Принцип действия прибора основан на прямом усилении и регистрации в виде кривой (электрокардиограммы) напряжения сигналов, снимаемых с электродов, наложенных на тело пациента.
Электрокардиограф работает от сети переменного тока напряжением 127/220 В ± 10%, частотой 50 ± 1 Гц через установленный в нем стабилизатор или от блока аккумуляторов, устанавливаемого вместо стабилизатора. Для подзаряда блока аккумуляторов прибор укомплектован зарядным устройством.
Конструктивно прибор состоит из следующих основных узлов: усилителя, лентопротяжного механизма, стабилизатора и блока аккумуляторов.
Усилитель (рис. 3.10) выполнен в виде отдельного съемного блока, основанием которого служит кронштейн. К кронштейну крепятся лицевая панель и две печатные платы.
Рис. 3.10. Усилитель.
13 - ручка смещения пера; 14 - кнопки выбора необходимой скорости движения диаграммной ленты; 15 - кнопка подачи калибровочного импульса 1 mV; 16 - кнопка включения электрокардиографа; 17 - переключатель отведений; 18 - кнопка включения лентопротяжного механизма; 19 - кнопка успокоения; 20 - кнопки переключения чувствительности; 21 - печатные платы; 22 - разъемы для подсоединения усилителя к источнику питания и гальванометру.
Электрическое соединение усилителя с источником питания и регистрирующим устройством осуществляется через разъемы, расположенные на платах. Ответные части разъемов находятся на кронштейне, к которому крепится гальванометр. На лицевой панели усилителя расположены следующие органы управления:
переключатель отведений, с помощью которого обеспечивается выбор любого отведения (I, II, III, aVR, aVL, aVF, V). В положении К переключателя отведений при нажатии кнопки 1 mV производится подача калибровочного сигнала;
два блока кнопочных переключателей, имеющих гравировку 25, 50, 1 mV, ВКЛ., 2:1, 1:2, УСП., ЗАПИСЬ. Кнопка ВКЛ. служит для включения напряжения питания прибора. Кнопка 1 mV предназначена для подачи внутреннего калибровочного сигнала на вход усилителя. Кнопки 25 и 50 служат для выбора скорости протягивания диаграммной ленты - 25 и 50 мм/с. Кнопка ЗАПИСЬ предназначена для включения лентопротяжного механизма и подачи всего напряжения для разогрева пера. Кнопка УСП. предназначена для закорачивания входов усилителя постоянного тока, т. е. для уменьшения времени установления переходных процессов. Кнопка 1:2 обеспечивает ступенчатую регулировку чувствительности, которая при нажатии кнопки соответствует 5 мм/мВ. Кнопка 2:1 обеспечивает ступенчатую регулировку чувствительности, которая при нажатии кнопки соответствует 20 мм/мВ. В случае если кнопки 1:2 и 2:1 не нажаты, чувствительность соответствует 10 мм/мВ;
ручка «↕», служащая для смещения пера в пределах эффективной ширины записи диаграммной ленты.
На боковой стенке усилителя расположен потенциометр УСИЛЕНИЕ (под шлиц), служащий для плавной подстройки усиления при проверке технического состояния прибора.
На печатной плате У1 (прилож. 1) размещены схемы предварительного усилителя и усилителя постоянного тока (УПТ).
Предварительный усилитель выполнен на транзисторах Т101 - Т106 по дифференциальной схеме. Входной каскад выполнен на сдвоенном полевом транзисторе Т101a, Т101б. Применение сдвоенного полевого транзистора на входе с малыми токами затвора позволяет получить высокое входное сопротивление. Регулировка коэффициента подавления помех осуществляется потенциометром R104, а напряжение на стоках устанавливается потенциометром R107.
Следующий каскад Т103, Т104 служит для согласования входного каскада с выходным каскадом Т105, Т106 предварительного усилителя.
Для корректировки частотной характеристики гальванометра в эмиттерах выходного усилительного каскада установлены конденсатор С104 и подстроенные элементы R117, С103, а в коллекторах — С102. Потенциометр R115 служит для выравнивания напряжений на коллекторах выходного каскада.
Усилитель УПТ выполнен на транзисторах Т107—Т118. На входе усилителя постоянного тока в первом усилительном каскаде применены парные полевые транзисторы Т107, Т108 для получения высокого входного сопротивления. В стоках полевых транзисторов установлен потенциометр R9 ( ↕ ), предназначенный для регулировки смещения пера и выведенный на переднюю панель усилителя.
Ступенчатое деление сигнала осуществляется на точных сопротивлениях R120 - R125. Потенциометрами R126 и R9 устанавливаются начальные режимы по постоянному току на всех транзисторах УПТ, а потенциометром R129 - симметричные пределы отклонения пера гальванометра при среднем положении потенциометра R9.
Далее следуют согласующие эмиттерные повторители Т109, Т110, усилительный дифференциальный каскад Т111, Т112, согласующие эмиттерные повторители Т113, Т114 и выходной каскад, выполненный по мостовой схеме Т115 - Т118, в диагональ которой включен гальванометр У4.
С выходного каскада на входной усилительный каскад УПТ введена отрицательная обратная связь через резисторы R127, R131, подбором которых регулируется общий коэффициент усиления.
При включении питания прибора (кнопка ВКЛ. нажата) переходные конденсаторы С101, С105 закорочены между собой через контакты кнопок ЗАПИСЬ и УСП. Нажатием кнопки УСП. цепь, закорачивающая переходные конденсаторы С101, С105, размыкается и сигнал проходит на усилитель. При включении кнопки ЗАПИСЬ эта цепь размыкается и кнопка УСП. при ее нажатии служит уже по своему прямому назначению, т. е. блокирует входы УПТ.
Диоды Д101, Д102, стоящие в цепи нагрузки усилительного каскада Т111, Т112, задают смещение и начальный ток на соответствующих транзисторах Т115 - Т116 и T117 - Т118, а также служат для термостабилизации режимов выходного каскада.
На печатной плате У2 размещены схемы управления работой электрокардиографа: схема преобразователя напряжения питания, схема калибратора, схема автоматики, схема стабилизации оборотов двигателя.
Схема преобразователя напряжения питания представляет собой автогенератор на транзисторе Т203, с выходной обмотки трансформатора которого напряжение подается на выпрямитель Д202 - Д205.
Напряжение на выходе выпрямителя при подключенной нагрузке (схема предварительного усилителя) получается в пределах ± 24 - 30 В, а без нагрузки - в пределах ±65 - 75 В.
Для того чтобы выходное напряжение преобразователя не зависело от изменения питающего напряжения при работе от блока аккумуляторов, применен стабилизирующий каскад на транзисторе Т204. Величина выходного напряжения стабилизирующего каскада, а следовательно, выходного напряжения выпрямителя определяется опорным напряжением, снимаемым со стабилитрона Д206.
Схема калибратора представляет собой делитель R207, R208, R13, на который подано через кнопку 1 mV напряжение с выхода стабилизирующего каскада Т204.
При калибровке переключатель отведений должен находиться в положении К и при периодическом нажатии кнопки 1 mV калибровочное напряжение подается на вход предварительного усилителя.
Схема автоматики, выполненная на транзисторах Т205 - Т207, предназначена для закорачивания переходных конденсаторов С101, С105, т. е. блокировки входов УПТ, и остановки двигателя лентопротяжного механизма на время (не более 3 с), необходимое для разогрева теплового пера при включении кнопки ЗАПИСЬ и установлении переходных процессов при переключении отведений.
При включении кнопки ЗАПИСЬ напряжение питания подается на схему автоматики и через нормально замкнутые контакты 4, 5 реле Р на схему стабилизации оборотов двигателя. В исходном состоянии переходные конденсаторы С101, С105 соединены с нормально разомкнутыми контактами 2, 3 реле Р, а транзисторы Т205 - Т207 закрыты.
При подаче питающего напряжения на схему автоматики конденсатор С208 начинает заряжаться через резисторы R218, R219, являющиеся базовым делителем транзистора Т206. В момент начала заряда конденсатора через эту цепь протекает максимальный ток, транзистор Т206 открывается и схема срабатывает. Контакты 2, 3 реле Р замыкаются, соединяя между собой переходные конденсаторы С101, С105, а контакты 4, 5 реле Р размыкаются, снимая напряжение питания со схемы стабилизатора оборотов двигателя. По мере заряда конденсатора С208 уменьшается ток базы транзистора Т206, и он закрывается. Схема возвращается в исходное состояние.
В момент переключения отведений цепь базы транзистора Т205, соединенная с землей через контакты галетного переключателя отведений, размыкается. Транзистор Т205, подсоединенный параллельно к конденсатору С208, открывается, конденсатор мгновенно разряжается и схема автоматики срабатывает вышеописанным образом.
Схема стабилизации оборотов двигателя, выполненная на транзисторах Т208, Т209, представляет собой стабилизатор с последовательным регулирующим элементом.
Выбор скорости движения диаграммной ленты 25 или 50 мм/с осуществляется нажатием соответствующих кнопок, через контакты которых к базе регулирующего транзистора Т209 подсоединяется соответствующий делитель: для 25 мм/с - R227, R229, для 50 мм/с - R227, R228.
Потенциометрами R228 и R229 на двигателе М устанавливается напряжение, соответствующее выбранной скорости.
Лентопротяжный механизм (рис. 3.11) состоит из электродвигателя с редуктором, ведущего вала и откидывающейся каретки. На каретке установлены ролики, оформляющие ребро записи, вращающаяся втулка для установки рулона диаграммной ленты, плавающие ролики для поджатия транспортируемой ленты и нож для ее обрезки. Двигатель с редуктором, ведущий вал и ось каретки установлены на двух вертикальных стенках, скрепленных между собой кронштейнами. Под откидывающейся кареткой на вертикальной стенке расположена клемма функционального заземления.
Рис. 3.11. Лентопротяжный механизм
23 - клемма питания нагревателя теплового пера; 24 - ограничители смещения пера; 25 - тепловое перо; 26 - индикатор включения прибора; 27 - рамка защиты пера; 28 - откидывающаяся каретка; 29 - ведущий вал; 30 - ролики для оформления ребра записи; 31 - втулка для установки бумаги; 32 - редуктор; 33 - электродвигатель; 34 - ответные разъемы усилителя; 35 - гальванометр; 36 - отсек для установки блока аккумуляторов или блока стабилизатора.
На одном из кронштейнов, скрепляющих стенки прибора, установлены гальванометр У4 и ответные части разъемов для подключения усилителя, а также резисторы R10, R11 схемы индикации питающего напряжения. Сверху гальванометр закрыт столом, который вдвигается в пазы и крепится двумя винтами. На столе расположены: индикатор включения питания прибора ИП, стойки ограничения хода пера, указатель запаса диаграммной ленты, клемма питания нагревателя теплового пера и прижимная пружина для улучшения оформления ребра записи.
Схема индикации питающего напряжения и разряда блока аккумуляторов состоит из резисторов R10, R11 и индикатора ИП.
При питании прибора от блока стабилизатора или блока аккумуляторов напряжение подается через резисторы R10 и R11 на индикатор ИП. При этом стрелка индикатора отклоняется и устанавливается в красном секторе. При разряде блока аккумуляторов стрелка индикатора смещается к границе двух секторов.
Положение стрелки на границе двух секторов указывает на необходимость зарядки блока аккумуляторов.
Гальванометр (рис. 3.12) служит для преобразования усиленного электрического сигнала электрокардиограммы в перемещение ротора гальванометра и закрепленного на его оси теплового пера.
Рис. 3.12. Гальванометр
37 - магмитопровод; 38 - отклоняющая система; 39 - постоянный магнит; 40 – пружина.
Гальванометр состоит из отклоняющей системы с катушками управления, магнитопроводов, четырех постоянных магнитов и ротора.
Гальванометр имеет близкую к линейной зависимость между изменением тока в катушках и перемещением ротора.
При подаче сигнала на выводы катушек управления создается вращающий момент, поворачивающий в магнитном поле ротор, на оси которого закреплено тепловое перо.
Тепловое перо предназначено для записи сигналов на теплочувствительной диаграммной ленте.
Нагревательный элемент теплового пера представляет собой металлическую трубочку, внутри которой размещена остеклованная спираль накала. Металлическая трубочка закреплена на пружине пера, которая крепится неподвижно на оси ротора гальванометра при помощи держателя (рис. 3.13).
При включении кнопки ВКЛ. на перо подается часть напряжения питания через резистор R12 для предварительного разогрева. При включении кнопки ЗАПИСЬ через полупроводниковый диод Д1 на перо подается напряжение питания электрокардиографа и оно разогревается до рабочей температуры.
Рис. 3.13. Крепление теплового пера
41 - пружина пера; 42 - винт для регулировки прижима пера; 43 - винт для крепления теплового пера к держателю; 44 - винт для крепления держателя пера на оси ротора; 45 - ось ротора.
Блок стабилизатора напряжения представляет собой стабилизированный выпрямитель компенсационного типа с усилителем обратной связи и последовательным регулирующим элементом. Выходное напряжение блока стабилизатора равно 12,6 В.
Блок стабилизатора работает от сети переменного тока напряжением 127/220 В ± 10%, частотой 50 ± 1 Гц. Элементы схемы стабилизатора расположены в металлическом корпусе (рис. 3.14. а). На одной из торцевых стенок имеются контакты, на которые выводится стабилизированное выходное напряжение. Через эту же стенку выведен сетевой шнур.
Рис. 14. Блок аккумуляторов (а) и блок стабилизатора (б)
46 - сетевой шнур; 47 - держатель предохранителя; 48 - выходные контакты блоков; а - отверстие для доступа к потенциометру, которым выставляется величина выходного напряжения блока стабилизатора.
На корпусе блока стабилизатора расположен держатель предохранителя с переключением напряжения сети.
Для установки блока стабилизатора в нижней части корпуса прибора предусмотрен отсек. На изоляционной колодке, расположенной в отсеке, крепятся токосъемные контакты для подачи напряжения питания на схему прибора.
Блок аккумуляторов (рис. 3.14.б) состоит из 10 последовательно соединенных аккумуляторов типа НКГ-1,5, расположенных внутри корпуса, выполненного из ударопрочного полистирола. На одной из торцевых стенок имеются контакты, на которые выводится выходное напряжение блока аккумуляторов. Напряжение полностью заряженного блока аккумуляторов 13,5 - 15 В, что обеспечивает непрерывную работу электрокардиографа не менее 2 ч.
Блок аккумуляторов имеет идентичные габаритные и присоединительные размеры с блоком стабилизатора, что предусматривает возможность их взаимозаменяемости при установке в прибор.
Зарядное устройство (рис. 3.15) выполнено в виде самостоятельного узла с нишей, которая закрывается защелкивающейся крышкой. Ниша используется для подключения заряжаемого блока аккумуляторов или для укладки сетевого шнура.
Рис. 3.15. Зарядное устройство
50 - тумблер включения сети; 51 - крышка зарядного устройства; 52 - держатель предохранителя; 53 - индикатор включения сети; 54 - индикатор заряда блока аккумуляторов.
Зарядное устройство представляет собой выпрямитель, собранный по двухполупериодной схеме со средней точкой. В первичную цепь трансформатора, питающего выпрямитель, включена лампа СЕТЬ. Лампа ЗАРЯД, включенная во вторичную цепь трансформатора последовательно с заряжаемым блоком аккумуляторов, ограничивает ток и служит индикатором процесса заряда. Обе лампы размещены на верхней панели устройства. На торцевой панели установлены тумблер включения сети и держатель предохранителя с переключением напряжения сети.