2. Структурная организация тензометрического треморографа

Конструкция и схемотехника [3], [4] тензометрического треморографа должны обеспечивать:

• работу в условиях стационарной лаборатории;

• устойчивость к транспортной тряске и вибрации;

• технологичность конструкции;

• удобство эксплуатации.

В составе тензометрического треморографа для выполнения требуемых функций, необходимы следующие узлы и устройства.

Измерительная часть, включающая в себя:

• преобразователь усилия в электрический сигнал;

• устройство нормирования сигнала тензодатчика;

• аналого-цифровой преобразователь.

Устройство управления, осуществляющее сбор информации от АЦП и передачу данных в персональный компьютер (ПК).

Также в состав прибора входит блок питания, представляющий собой АС/DC преобразователь.

Анализ устройств на предмет их конструктивной реализации показывает, что они могут быть выполнены в виде функционально законченных модулей. Такое конструктивное решение позволит значительно повысить технологичность изготовления и настройки изделия, упростить процедуру и сократить сроки восстановительного ремонта.

1. Измерительный блок

Тензометрический треморограф, предназначенный для оценки состояния двигательных отделов центральной нервной системы, путем исследования параметров колебаний изометрического усилия, состоит из измерительной части и персонального компьютера с соответствующим программным обеспечением.

Измерительная часть реализует следующие функции:

– регистрацию текущего изометрического усилия;

– первичное преобразование измерительной информации в форму, доступную для передачи в ПК;

– формирование блоков передаваемой информации в соответствии с выбранным протоколом передачи;

– передачи измерительной информации в компьютер в соответствии с определенным алгоритмом.

Регистратор текущего изометрического усилия может быть выполнен в различных вариантах: как в виде отдельных аппаратных модулей тензорезисторов и мостовой схемы, так и с использованием промышленного тензодатчика, имеющего в своем составе оба элемента.

Критерием выбора конкретной реализации служат такие параметры как: режим работы, максимальная нагрузка, чувствительность, сопротивление изоляции, габариты, пыле- и влагозащищённость и особенности конструкции.

Аппаратный регистратор текущего изометрического усилия должен обеспечивать преобразование изометрического усилия пальцев рук пациента в электрический сигнал.

В качестве сенсорного элемента для определения изометрического усилия необходимо использовать тензометрический датчик [1].

В основе работы тензодатчиков лежит явление тензоэффекта (тензорезистивный эффект), заключающееся в изменении активного сопротивления проводников при их механической деформации.

2. Устройство управления

Устройство управления реализовано на базе микроконтроллера Silabs 8051F320 обеспечивает выполнение следующих функций.

1. Начальная инициализация аппаратных средств контроллера, задействованных в процессе работы:

• инициализация системного таймера и настройка системного тактового сигнала;

• настройка портов ввода/вывода, приоритетного декодера матрицы;

• распределение функций встроенных таймеров счетчиков;

• инициализация USB0 для связи с ПК;

• инициализация SPI для управления АЦП.

2. Разработка процедур, вызываемых по прерыванию:

• получение данных от АЦП по SPI,

• передача данных в ПК по USB.

Дополнительно разработан управляющий автомат для анализа состояния шины USB и выполнения действий в соответствии с общепринятым протоколом обмена, а также дескрипторов, с помощью которых этот обмен будет производиться.

Разрабатываемое устройство обладает следующими свойствами:

• работает в режиме Full speed;

• относится к классу и работает по протоколу, определяемому производителем;

• максимальный размер пакета для контрольной точки в фазе данных – 64 байта;

• идентификаторы имеют некоторые значения: VID, PID, DID;

• имеет строковые описания производителя и продукта;

• питается от своего источника, источник шины USB не задействован.