ИНДИКАТОР ПОТООТДЕЛЕНИЯ ПАЛЬЦЕВ РУК

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для функциональной диагностики, и предназначена для оценки степени потоотделения по пятибалльной системе, с фиксацией наличия величины электросопротивления участка кожного покрова, и может применяться в области медицины, ветеринарии, гигиены и других областях удовлетворения жизненных потребностей человека.
Индикатор потоотделения пальцев рук (ИППР) может быть использован для контроля потоотделения пальцев рук рабочего персонала перед проведением работ по сборке приборов точной механики.
Известен «Измеритель поверхностного импульсного тока» (RU 69394 U1 от 06.09.2007), содержащий входные нажимные контакты, источник напряжения постоянного тока, измеритель тока (амперметр) и резисторы. Измеритель снабжен повышающим трансформатором с обмотками, выпрямителем в виде диодного моста и транзисторным генератором синусоидального напряжения на транзисторе типа Т1-КТ858А.
Недостатками данного измерителя являются недостаточная точность, обусловленная использованием источника питания на 9 В, при разряде которого возникает существенная погрешность измерений. Также вышеописанный измеритель не пригоден для оценки степени потоотделения малого участка кожного покрова, а именно пальцев рук, потому что не обеспечивает равномерного распределения прижатия к пальцам.
Задачей полезной модели является создание простого и компактного решения, и в тоже время увеличение точности измерений, функциональности и надежности схемы и конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что в техническом решении применяется цифровое вычислительное устройство, микроконтроллер, с модульным принципом построения внутренней архитектуры, содержащий модуль аналого-цифрового преобразования и периферийные модули для подключения внешних устройств, выполненный по технологиям интегральных схем с высокой степенью интеграции, что позволяет варьировать функциональность в широком диапазоне, изменяя только программу работы, при одновременном повышении простоты и компактности исполнения электронной схемы, упрощает ремонтопригодность, значительно уменьшает погрешность измерения и не требует периодической калибровки.
На фиг. 1 представлена структурная схема ИППР, содержащая
1 - источник питания;
2 - выключатель;
3 - сенсор;
4 - постоянный резистор;
5 - микроконтроллер;
6 - цифровой индикатор.
Вывод положительной полярности источника питания (1) соединен с первым выводом выключателя (2), а вывод отрицательной полярности с первым выводом постоянного резистора (4) и с выводами питания отрицательной полярности микроконтроллера (5) и цифрового индикатора (6). Выводы питания положительной полярности микроконтроллера (5) и цифрового индикатора (6) и первый вывод сенсора (3) соединены со вторым выводом выключателя (2). Второй вывод сенсора (3) соединен со вторым выводом постоянного резистора (4) и аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера (5). Выходные выводы результатов работы микроконтроллера (5) соответственно соединены с выводами ввода данных цифрового индикатора (6).
На фиг. 2 представлена принципиальная схема ИППР, являющаяся примером осуществления структурной схемы, в которой применены:
источник питания (1), выполненный в виде блока питания на 220 В с постоянным выходным напряжением 5 В;
выключатель (2);
сенсор (3), представляющий собой соединенные в едином пластиковом корпусе два подпружиненных металлических контакта из полированной медицинской нержавеющей стали, за счет которых обеспечивается равномерное распределение прижатия контактов сенсора к коже пальцев руки. Относительно большая площадь контактов сенсора (3) с кожей и удаленность одного контакта от другого способствует измерению сопротивления поверхности, как сухой, так и влажной кожи;
постоянный резистор (4), значение электрического сопротивления которого выбрано 240 кОм исходя из того, что значение постоянного электрического сопротивления рекомендуется выбирать ближе к искомому;
микроконтроллер (5), осуществляющий измерительные, вычислительные, аналитические процессы и вывод отображаемых результатов, выполненный на базе 8 битного чипа ATmega 328Р;
цифровой индикатор (6), отображающий выводимые результаты, выполнен на ЖК-дисплее, служащем для отображения степени потоотделения пальцев рук по пятибалльной системе и сопротивления кожного покрова, позволяющий одновременно отображать до 80 символов (4 строки по 20 символов). Дисплей снабжен подсветкой, яркостью которой можно управлять.
На принципиальной схеме фиг. 2 источник питания соединен с выключателем, через который подается напряжение на выводы 7 и 8 микроконтроллера. Вывод 10 микроконтроллера соединен с первым выводом резистора и с выводом питания 14 цифрового индикатора отрицательной полярности, а вывод 9 микроконтроллера со вторым выводом резистора и с первым выводом сенсора. Второй вывод сенсора соединен с 11 выводом микроконтроллера и с выводом питания 15 цифрового индикатора положительной полярности. Выходные выводы 12, 13 микроконтроллера, служащие для передачи результатов измерения, соответственно соединены с выводами ввода данных 6, 5 цифрового индикатора.
Оценка балла соответствует требованиям п. 8.6 ОСТ 92-0069-86, где приводится соотношение балловой оценки со степенью потоотделения кожного покрова. ИППР определяет сопротивление участка кожи: не менее 1 МОм как 1 балл, от 300 кОм до 1 МОм - 2 балла, от 100 кОм до 300 кОм -3 балла, от 30 кОм до 100 кОм - 4 балла, менее 30 кОм - 5 баллов.
В ИППР была применена более компактная модель, состоящая из дисплея, для отображения результатов измерений, из микроконтроллера с входным питанием и с постоянным напряжением на выходе 5 В, из резистора, который задает диапазон измеряемых значений сопротивления участка пальца рук. Данная электрическая схема не содержит элементы, создающие помехи при измерении. Измерение происходит только по одному пальцу руки. За счет оптимально подобранной площадки контакта сенсора, выполненного из полированной медицинской нержавеющей стали с подпружиненным основанием, позволяет снимать показания с меньшей погрешностью, что уменьшает вероятность ошибочных измерений.
ИППР работает следующим образом
При включении выключателя (2) с источника питания (1) на схему ИППР подается напряжение питания. Схема готова к работе сразу после подачи напряжения питания. В начальном состоянии в режиме ожидания до прижатия кожи к контактам сенсора (3), сопротивление сенсора имеет значение разомкнутых контактов (более 20 Мом), а падение напряжения на резисторе (4), значения напряжений на выводе 9 и 10 микроконтроллера (5) не меняются и равны 0 В. При нажатии пальцем руки на контакты сенсора (3) происходит повышение значения напряжения на входном выводе (9) микроконтроллера (5) в обратной зависимости от значения сопротивления участка кожи пальца между контактами сенсора, за счет образования электрической цепи резистивного делителя напряжения резистор (4) -сопротивление сенсора (3). При замыкании контактов сенсора значения напряжений на выводах 9 и 11 микроконтроллера (5) равны значению напряжения питания 5 В. Программа в памяти микроконтроллера (5) производит измерения напряжения на выводе 9 и обработку измеренных значений, вычисляет сопротивление участка кожи пальца и по полученному результату определяет балл потоотделения, которые выводит на ЖК-дисплей (6). Микроконтроллер по программе производит необходимое количество вычислений, которые усредняются, что приводит к уменьшению ошибок и получению более точных измерений. Изначально на микроконтроллере установлено 300 вычислений, при необходимости можно установить любое количество вычислений. В зависимости от объема памяти микроконтроллера, его модели и возможностей цифрового индикатора (дисплея) программа может проводить разнообразные методики определения состояния других участков кожи, в разное время, в других условиях, делать аналитические выводы в соответствующем аспекте о состоянии человека и выводить нужную информацию в разнообразных формах.
Техническим результатом является построение индикатора потоотделения пальцев рук по простой, надежной и компактной схеме, не требующей регулировочных, настроечных и регламентных действий, функциональные возможности и точность измерений которого зависят от записанной в микроконтроллер программы работы и от возможностей цифрового индикатора, а простота схемы позволяет эксплуатировать его в простой, компактной, эксплуатационно функциональной и надежной конструкции.