Курсовая работа: Конструирование симулятора ЭКГ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. Общая часть 6
   1. Анализ технического задания 6
   2. Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной 7
   3. Технико-экономическое обоснование выбора элементной базы 9
      1. Выбор конденсаторов 9
      2. Выбор микросхем 11
      3. Выбор переключателя 15
      4. Выбор резисторов 16
      5. Выбор трансформатора 18
      6. Выбор диода 20
      7. Выбор транзистора 23
2. Расчётная часть 25
   1. Расчёт печатной платы 25
   2. Расчёт надёжности 32
   3. Трассировка печатной платы с помощью ЭВМ 37
3. Описание конструкции 39

Заключение 40

Список литературы 41

Приложение А 42

Приложение Б 43

Приложение В 44

Приложение Г 46

ВВЕДЕНИЕ

Симулятор ЭКГ, представляющий собой генератор кардиосигнала для про­верки кардиографов и реанимационной аппаратуры, относится к классу вспомога-тельного медицинского оборудования, обеспечивающего достоверность регистрации электрической активности сердца при отсутствии пациента.

Актуальность разработки таких устройств обусловлена широким распростране-нием кардиологических исследований, необходимостью регулярной поверки и техни­ческого обслуживания кардиографов и мониторов, а также требованием к безопасно­сти персонала и пациентов, что делает использование специальных имитаторов пред­почтительным по сравнению с проверкой на живом человеке. Дополнительную акту­альность придаёт запрос на портативные, энергоэффективные и недорогие приборы, пригодные для работы в условиях сервисных центров и выездного обслуживания, где важны малогабаритность, автономное питание и простота эксплуатации.

Целью настоящего курсового проекта является разработка простого и надёж­ного симулятора ЭКГ без применения микроконтроллера, способного формировать набор тестовых сигналов, достаточный для проверки основных режимов работы кар­диографов, кардиомониторов и связанных с ними блоков.

Устройство должно генерировать прямоугольные импульсы с амплитудой 0,5, 1,0 и 2,0 мВ при частотах 1 и 2 Гц, а также сигнал, имитирующий форму кардиоком­плекса с частотой 1 Гц, при этом частота должна стабилизироваться кварцевым гене­ратором, а амплитуда — встроенным стабилизатором, что обеспечивает воспроизво­димость измерений.

В качестве одного из целевых требований также рассматривается обеспечение питания от одноэлементного литий-полимерного аккумулятора с контролем заряда и защиты от переразряда, что позволяет получить продолжительное время автономной работы и безопасность эксплуатации.

Для достижения поставленной цели в курсовом проекте формулируется ряд за-

дач.

Во-первых, необходимо проанализировать требования к приборам для про­верки кардиографов и существующим решениям, определить диапазоны амплитуд и частот тестовых сигналов, требования к точности, стабильности и удобству подклю­чения к различным типам кардиографов и мониторов.

Во-вторых, требуется разработать и обосновать принципиальную схему генера­тора кардиосигнала, включая узлы кварцевого генератора и делителя частоты на КМОП-микросхемах, формирователи прямоугольных и кардиоподобных сигналов, цепи регулировки амплитуды, а также схему питания с контролем заряда и защиты аккумулятора.

В-третьих, нужно выбрать конкретные компоненты элементной базы — микро­схем, резисторов, конденсаторов, диодов, переключателей и трансформатора, — с учётом их электрических параметров, надёжности, доступности и совместимости по напряжениям и токам, а также разработка печатной платы, обеспечивающей компакт­ность, технологичность монтажа и минимальное влияние помех на форму выходного сигнала.

Таким образом, разработанный в рамках курсового проекта симулятор ЭКГ представляет собой портативный генератор кардиосигналов, способный формировать набор тестовых прямоугольных и кардиоподобных импульсов, достаточный для про­верки основных режимов работы кардиографов и кардиомониторов.

Разработанный симулятор ЭКГ может быть использован как учебный стенд при подготовке специалистов по биотехническим и медицинским аппаратам, а также как практический инструмент для сервисного обслуживания и ремонта кардиологической аппаратуры, что подтверждает актуальность выбранной темы и целесообразность дальнейшего совершенствования конструкции.