По материалам

Скачать книгу
Электромассажер
В практике радиолюбителя встречаются приборы медицинского на­значения. Зарубежные производители, используя простые методы пре­образования напряжения, создают безопасные электромассажеры. Ав­тор неоднократно пользовался такими приборами в медицинских учре­ждениях, но для быта импортный аппарат стоит очень дорого. В этой главе рассматривается простой аналог импортного электромассажера, который легко настроить с помощью регулятора длительности частоты и времени импульсов.
В основе схемы (рис. 7.1) заложен микроконтроллер АТ1лпу15 от компании А1те1 [3], оснащенный РкэЬ-памятью на 1 Кбайт, памятью ЕЕРЯОМ на 64 байт, шестью линиями ввода-вывода, встроенным 11С-генератором, АЦП, аналоговым компаратором и двумя таймерами/счет­чиками.
Б1
Схема построена как классический полумостовой несимметричный преобразователь с трансформаторной гальванической развязкой. Расчет трансформатора основан на [10]. При этом учитывается максимальная длительность импульсов, которая в сумме составляет частоту преобра-
зователя. Время паузы между импульсами в конструктивных расчетах трансформатора не учитывается.
Питание схемы осуществляется от внешнего источника 4,5 В. После включения тумблера 51 питание подается на микроконтроллер 1С 1 и выходной каскад (^1, <32. Для исключения влияния импульсных помех во время работы питание подается через фильтр Я1, СЗ. Стабилитрон 01 выполняет роль стабилизатора напряжения 4 В. Применение в схеме стабилизации напряжения одного стабилитрона вполне оправдано, по­скольку ток потребления микроконтроллера достигает максимум 10 мА.
Во время включения питания происходит сброс микроконтроллера через 115, после чего микроконтроллер опрашивает входы АЦП АОС1, АОС2 и формирует импульсы управления М05РЕТ-транзисторами 01, (}2. Напряжение на АЦП регулируется переменными резисторами ЯЗ, Я4. Для устранения шума во время регулировки установлены конденса­торы С5 и Сб.
Выходной каскад собран по схеме полумостового преобразователя на М05РЕТ-транзисторах. Применение этих транзисторов позволило упростить схему выходного каскада. Для ограничения тока преобразо­вателя применен резистор К2. Поочередная коммутация первичной об­мотки трансформатора ТИЛ вызовет ЭДС на вторичной обмотке. По­скольку трансформатор — повышающий, то импульсы, формируемые во вторичной обмотке, будут иметь большую амплитуду около 20 В. При изменении частоты амплитуда импульсов так же будет изменяться. Эти импульсы вызывают сокращение мышц человека при контакте с электродами во время работы прибора. На этом эффекте и основана функция массажера, что давно применяется в медицине. В схеме не предусмотрена защита от КЗ электродов.
Программа
Код программы на ассемблере представлен в листинге 7.1, а шест-надцатеричный код — в листинге 7.2.
В начале программы выполняется конфигурирование микрокон­троллера. В этот момент все выводы обнулены, поэтому светодиод LED1 засвечивается. Далее АЦП микроконтроллера считывает напря­жение с резисторов R3, R4. Пропорционально считанному напряжению устанавливается время включения и выключения обоих плеч полумос­тового преобразователя. На выводы микроконтроллера РВО и РВ1 по­очередно подаются импульсы управления. Паузы между импульсами задаются значением напряжения на R3. Длительность импульсов зада­ется значением напряжения R4. Длительность формируется программ­ным путем.
Считывание данных на АЦП производится несколько раз, и по ре­зультатам среднего арифметического получают более точные данные длительности пауз и импульсов
Во время работы прибора светодиод LED1 мигает с частотой, про­порциональной напряжению на АЦП1. Если микроконтроллер не рабо­тает, светодиод LED1 не мигает. В этом случае необходимо перепро­граммировать микроконтроллер. В программе автор не использовал таймеры, поскольку длительность пауз очень большая, и потому ресурс таймера недостаточен. Во время пауз сторожевой таймер сбрасывается, благодаря чему микроконтроллер не переходит в "спящий" режим.
Конструкция
Монтажная схема платы представлена на рис. 7.2, а двухсторонняя разводка проводников — на рис 7.3.
Плата изготовляется из двухстороннего металлизированного тек­столита. Автор предлагает дизайн прибора, представленный на рис. 7.4. Экспериментальная модель (рис. 7.5) была собрана на макетной плате. Сверху платы управления устанавливаются детали, выключатель пита­ния, регуляторы длительности и трансформатор, снизу — батарейный отсек питания. От трансформатора (снизу платы) отводятся разъемы для жгутов электродов. На плате вертикально установлен светодиод, кото­рый входит в отверстие в корпусе прибора. С верхнего торца прибора установлен выключатель питания. Все детали импортного производства.
Для трансформатора используется Ш-образный ферритовый сер­дечник 2000НН (рис. 7.6) 30X15X7 (ДХВХШ).
При изготовлении трансформатора вторичная обмотка была разде­лена на две секции по 537 витков (рис. 7.7).
Изоляция обмоток выполнена тефлоновой лентой 0,2 мм (применя­ется в сантехнике), а экранирование трансформатора — алюминиевой лентой 0,5 мм (применяется в воздухотехнике). Сердечник стянут по периметру нейлоновой стяжкой.
Стабилитрон 01 — любой на 4 В (например, КС139). Микрокон­троллер АТ1ту15 установлен на панельку для возможности свободного монтажа при перепрограммировании. Полевые транзисторы 1ЯР540 в схеме не имеют радиаторов, поскольку мощность нагрузки незначи­тельная. На плате установлен разъем для возможности подключения внешнего источника питания.
Настройка
На выводах 5 и 6 микроконтроллера в среднем положении регуля­торов при включенном питании должна быть получена осциллограмма,
показанная на рис. 7.8, на выводах вторичной обмотки трансформато­ра — осциллограмма, показанная на рис. 7.9, а на первичной обмотке — осциллограмма, показанная нарис. 7.10.
Если напряжение на электродах будет иметь уровень, вызывающий болезненные ощущения у пациента, то необходимо увеличить сопро­тивление К2. Для уменьшения амплитуды выходного импульса доста­точно параллельно вторичной обмотке трансформатора подключить ре­зистор номиналом от 100 кОм до ЮМОм (или переменный резистор мощностью 1 Вт). Ощущения массажа можно улучшить, добавив парал­лельно вторичной обмотке конденсатор емкостью от 100 пФ до 0,1 мкФ. Емкость конденсатора зависит от частоты импульсов. Настройка произ­водится для каждого пациента отдельно, поскольку ощущения зависят от проводимости кожи.
Эксплуатация
На электроды насаживаются смоченные в дезинфицирующем рас­творе тампоны. Электроды с тампонами накладываются на место мас­сажа на теле человека, после чего включается прибор. Регулировка па­раметров частоты и скважности импульсов соответствует ощущениям пациента. Электроды медленно перемещают по месту массажа. На­стройку длительности импульсов необходимо производить плавно, не создавая болевых ощущений пациенту.
Внимание!
Во время манипуляции электродами необходимо отключать питание прибора!
Hosted by uCoz