一种对运动员心率动态监测的装置制造方法及图纸

运动员心率动态监测装置包括心率传感器、心率信号处理芯片、显示装置、接口装置、反馈报警装置。心率传感器对心率信号进行采集，心率信号处理芯片对采集到的信号放大、滤波、数模转换，最后输出反映心跳频率的方波信号。显示装置对心脏信号进行数值显示，接口装置对心率的数据存储包括测量日期与时间，如果运动员的心率值没有在正常范围内，反馈报警装置则给运动员提升，以便保护运动员。本实用新型专利技术装置克服现有心率监测无法动态测量的缺点，同时采用USB接口电路，外扩了心率数据存储量，本装置使用非常简便。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种动态心率监测装置，尤其是对运动员心率测量。
技术介绍
目前运动员监测心率的主要手段是通过心电监护仪，适用于静息状态下，缺点是一旦运动员移动将对测量产生误差；而若采用腕式心率表，缺点是需运动员自身去观看，这样在特殊情况下会影响比赛成绩或者测量数据的统计。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服运动员心率装置无法动态监测的不足， 提供一种新式监测装置，测试过程简单，精确测量出心跳次数，实现数据显示和上、下限报警功能，并能储存测量结果。本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为这种心率动态监测装置， 包括心率传感器、心率信号处理芯片、显示装置、接口装置、反馈报警装置。所述的心率传感器对运动员心率搏动信号采集；所述的心率信号处理芯片对采集后的心率信号处理，最终确定为方波信号；所述的显示装置对D/A转换后的数据进行波形显示，确定心率信号；所述的接口装置对显示的心率信号通过USB接口外扩TF卡使用；所述的报警装置对心率信号不在正常范围内搏动的结果，提示运动员，同时通过并报警给运动员。所述的心率信号检测处理装置包括心率传感器、信号处理芯片。所述的心率传感器采集人体手指心率信号，通过所述的信号处理芯片对信号放大、滤波、数模转换。所述的显示装置为观测者实时显示运动员心率搏动情况。所述的接口装置为通过储存卡存储数据测量日期与时间，以便日后统计。所述的反馈报警装置为若运动员心率超除设定的范围，给运动员提示，以便保护运动员的生命。所述的心率信号检测处理装置装置为环状，可佩带于运动手指、手腕、颈部、脚骨处，同时也可根据运动员的习惯佩带于身体其他部位。附图说明图1是本技术的外观示意图；图2是心率波动检测电路图；图3是心率信号放大、整形电路图；图4是控制电路图；图5是计数显示电路图；图6是USB接口电路图；图7是报警电路图。3具体实施方式为如图1所示为本技术的示意图，心率传感器对心率信号采集，心率信号处理芯片对微弱的心率信号进行滤波、放大、模数转换，显示装置对运动员搏动心率显示，若不在正常范围内则反馈报警给运动员，接口装置可对运动员的心率搏动信号大容量储存，以便日后数据统计处理。测量原理是脉搏信号主要由动脉血的充盈引起，而血液中还原血红蛋白和氧合血红蛋白含量变化将造成透光率的变化，当氧合血红蛋白和还原血红蛋白对光的吸收量相等时，透射光的强度将主要由动脉血管的收缩和舒张引起的，此时能够比较准确地反映出脉搏信号，通过红外线传感器检测出手指中动脉血管的微弱波动，由计数器计算出每分钟波动的次数。如图2所示为心率波动检测电路，心率传感器TCRT5000解决了在动态情况下检测心率的有效性和准确性，将TCRT5000置于检测部位两侧，当动脉血管随心脏周期性的收缩和舒张，动脉血管的血液容积随之发生变化时，红外接收探头便接收到随心脏周期性地收缩和舒张的动脉搏动光脉冲信号，从而采集到心脏搏动信号，通过图2中的Cl送给心率信号放大、整形电路。如图3所示为心率信号放大、整形电路，心率信号处理芯片为LM741型号，图3中的R3接收图2中的Cl传送信号，把心率传感起检测到的微弱电信号进行放大、整形、滤波， 最后输出反映心跳频率的方波信号。IC2, IC3、IC4都为LM741型号，因为传感器送来的信号幅度只有2 5毫伏，要放大到IOV左右才能作为计数器的输入脉冲。因此放大倍数设计在4000倍左右。两级放大器都接成反相比例放大器的电路，经过两级放大、反相后的波形是跟输入波形同相、且放大了的波形。放大后的波形是一个交流信号。图3中~為的供电方式是正负电源供电，电源为 +12V,-IOV0ApA2与周围元件组成二级放大电路，放大倍数Auf为Auf = (R4/R3) X (R8/R6) = 66X66 = 4000由于放大后的波形是一个交流信号，而计数器需要的是单方向的直流脉冲信号。 所以经过V3检波后变成单方向的直流脉冲信号，并把检波后的信号送到RC两阶滤波电路，滤波电路的作用是滤除放大后的干扰信号。&、V4组成传感器工作指示电路，当传感器接收到心跳信号时，V4就会按心跳的强度而改变亮度，因此V4正常工作时是按心跳的频率闪烁。直流脉冲信号滤波后送入A3的同相输入端，反相输入端接一个固定的电平，A3是作为一个电压比较器来工作的，是单电源供电。当A3的3脚电压高于2脚电压的时候，6脚输出高电平；当A3的3脚电压低于2脚电压的时候，6脚输出低电平，所以A3输出一个反应心跳频率的方波信号。如图4所示控制电路，当接通电源的时候，+12V电源电压通过R15对电容C4进行充电，芯片NE555的2脚的电压马上变成12V( “1”电平)，触发器FF被置“0”，即555的3 脚输出“0”电平。V6截止，V6WC极为高电位，所以计数器MC14553不计数，此时V5不亮。 当按下S1按钮时，2脚电压为0V，低于1/3电源电压。555内部CMP2输出高电平(参见图 6(a)),触发器FF被置“ 1 ”，即3脚输出“ 1”电平，V6饱和导通，V5发光，V6集电极输出低电平，使计数器MC14553清零，开始计数。同时555内场效应管截止，12V电压通过R17给C6充电，C6的电压逐渐增高。当C6的电压充到2/3电源电压的时候，555内CMP1输出高电平，触发器置“0”，3脚输出低电平，V6集电极输出高电平，因此计数器MC14553的11脚变为高电平，计数器停止计数；同时阳5内场效应管导通，电容C6通过场效应管迅速放电到低电平， 返回稳定的状态，定时结束。脉宽TW 可根据下式计算TW = R17C6In {VDD/ (VDD-0. 67VDD)} = R17C6In3 = 1. IR17C6图5为计数显示电路，IC6为计数器MC14553型号；IC7为背光驱动芯片⑶4543， 夜间可显示背光效果。IC6的DS1-I^3输出为方波。当按下图4中的S1时，V5饱和导通， V5的C极为低电平，MC14553的11脚变为低电平，计数器开始对送到12脚的从整形电路过来的方波个数进行计数，最大计数为999，计数结果以BCD码的形式从( ( 输出。11脚不管是高电平还是低电平，DS1 始终是方波。当是低电平的时候，个位显示器被选中，％ A输出个位要显示的数值；当是低电平的时候，十位显示器被选中，％ A输出十位要显示的数值；当DS1是低电平的时候，百位显示器被选中，％ ( 输出百位要显示的数值。IC7的引脚有四个输入端A、B、C、D，与计数器的输出端相连；有七个数码笔段输出驱动端a g，驱动共阴、共阳两种数码管，使用时，只要将PH引脚接高电平，即可驱动共阳极的LED数码管；将PH引脚接低电平，即可驱动共阴极的LED数码管。图6为USB接口电路，图6中的R4、R5分别和图4中的6、7脚相连，IC8芯片为TI 公司的TUSB3210型号，这样就可以外接U盘或者TF卡。图7为报警电路，图7中的V+若对运动员的心率数值没有在设定的范围内，则通过比较器驱动蜂鸣器发出声音，以更好的保护运动员。本技术装置具有以下有益效果检测部位可依运动员习惯任意放置，体积些， 携带方便，操作简单；30秒快速检测小时动态监护模式，可存贮不少于72H心率值，可回放存贮的心电趋本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种对运动员心率动态监测的装置，其特征在于：包括心率传感器、心率信号处理芯片、显示装置、接口装置、反馈报警装置，所述的心率传感器包括红外接收探头单元，所述的心率信号处理芯片对采集后的心率信号处理，最终确定为方波信号；所述的显示装置对Ｄ／Ａ转换后的数据进行波形显示，确定心率信号；所述的接口装置对显示的心率信号通过ＵＳＢ接口外扩ＴＦ卡使用；所述的报警装置对心率信号不在正常范围内搏动的结果，提示运动员，同时通过并报警给运动员。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱平，冯丽丽，
申请(专利权)人：邵明省，
类型：实用新型
国别省市：41