 на счетный вход триггера 3, возвращает последний в нулевоесостояние, прекратив прохождение импульсов с выхода генератора 5 черезэлемент И-НЕ 13, При этом в счетчике 1 записан код, величина которого в 1/К раз меньше величины кода, который записан в счетчике 18,а в последний переписано содержимое регистра 24. Таким образом, к приходу очередного пульсового импульса устройство для наглядности искажен. Из этой диаграммы видно, что каждьй мгновенныйпульсовый период, кроме первого,уменьшается на величину , котораяпропорциональна длине пачки Б и обратно пропорциональна частоте генератора 5, Для приведенных параметров 0 15 20 25 устройства максимальный размер пачкиБ=-096 импульсов и, выбрав частотугенератора 5 достаточно большой, например 1 МГц, можно уменьшить погрешность А до пренебрежимо малой величины порядка единиц м.с,Таким образом, в устройстве усреднение мгновенных значений периодапульса производится с помощью цифрового Фильтра, образованного счетчика- .ми 17 и 18, прямая связь между которыми осуществляется через регистр 24,а обратная - через управляемый делитель 21 частоты. Поскольку цифровойфильтр осуществляет преобразованиенепрерывно, т.е, с поступлением каЖдого нового значения на его вход натретьем счетчике фиксируется среднийпульс, полученный с каждым импульсомпульса.Изменяя набор блока 26 тумблеров,легко перестроить характеристики цифрового Фильтра, что эквивалентно изменению периода усреднения. Формула изобретения Цифровой пульсотахометр, содержа" щий датчик пульса, первые элемент И, счетный триггер, генератор импульсов и управляемый делитель частоты, первый, второй и третий счетчики импульсов и цифровой индикатор, причем выход датчика пульса соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетного триггера, информационные выходы первогс счетчика импульсов соединены с управляющими входами первого управляемого делителя частоты, а информационные выходы третьего счетчика - с ц.фровым индикатором. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерениясреднего значения частоты пульса при1его изменениях, он содержит вторыегенератор импульсов и счетный триггер, четвертый счетчик импульсов,второй, третий и четвертый элементыИ, ьторой и третий управляемые делители частоты, первый и второй одновиараторы, с первого по пятый элементы И-НЕ, регистр памяти и блок тумблеров, причем прямой и инверсный выходы первого счетного триггера соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементовИ - НЕ, вторые входы которых соединенысоответственно с выходами первого и второго генераторов импульсов, .а выходы - со счетными входами первого управляемого счетчика импульсов и первого и второго делителей частоты, а третий вход второго элемента И-НЕ- с выходом датчика пульса, выход первого управляемого делителя частоты соединен со счетным входом четвертого 1 Осчетчика импульсов, выход переноса ; которого соединен с входом запускапервого одйовибратора, прямой выход которого соединен с синхровходом регистра памяти а инверсный - с входом 15,запуска второго одновибратора, вторым входом первого элемента И и первым входом третьего элементы И-НЕ, выходкоторого соединен с входами сброса , первого и четвертого счетчиков импульсовпервого управляемого дели" теля частоты, инверсный выход второго , одновибратора соединен с первым входом второго элемента И, второй. вход которого соединен с выходом зае ма третьего счетчика импульсов, а выход - со счетным входом второгосчетного триггера, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И-НЕ, второй вход ,которого соединен с выходом второго генератора импульсов, а выход - со ,счетным входом третьего управляемого делителя частоты и входом обратного,счета третьего счетчика импульсов,информационные входы которого соединены с выходами регистра сдвига, входпрямого счета которого соединен спервым входом третьего элемента И ивыходом второго управляемого делителячастоты, а вход управления, записью -с выходом четвертого элемента И,первый и второй входы ко горого соединенысоответственно с прямым выходом первого и иньерсным выходом второгосчетных триггеров, управляющие входывторого и третьего управляемых делителей частоты соединены с выходамиблока тумблеров, а их входы сброса -.с входом сброса второго счетчика импульсов и выходом пятого элемента ИНЕ, первый вход которого соединен синверсным выходом второго одновибра"тора, а второй вход - е вторым входомтретьего элемента И-НЕ, шиной начальной установки устройства и входамисброса первых и вторых счетных триггеров и одновибраторов, третьегосчетчика импульсов и регистра памяти, информационные входы которогосоединены с информационными выходамивторого счетчика, второй вход третьего элемента И подключен к выходутретьего управляемого делителя частоты, а его выход - к счетному входувторого счетчика импульсов,И ИИВЮ 3 ВИЙИ Мй 43870 Составитель А.ФальцманРедактор Е.Пагп Техред И.Дидык Корректор Э,Лончакова Заказ 5986/4 Тираж 655 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4