偉康睡眠監(jiān)測(cè)儀體位傳感器原理與維修

張軍盛，陳仁更，吳威靈

(臺(tái)州醫(yī)院 設(shè)備科，浙江臨海317000)

偉康睡眠監(jiān)測(cè)儀體位傳感器原理與維修

張軍盛，陳仁更，吳威靈

(臺(tái)州醫(yī)院 設(shè)備科，浙江臨海317000)

主要介紹了飛思卡爾加速度芯片的測(cè)量原理及其在偉康睡眠監(jiān)測(cè)儀體位傳感器中應(yīng)用，然后簡(jiǎn)單地介紹了該傳感器的主要故障及其維修方法，供技術(shù)人員參考。

睡眠監(jiān)測(cè)儀；體位傳感器；原理；維修

1 儀器原理

偉康睡眠監(jiān)測(cè)儀中的體位傳感器用于偵測(cè)病人的體位移動(dòng)和變化。它內(nèi)置了一片飛思卡爾公司的加速度芯片MMA7260Q，能夠在XYZ三個(gè)軸向上靈敏準(zhǔn)確地測(cè)量到低重力水平的墜落、傾斜、移動(dòng)、震動(dòng)和搖擺。MMA7260Q的重力感測(cè)單元由基于半導(dǎo)體材料的微機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)造而成。物理模型可以構(gòu)造成一對(duì)固定的面板,中間包含一塊可移動(dòng)的面板。當(dāng)系統(tǒng)被給定一加速度時(shí),中間板就會(huì)漂移。中間板移動(dòng)時(shí),它到一邊(固定的面板)的距離增加,而到另一邊的距離相應(yīng)地減少,這種距離的變化可用來(lái)表征加速度。重力感測(cè)單元的面板構(gòu)成了兩個(gè)背對(duì)背的電容,當(dāng)中間面板隨著加速度移動(dòng)時(shí),兩個(gè)面板之間的距離就會(huì)改變,因此電容值也隨之改變,芯片中使用開(kāi)關(guān)電容測(cè)量出電容值,并從它們的差值中解析出加速度數(shù)據(jù),再進(jìn)行信號(hào)調(diào)制和信號(hào)濾波,最后輸出正比于加速度的電壓。

圖1是該傳感器的原理圖。其中U1為微控制器PIC16F818，U2為加速度芯片MMA7260Q。U2的兩個(gè)軸向輸出Zout和Yout與微控制器的I/O口RA0、RA1相連，X軸輸出端懸空。病人的體位信息被U2探測(cè)后輸出電信號(hào)至微控制器U1，經(jīng)A/D變化后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，微處理器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和分析，從RB4～RB7輸出控制信號(hào)，控制由開(kāi)關(guān)管集成元件U3、U4和R1～R4組成的電阻陣列，每個(gè)開(kāi)關(guān)管都與其中一個(gè)電阻相連，開(kāi)關(guān)管為斷開(kāi)時(shí)，電阻R1～R4開(kāi)路，當(dāng)RB7～RB1中的某個(gè)端口輸出為高電平時(shí)，與該此相連的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，電阻與電源負(fù)端接通。睡眠監(jiān)測(cè)儀通過(guò)判斷體位傳感器的電阻陣列的阻值變化，即可判定病人的體位變化。

2 故障維修

由于體位傳感器采用了大規(guī)模集成電路與貼片技術(shù)，元器件少、故障率低。最常見(jiàn)的故障是傳感器內(nèi)電池電量耗盡。該傳感器使用一片3V紐扣電池供電，與線(xiàn)路板一起封裝在里面，時(shí)間一長(zhǎng)，電量低到一定程度后傳感器就不能工作。這時(shí)可以切開(kāi)傳感器的橡皮包裝，取出電路板和電池，拆下電池重新更換。由于電池用點(diǎn)焊與電路板焊接在一起，所以更換電池時(shí)可以用薄鎳片點(diǎn)焊在電池兩極，再將鎳片焊接在電路板上。也可以直接用烙鐵將鎳片直接焊上，焊接用磷酸快速焊接，以免影響電池性能。電池焊接好后，放進(jìn)橡皮包裝，用膠將橡皮膠上，傳感器就能正常工作。另外體位傳感器和睡眠監(jiān)測(cè)儀相連接的細(xì)軟導(dǎo)線(xiàn)容易在傳感器一側(cè)根部發(fā)生折斷導(dǎo)致不能工作，這時(shí)需要將傳感器割開(kāi)重新焊接即可。

圖1 體位傳感器內(nèi)部原理圖

2013-12-09

TH789

B

1002-2376(2014)04-0142-01