Пульсотахометр

(594 А 6 СА ИЕ ИЗ ак ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ У СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР У 661383, кл. С 01 В 23/02, 1976.Авторское свидетельство СССР В 805996, кл. А 61 В 5/02, 1978.(54)(57) 1, ПУЛЬСОТАХОМЕТР, содержа-, щий последовательно соединенные счетчик пульсовых импульсов, блок сдвиговых регистров и блок суммирования, регистр результата, блок индикации и блок управления, первый выход. которого подключен к входу сброса счетчика пульсовых импульсов, вторые выходы - соответственно к вторым входам блока сдвиговых регистров, третьи выходы - соответственно к вторым входам блока суммирования, а четвертый выходк второму входу регистра результата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью измерения средней частоты пульса с заданной статической, точностью, в него введены селек-, тор пульсового сигнала, выход которого подключен к счетному входу.счетчика пульсовых импульсов, последовательно соединенные блок умножения и селектор приращений частоты, выходы которого подключены соответственно к входам блока управления, пятые выходы которого соединены соответственно с первыми входами умножения, вторые.входы которого подключены соответственно к выходам счетчика пульсовых импульсов, причем выходы блока суммирования соединены соответственно с входами регистра результата,выходы которого подключеныственно к входам блока индвторым входам селектора прчастоты,2. Пульсотахометр по п. 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что в немблок управления содержит последовательно соединенные тактовый генера тор, выход которого подключен к шинетактирования, счетчик импульсов, выход которого подключен к входу сброса счетчика пульсовых,импульсов, кпервому из второй группы входов блока сдвиговых регистров и к первомуиз первой группы входов блока умножения, адресный счетчик и дешифратор,первый выход которого подключен квторому из первой группы входовблока умножения, второй и третий выходы - соответственно к.первому и вто-рому.из второй группы входов блокасуммирования, а четвертый выход - квторому входу регистра результата,последовательно соединенные первыйтриггер, первый элемент И, выходкоторого также подключен к второмуиз второй группы входов блока сдвиговых регистров, и реверсивный счетчик, второй вход которого подключен к пятому выходу дешифратора,а выход - к первому входу первоготриггера, второй вход которого подключен к второму выходу дешифратора,последовательно соединенные второйтриггер, пЕрвый и второй входы которого подключены соответственно квыходу счетчика импульсов и к четвертому выходу дешифратора, и второиэлемент И, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора,а выход - к второму входу адресного1250244 35 счетчика, второй выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, и регистр, выходы которогоподключены соответственно к третьимвходам реверсивного счетчика, перИзобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения частоты пульса, и может быть использовано в автоматических системах непрерывного наблю дения пациентов.Цель изобретения - измерение средней частоты пульса с заданной статической точностью.Е 1 а фиг, 1 представлена структур- О ная электрическая схема пульсотахометра; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока управления; па фиг, 3 - структурная электрическая схема блока сдвиговых регист ров; на фиг. 4 - структурная электрическая схема блока суммирования; на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие работу пульсотахометра; на фиг. 6 и 7 - сравнительные точностные характеристики прототипа и пульсотахометра.Пульсотахометр содержит (фиг. 1) последовательно соединенные селектор 1 пульсового сигнала, счетчик 25 2 пульсовых импульсов, блок 3 сдвиговых регистров, блок 4 суммирования регистр 5 результата и блок 6 индикации и последовательно соединенные блок 7 умножения, селектор 8 прира- ЗО щений частоты, вторые. входы которого подключены соответственно к выходам регистра 5 результата, и блок 9 управления, первый выход которого подключен к входу сброса счетчика 2пульсовых импульсов, вторые выходы - соответственно к вторым входам блока 3 сдвиговых регистров, третьивыходы - соответственно к вторымвходам блока 4 суммирования чет-Э 40вертый выход - к второму входу регистра 5 результата, а пятые выходы- .соответственно с первыми входамиблока 7 умножения, вторые входы ковые входы - соответственно к. выходам селектора приращений частоты,а второй и третий входы - соответственно к второму. и пятому выходамдешифратора. торого соединены соответственно свыходами счетчика 2 пульсовых импуль.сов,При этом блок 9 управления содержит (фиг. 2) последовательно соединенные тактовый генератор 1 О, выход которого подключен к шине тактирования, счетчик 11 импульсов, выход которого подключен к входу сброса счетчика 2 пульсовых импульсов, к первому из второй группы входов блока 3 сдвиговых регистров и к первому из первой группы входов блбка 7 умножения,:адресный счетчик 12 и дешифратор 13, первый выход которого подключен к второму из первой группы входов блока 7 умножения, второй и третий выходы - соответственно к первому и второму из второй группы входов блока 4 суммирования, а четвертый выход - к второму входу регистра 5 результата, последовательно соединенные первый триггер 14, первый элемент И 15, выход которого также подключен к второму из второй группы входов блока 3 сдвиговых регистров, и реверсивный счетчик 16, второй вход которого подключен к пятому выходу дешифратора 13, а выход - к первому входу первого триггера 14, второй вход которого подключен к второму выходу дешифратора 13, последовательно соединенные второй триггер 17, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу счетчика 11 импульсов и к четвертому выходу дешифратора 13, и второй элемент И 18, второй вход которого подключен .к выходу тактового генератора 10, а выход - к второму входу адресного счетчика 12, второй выход которого соединен с вторым рходом первого элемента И 15, и регистр 19, выходы которого подключены15 где И - количество сдиговых регист- ров 21 в блоке 3 сдвиговыхрегистров, выбираемое издвоичного ряда и=2 (К=1,к2,3,).20 По окончании текущего интервала Тнакопленное число СИ Н; заносится вблок 3 сдвиговых регистров и в блок7 умножения, а счетчик 2 пульсовыхимпульсов сбрасывается. В блоке 7г 5 умножений накопленный результат приводится к одной минуте путем умножения на число и:Приведенное текущее значение частоты пульса Р; поступает в селектор8 приращений частоты, на втором вхо. де которого присутствует предшествующее прйведеииое значение Р, измеренное за предыдущий интервал Т,Селектор 8 приращений частотывыделяет модуль приращения частотыЬРйдР; = /Р-Р,1,Это приращение поступает в блок 9управления, где используется дляформирования числа сдвигов последовательных накоплений Б , занесенныхзв блок 3 сдвиговых регистров за несколько предыдущих интервалов Т. Текущее значение Б , поступившее вблок 3 сдвиговых регистров, продвигается в регистрах 21 сдвига пропорционально приращению Ь Р . Если приращение отсутствует, то сдвиг производится один раз, т,е. происходитобычное скользящее усреднение. Чембольше значение приращения ЬР,тем большее число сдвигов производится блоком 9 управления, обеспечивающим тем самым вычисление среднейчастоты пульса в процессе ее ростапо меньшему количеству интервалов Т.Суммированием по всем о сдвиговыи 3 125 соответственно к третьим входам реверсивного счетчика 16, первые входы - соответственно к выходам селектора 8 приращений частоты, а второй и третий входы - соответственно к второму и пятому выходам дешифратора 13.Кроме того, блок 3 сдвиговых регистров содержит (фиг. 3) последовательно соединенные буферный 1 О регистр 20, информационные входы которого подключены соответственно к выходам счетчика 2 пульсовых импульсов, а вход управления - к выходу счетчика 11 импульсов (фиг. 2), иедвиговые регистры 21, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами последовательно включенных элементов 22 задержки, вход первого изкоторых подключен к выходу первого элемента И 15 (фиг. 2). Блок 4 суммирования содержит (фиг. 4) последовательно соединенные адресный счетчик 23, мультиплексор 24, вторые , входы которого подключены соответственно к выходам сдвиговых регистров 21 (фиг. 3), и сумматор 25, тактовый вход которого подключен к шине тактирования, а выходы - соответственно к входам регистра 5 резуль 3 тата, и буферный регистр 26, информационные входы которого соединенысоответственно с выходами сумматора25, а выходы - соответственно с вторыми входами сумматора 25, причем входы управления адресного счетчика23 и буферного регистра 26 подключенык третьему выходу дешифратора 13, аих входы сброса - к второму выходу , дешифратора 13 (фиг. 2)Блок 7 умножения (фиг. 3) целесообразно выполнять в виде .сдвигового регистра, информационные входы которого соединены соответственно с выходами счетчика 2 пульсовых им пульсов, а.первый и второй входы управления - соответственно с выходом счетчика 11 импульсов и с первым 2 Гыходом дешифратора 13 (фиг, 2), Селектор 8 приращений частоты (фиг. 3) 50 целесообразно.выполнять в виде параллельного многоразрядного сумматора, первые входы которого соединены соответственно с.выходами блока 7 умножения, вторые входы - соответствен но с выходами регистра 5 результата; а тактовый вход - с шиной тактирования 0244 4Пульсотахометр работает следующим образом.По поступающим с датчика пульса (не показан) сигналам селектор 1 пульсового сигнала формирует соответствующие каждой пульсовой волне синхроимпульсы (СИ) (фиг. 5 а) фиксированной амплитуды и длительности, которые поступают на счетчик 2 пуль- совых импульсов. Счет СИ производится в течение промежутка времени Т, задаваемого блоков 9 управления:60Т = -- со фрегистрам 21, выполняемым блоком 4 суммирования, образуется числойР; = Ж Б , представляющее теку 1-1щее среднее значение частоты импульса, приведенное к одной минуте, и имеющее меньшую статистическую погрешность усреднения по сравнению с прототипом при динамических из,менениях частоты пульса.Полученное значение частоты пульса затем заносится" в регистр 5 результата и поступает в селектор 8 приращений частоты. Блок 6 индикации производит визуализацию значения частоты пульса в течение следующего интервала Т. По окончании интервала Т в регистр 5 результата записывает- ся новое число, соответствующее среднему числу ударов пульса в минуту, полученному в течение нового интервала Т.В одном из вариантов выполнения пульсотахометра, когда число сдвиговых регистров 21 в блоке 3 сдвиговых регистров равно восьми, а интервал Т накопления информации в счетчике 2 пульсовых импульсов составляет 7,5 с блок 9 управления (Фиг, 2) формирует команды К 1, К 2, КЗ, К 4, К 5, К 6 и К (Фиг. 5), с помощью которых выполняются следующие операции:К 1 - перезапись данных из счетчика 2 пульсовых импульсов в блок 7 умножения и в блок 3 сдвиговых ре- . гистров, а также сброс счетчика 2 пульсовых импульсов;К 2 - сдвиг информации влево на три двоичных разряда в блоке 7 умножения;КЗ - занесение информации 4 Р о приращении частоты в регистр 19, установка в единичное состояние .первого триггера 14, сброс адресного счетчика 23 и буферного регистра 26;К 4 - сдвиг информации ьР вправо на один двоичный разряд, перезапись информации из регистра 19 в реверсивный счетчик 16;К 5 - сдвиг в блоке 3 сдвиговых регистров (от одного до восьми сдвиговых импульсов);Кб - управление адресацией мультиплексора 24 и запись промежуточного результата в буферный регистр 26;дешифратором 13, выполненным в виде матрицы элементов памяти, адресный вход которой соединен с адреснымсчетчиком 12. Адресный счетчик 12устанавливается в исходное состояние командным импульсом К 1, а перебор адресов .обеспечивается ТИ, поступающими через второй элементИ 18; на второй вход которого подается строб от второго триггера17. Фронты этого строба формируются задними Фронтами командных импульсов К 1 и К 7,Командой К 2 обеспечивается сдвиг содержимого в блоке 7 умножения числа Б; на три двоичных разряда влево, что соответствует умножению на 22=8, Полученное в результате умно 35 жения значение текущей частоты пуль- ч са в дополнительном коде Р поступает на первый вход селектора 8приращений частоты, на второй входкоторого поступает предыдущее значениечастоты пульса иэ регистра 5 результата.Поскольку суммирование двух чисел,одно из которых представлено в до 40 полнительном коде, эквивалентно опе 45 рации вычитывания, то полученный результат представляет собой модульприращения частоты пульса 2 Ь Р.1 в текущем цикле Т, Этот результатзаносится в регистр 19 блока 9 управления командой КЗ (Фиг, 5 д). 50 Поскольку эа интервал накопления Т=7,5 с максимально возможные.приращения частоты при Физических нагрузках могут достигать 14 1/мин, а при отсутствии приращения для обеспечения скользящего усреднения число сдвигов должно быть не менее одного, то число импульсов сдвига Р К 7 - занесение результата изблока 4 суммирования в регистр 5 результата.Командный импульс К 1 (фиг. 5 б)формируется счетчиком 11 импульсовиз непрерывной последовательноститактовых импульсов (ТИ), поступаю"щей от тактового генератора 10, Ю Каждые 7,5 с число И; синхроимпуль"сов, накопленное в счетчике 2 пульсовых импульсов, заносится по переднему Фронту К 1 в буферный регистр 20,в блок 7 умножения, а задним фронтом 15 К 1 счетчик 2 пульсовых импульсовсбрасывается. Команды К 2, КЗ, К 4, Кби К 7 (фиг. 5 г-е, и, к) формируются1250244для случая и =8 может быть определе- пульса (ВР было равно 12 1/мин,но из выражения то 1 =7 и в семи первых сдвиговыхР л +11 д регистрах 21 блока.З сдвиговых ре 2 гистров запишется текущее значениеПоэтому содержимое регистра 19 Я; и лишь в последнем (восьмом) ределится на два путем сдвига вправо гйстре сохранится значение Ю; , сона один разряд передним фронтом им- ответствующее предыдущему интервалупульса команды К 4, а затем получен- Т. Тем самым сводится к минимумуный результат по заднему фронту ко статистическая погрешность, своймандного импульса К 4 заносится на ственная обычному скользящему усредреверсивный счетчик 16. Поскольку по нению при изменяющейся частоте пульзаднему фронту импульса КЗ взводит- са.ся первый триггер 14 (фиг. 5 ж), то На фиг. 6, 7 показана реакцияимпульсы с выхода адресного счетчи прототипа и пульсотахометра на изка 12 через первый элемент И 15 пос- менение частоты пульса пациента в витупают на вычитающий вход реверсив- де кривой(фиг, 6). Кривые 1 и Сного счетчика 16 и в виде команды (фиг. 6) представляют зависимости отд иговых регистров, времени показаний соответственно проКоличество импульсов в пачке К 5 2 тотипа и пульсотахометра при числеопределяется числом, занесенным в сдвиговых регистров, равном 8, и вреверсивный счетчик 6, плюс один интервале Т, равном 7,5 с. На фиг. 7импульс, и составляет не менее од- . представлены рассчитанные значенияного и не более восьми импульсов погрешности измерения . 8- частоты(фиг. 5 з). Последовательно задержи Б пульса в моменты смены показаний проваясь на элементах 22 задержки, им-тотипа (крестики д ) и пульсотахометпульсы команды К 5 продвигают теку- ра (кружки В ),щее значение Н; вправо и заносят егов Р еКак следует иследует из приведенных данв первых сдвиговых регистров 21. ных, на начальном участке кривойСодержимое всех восьми сдвиго общая погрешность может быть снижевых регистров 21 суммируется блоком на в шесть раз за счет уменьшениясуммирования (фиг. 4), Операция статистической составляющей, общейсуммирования проводится параллельным, погрешности измерения средней часмногоразрядным, сумматором 25, муль- тоты пульса. На стационарном участке26. еса иятиплексором 24 и буферным регистром погрешности прототипа35па и пульсотахоАдресация мулвтиплексора 24 обес- метра при равном числе сдвиговыхсдвиговых репечивается двоичным адресным счет; гистров будут одинаковы.чиком 23 по команде К 6, содержащей Таким образом, предложенный пульпачк из 8у из импульсов, при этом про- сотахометр, обеспечивая уменьшениемежуточная сумма, получаемая в каж-статистической составляющей погрешдой иттерации при суммировании, за- ности в динамическом режиме, позволяносится в буферный регистр 26. Сброс ет повысить точность измерения средадресного счетчика 23 и буферного ней частоты пульса при проведенииНрегистра 26 проводится командой К 4. проб с нагрузкой и в задачазадачах мониапример, если приращение частоты торного наблюдения пациентов1250244 Умии ГИ 70 Ю 7 ГО 2 о ооо 8,с О 70 оставитель Э, Балуехред Э.Чижмар Корректор И ка актор М. Дыпын Заказ 4353 4 Подписно Тираж Государственного делам изобретений Москва, Ж, Рау. Производственно-по бОкомитета СССРи открытийская наб., д.