自动呼救器工作原理图

2013-10-29 14:38:00
  •   心脏病患者突然昏倒,若不及时抢救,将有生命危险。现向读者介绍一种自动呼救器。佩带呼救器的病人一旦昏倒,呼救器能自动发出呼救信号,急需时也可手控发出呼救信号,听到信号的人即可前来帮助。   工作原理:   人在走动或工作时身体都要或多或少地运动,当佩带者昏倒或完全停止

心脏病患者突然昏倒,若不及时抢救,将有生命危险。现向读者介绍一种自动呼救器。佩带呼救器的病人一旦昏倒,呼救器能自动发出呼救信号,急需时也可手控发出呼救信号,听到信号的人即可前来帮助。

工作原理:

人在走动或工作时身体都要或多或少地运动,当佩带者昏倒或完全停止运动5分钟后,呼救器即可自动发出鸣叫声呼救。

呼救器由信号源、传感器电路、放大器、报警电源控制电路和声报警电路组成。电路原理图如图198-1所示。电路中的四个运算放大器a1、a2、a3、a4为lm324四运放。a1、a2分别构成两个文氏电桥振荡器作为信号源,用c11和c6耦合到报警和传感器电路上。由rp2、r9、r8、l和c7为桥臂组成桥式电感式传感器电路,l为电感式振动传感器(自制)。

人体运动时,电感l的振子振动,使电感量不断变化,因而电桥失去平衡,产生一个随电感量变化的调制信号。这个信号直接送到放大器,先由a3组成的差分放大器放大,再经cd1和c8检波和滤波,形成正的波动信号。为了得到稳定的控制信号,把随电感量变化的波动信号经c9耦合到比较器a4上,与一个+3.2v的电压比较,得到稳定的+5.6v的电压。该电压使开关电路的三极管vt1和vt2截止。由于vt2截止,切断了报警电路的电源。比较器和开关电路组成了报警电源控制电路。

当人体停止运动后,传感器电路的电桥处于平衡状态,差分放大器a3没有波动信号输出,比较器a4产生一个稳定的+0.4v的电压。比较器反转后,由于r16、c10的延时作用,5秒以后c10的电压降至+3.5v,致使稳压二极管2cw9导通,vt1、vt2也随之导通,于是接通了报警电路的电源,发出报警信号。

报警电路由音响集成块tb4100组成。a1产生的1khz的音频信号经电容c11耦合到tb4100,进行音频功率放大,使扬声器产生足以在20m以外听到的声音信号,在危险场合工作的人员若用该呼救器,还可将声报警改为无线电报警,使监护人员可以较远处接收信号。

元件的选择:

在呼救器中选用lm324和tb4100(即la4100)集成块,主要为了便于调整、减小体积和降低成本。如使用分立元件制作,其价格要高,调整起来困难也多。vt1、vt2用3ax61型管,vd1用2cp9,vd2用2cw9。电感式振动传感器是关键部件。但由于对该部件的线性和灵敏度要求均不高,所以可以自行制作。

安装制作:

该传感器由电感l、振子p和小盒m组成,见图198-2。在外形尺寸为6×10×20(mm)的山字形高频磁芯上,用0.07的漆包线直接绕365圈,制作电感l。小盒m可用罐头皮作,比磁芯长一倍,即外形尺寸为10×15×40(mm)。四角焊上用φ1铜线作的固定脚f。振子p用1×6×20(mm)的铁板,焊上0.3×3×40(mm)的锡磷铜弹簧片制成。制作时先把电感l用502粘在盒底,上面临时垫上0.5mm的垫片,放上振子,摆正后将簧片变成直角焊在盒边上。去掉垫片,传感器即制成了。实际应用时是振子重直于地面,簧片在上、铁片在下,前后振动。

对该传感器的要求是:(1)当传感器取不同方向时,振子p与电感l之间的间隙应相差不多;(2)手拿传感器慢走时,振子振动,不走时,放在胸前,因呼吸引起的振动应很小,或不振。达不到以上两项要求时,应改变簧片的宽度或厚度,最后用蜡灌注传感器盒内的空隙。

整机调试:

通电前应把所有的电位器调到中间位置后,首先检查两个信号源是否起振。测量lm324的14脚和①脚的交流电压,若在0.7v左右,则已起振。如有示波器,可分别观察到23khz和1khz的有些失真的正弦波。

然后,平衡传感器电路中的电桥。在传感器静止、振子不振的情况下,测lm324的⑧脚的交流电压,同时调整rp2,使⑧脚输出值为最小,则电桥基本达到平衡。

第三步是使信号源工作在传感器电路的谐振频率上。在测lm324的⑦脚交流电压的同时,调整rp1,使⑦脚电压降至最小。为保证传感器电路电桥的平衡,返回去调整rp2。这样,反复调整电桥平衡及信号源频率,直至⑦脚交流电压小于0.2v。这时,信号源基本工作在l和c7的并联谐振点上。

然后,让电路板轻轻振动,应无报警信号。若有声报警信号,就一边振动电路板,一边调整rp3,改变比较电压,直到停止报警。然后让电路板静止,5秒钟后应产生信号。若需要改变延迟时间,可改变电容c10,最后,把电路板装入外壳,戴有身上试验,调整rp3,直到满意。

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