Устройство и принцип работы

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.