Розробка приладу діагностики повторного кровопостачання

Abstract

Анотація. Для діагностики повторного кровообігу у акральних ділянках шкіри запропоновано пристрій, що відрізняється від існуючих аналогів використанням двох комбінованих піроелектричних датчиків для вимірювання поверхневої температури шкіри і визначення наповнення кров’ю судин ділянки шкіри. Таким чином, аналогова і цифрова обробка сигналів цих датчиків виконується однаковим шляхом, що спрощує побудову системи. Перетворення сигналів цих датчиків у вимірювальну інформацію і здійснення автоматизованого керування процесом проведення діагностичних обстежень потребує застосування методів цифрової фільтрації. У роботі проведено синтез структури і дослідження характеристик фільтрів сигналів комбінованих датчиків. Показано, що раціональним є застосування антиліасінгових фільтрів Кауера шостого ступеню з апаратною реалізацією. Подальша обробка вимірювальної інформації, з урахуванням цього, може бути проведена шляхом здійснення цифрової фільтрації за допомогою фільтрів меншого ступеню з кінцевою імпульсною характеристикою. Це дозволяє спростити побудову цифрової частини пристрою і підвищити його швидкодію. Відповідно до результатів досліджень і синтезу цифрових фільтрів було розроблено програмний код обробки сигналів датчиків для мікроконтролера пристрою діагностики. Також на основі мікроконтролера Atmega 328 було розроблено схему і печатну плату пристрою діагностики порушень кровопостачання акральних ділянок шкіри. Схема обробки і керування приладом, окрім мікроконтролера містить активні фільтри на операційних підсилювачах, додатковий перетворювач напруги живлення, інтерфейс ний перетворювач і силові ключі керування нагрівачем і джерелом випромінювання. Для реалізації періодичного нагріву та охолодження у розробленій структурі застосовується елемент Пельт'є, що також керується програмним чином. Abstract. To diagnose repeated blood circulation in the acral skin areas, a device is proposed that differs from the existing analogues by using two combined pyroelectric sensors to measure the surface temperature of the skin and determine the blood vessels filling the skin area. Thus, the analog and digital signal processing of these sensors is performed in the same way, which simplifies the construction of the system. The conversion of the signals of these sensors into measuring information and the implementation of automated control of the process of realizing diagnostic require the use of digital filtering methods. In this work, we synthesized the structure and studied the characteristics of the signal filters of combined sensors. It is shown that the use of anti-aliasing filters of sixth order Cauer filters with hardware implementation is optimal. Further processing of the measurement information, taking this into account, can be carried out by digital filtering using filters of a lower order with a finite impulse response. This allows us to simplify the construction of the digital part of the device and increase its speed rate. According to the results of research and synthesis of digital filters, a program code for processing sensor signals was developed for the microcontroller of the diagnostic device. Also, based on the Atmega 328 microcontroller, a circuit and a printed circuit board for a device for diagnosing circulatory disorders of acral skin sites were developed. The processing and control circuit of the device, in addition to the microcontroller, contains active filters on operational amplifiers, an additional supply voltage converter, an interface converter, and power switches for controlling the heater and radiation source. To implement periodic heating and cooling in the developed structure, a Peltier element is used, which is also programmatically controlled.