生物傳感器的信號自適應調節裝置的製作方法

2023-06-09 14:12:46

本實用新型涉及生物傳感器領域，尤其涉及一種生物傳感器的信號自適應調節裝置。

背景技術：

在生物傳感器電路中，即使將輸入電壓為零，用靈敏的直流表測量輸出端，也會有變化緩慢的輸出電壓。這種輸入電壓為零而輸出電壓不為零且緩慢變化的現象，稱為零點漂移現象。在生物傳感器電路中，任何參數的變化，如電源電壓的波動、元件的老化、半導體元件參數隨溫度變化而產生的變化，都將產生輸出電壓的漂移。由溫度變化所引起的半導體器件參數的變化是產生零點漂移現象的主要原因，因此也稱零點漂移為溫度漂移。

一般地，生物傳感器(例如血壓傳感器、脈搏傳感器或心率傳感器等)要求的靈敏度都非常高，如果此類生物傳感器電路的產生溫度漂移則會明顯影響電阻值的變化而導致輸出電壓不穩定，從而影響到生物傳感器的靈敏度。此外，由於人體產生的生物電信號(例如血壓、脈搏或心率信號)可能時強時弱，生物傳感器的探測頭感測到的生物電信號也時強時弱，為了讓生物傳感器輸出合適信號強度的生物電信號，因此需要進行對感測到的生物電信號進行自適應調節後再進行輸出得到穩定的生物電信號。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於提供一種生物傳感器的信號自適應調節裝置，旨在解決生物傳感器電路因溫度漂移造成靈敏度不高以及無法自適應調節生物電信號強度的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種生物傳感器的信號自適應調節裝置，包括探測頭、雙擲開關、第一電位器、第二電位器、第三電位器、第四電位器、生物傳感器電路以及微控制器，所述探測頭的兩個輸出端連接至所述雙擲開關的兩個輸入端，所述雙擲開關的一個輸出端連接至第一電位器的輸入端，所述雙擲開關的另一個輸出端連接至第二電位器的輸入端，第一電位器的輸出端連接至所述生物傳感器電路的正極輸入端，第二電位器的輸出端連接至所述生物傳感器電路的負極輸入端，所述生物傳感器電路的輸出端連接至所述微控制器的信號輸入端，第三電位器的一端連接至所述生物傳感器電路的正極輸入端，第三電位器的另一端為接地端，第四電位器的一端連接至所述生物傳感器電路的負極輸入端，第四電位器的另一端連接至所述生物傳感器電路的輸出端，所述雙擲開關、第一電位器、第二電位器、第三電位器和第四電位器均連接至所述微控制器上。

優選的，所述第一電位器包括第一平衡電阻和第一穩壓電阻，所述第二電位器包括第二平衡電阻和第二穩壓電阻，所述第一平衡電阻和第一穩壓電阻串聯，所述第二平衡電阻和第二穩壓電阻串聯。

優選的，所述雙擲開關的一個輸出端連接至所述第一平衡電阻的輸入端，所述雙擲開關的另一個輸出端連接至所述第二平衡電阻的輸入端。

優選的，所述第一穩壓電阻的輸出端連接至所述生物傳感器電路的正極輸入端，所述第二穩壓電阻的輸出端連接至所述生物傳感器電路的負極輸入端。

優選的，所述微控制器通過第一控制端連接至所述第一平衡電阻的控制端，所述微控制器通過第二控制端連接至所述第二平衡電阻的控制端。

優選的，所述第三電位器包括第三平衡電阻和第三穩壓電阻，所述第四電位器包括第四平衡電阻和第四穩壓電阻。

優選的，所述第三平衡電阻的一端和第三穩壓電阻的一端串聯，所述第三平衡電阻的另一端為接地端，所述第三穩壓電阻的另一端連接至所述生物傳感器電路的正極輸入端。

優選的，所述第四平衡電阻的一端和第四穩壓電阻的一端串聯，所述第四平衡電阻的另一端連接至所述生物傳感器電路的輸出端，所述第四穩壓電阻的另一端連接至所述生物傳感器電路的負極輸入端。

優選的，所述微控制器通過第三控制端連接至所述第三平衡電阻的控制端，所述微控制器通過第四控制端連接至所述第四平衡電阻的控制端。

優選的，所述微控制器通過第五控制端連接至所述雙擲開關的控制端，用於自動控制所述雙擲開關的斷開或閉合。

相較於現有技術，本實用新型所述生物傳感器的信號自適應調節裝置採用上述技術方案，取得了如下技術效果，既能夠自動消除生物傳感器產生的電路溫度漂移現象，消除了電路溫度漂移現象對生物傳感器的靈敏度產生的不利影響，又能夠根據被測對象的生物電信號強弱來自適應地輸出合適強度的生物電信號，從而穩定了生物傳感器輸出電氣特性，提高了生物傳感器的靈敏度，取得了生物傳感器自適應被測對象的生物電信號強弱的效果。

附圖說明

圖1是本實用新型生物傳感器的信號自適應調節裝置較佳實施例的電路結構示意圖。

本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

為更進一步闡述本實用新型為達成上述目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本實用新型的具體實施方式、結構、特徵及其功效進行詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

如圖1所示，圖1是本實用新型生物傳感器的信號自適應調節裝置較佳實施例的電路結構示意圖。在本實施例中，所述生物傳感器的信號自適應調節裝置包括探測頭1、雙擲開關2、第一電位器3、第二電位器4、第三電位器5、第四電位器6、生物傳感器電路7以及微控制器(MCU)8。所述探測頭1的兩個輸出端連接至雙擲開關2的兩個輸入端，所述雙擲開關2的一個輸出端連接至第一電位器3的輸入端，所述雙擲開關2的另一個輸出端連接至第二電位器4的輸入端。第一電位器3的輸出端連接至生物傳感器電路7的正極輸入端，第二電位器4的輸出端連接至生物傳感器7電路的負極輸入端，所述生物傳感器電路7的輸出端連接至微控制器8的信號輸入端，第三電位器5的一端連接至生物傳感器電路7的正極輸入端，第三電位器5的另一端為接地端，第四電位器6的一端連接至生物傳感器電路7的負極輸入端，第四電位器6的另一端連接至生物傳感器電路7的輸出端。所述雙擲開關2、第一電位器3、第二電位器4、第三電位器5和第四電位器6均連接至微控制器8上。所述微控制器8用於控制雙擲開關2斷開時，通過調節第一電位器3和第二電位器4的電阻值將生物傳感器電路7因溫度漂移現象產生的電壓調節為零。所述微控制器8還用於控制雙擲開關2閉合時，通過調節第三電位器5和第四電位器5的電阻值使所述生物傳感器7電路輸出的生物電信號強度處於預設強度閾值範圍內。所述微控制器8為現有技術中具有信號控制功能的微處理器、單片機、信號處理晶片或者信號控制晶片。所述預設強度閾值範圍預先設置並存儲在所述微控制器8內，作為生物傳感器電路7輸出的生物電信號的強度標準。所述生物傳感器電路7採用現有技術中生物傳感器(例如血壓傳感器、脈搏傳感器或心率傳感器等)的信號處理電路，一般包括數模(A/D)轉換電路、信號濾波電路等，本實施例不作具體闡述。

在本實施例中，所述第一電位器3包括第一平衡電阻DR1和第一穩壓電阻R1，第一平衡電阻DR1和第一穩壓電阻R1串聯。所述第二電位器4包括第二平衡電阻DR2和第二穩壓電阻R2，第二平衡電阻DR2和第二穩壓電阻R2串聯。所述第三電位器5包括第三平衡電阻DR3和第三穩壓電阻R3，第三平衡電阻DR3和第三穩壓電阻R3串聯。所述第四電位器6包括第四平衡電阻DR4和第四穩壓電阻R4，第四平衡電阻DR4和第四穩壓電阻R4串聯。

所述探測頭1的兩個輸出端連接至雙擲開關2的兩個輸入端，所述雙擲開關2的一個輸出端連接至第一平衡電阻DR1的輸入端，所述雙擲開關2的另一個輸出端連接至第二平衡電阻DR2的輸入端，第一穩壓電阻R1的輸出端連接至生物傳感器電路7的正極輸入端，第二穩壓電阻R2的輸出端連接至生物傳感器電路7的負極輸入端，所述生物傳感器電路7的輸出端連接至微控制器8的信號輸入端S0。所述微控制器8的第一控制端S1連接至第一平衡電阻DR1的控制端，所述微控制器8的第二控制端S2連接至第二平衡電阻DR2的控制端。所述微控制器8的第三控制端S3連接至第三平衡電阻DR3的控制端，第三平衡電阻DR3的一端為接地端，第三平衡電阻DR3的另一端連接至第三穩壓電阻R3的一端，第三穩壓電阻R3的另一端連接至生物傳感器電路7的正極輸入端。所述微控制器8的第四控制端S4連接至第四平衡電阻DR42的控制端，第四平衡電阻DR4的一端連接至微控制器8的信號輸入端S0(即：生物傳感器電路7的輸出端)，第四平衡電阻DR4的另一端連接至第四穩壓電阻R4的一端，第四穩壓電阻R4的另一端連接至生物傳感器電路7的負極輸入端。所述微控制器8的第五控制端S5連接至所述雙擲開關2的控制端，用於自動控制雙擲開關2的斷開或閉合。

在調節生物傳感器電路7產生的溫度漂移現象過程中，當第一平衡電阻DR1和第二平衡電阻DR2的觸頭滑動到零端電阻值時，產生較高的電壓可能會損壞生物傳感器電路7。因此，本實施例中採用第一穩壓電阻R1和第二穩壓電阻R2來保證第一電位器3和第二電位器4輸出電壓的穩定性。當第一平衡電阻DR1和第二平衡電阻DR2的觸頭滑動時，所述第一穩壓電阻R1和第二穩壓電阻R2用於保持第一電位器3和第二電位器4輸出穩定電壓，從而保護生物傳感器電路7不會因電壓過高而損壞。

在調節生物傳感器電路7輸出的生物電信號強度過程中，當第三平衡電阻DR3和第四平衡電阻DR4的觸頭滑動到零端電阻值時，產生較高的電壓可能會生物傳感器電路7。因此，本實施例中採用第三穩壓電阻R3和第四穩壓電阻R4來保證第三電位器5和第四電位器6輸出電壓的穩定性。當第三平衡電阻DR3和第四平衡電阻DR4的觸頭滑動時，所述第三穩壓電阻R3和第四穩壓電阻R2用於保持第三電位器5和第四電位器6輸出穩定電壓使生物傳感器電路7輸出穩定的生物電信號。

本實用新型所述生物傳感器的信號自適應調節裝置的工作原理如下：當探測頭1開啟量測被測對象(例如人體)的生物電信號(例如心電信號)時，微控制器8通過第五控制端S5斷開雙擲開關2使探測頭1的輸出端電壓差為零，通過第一控制端S1控制第一平衡電阻DR1的觸頭滑動以改變第一電位器3的電阻值以及通過第二控制端S2同步控制第二平衡電阻DR2的觸頭滑動以改變第二電位器4的電阻值來將生物傳感器電路7的輸出端電壓調為零。當生物傳感器電路7的輸出端電壓為零時，所述微控制器8通過第一控制端S1控制第一平衡電阻DR1的觸頭和通過第二控制端S2控制第二平衡電阻DR2的觸頭同時停止滑動並固定位置，此時即可消除生物傳感器電路7產生的溫度漂移現象對生物傳感器7的靈敏度產生的不利影響，從而穩定了生物傳感器電路7輸出的電氣特性。

當生物傳感器電路7的輸出端電壓為零時，此時即可利用探測頭1量測被測對象的生物電信號。由於人體產生的生物電信號(例如血壓、脈搏或心率信號)可能時強時弱，生物傳感器的探測頭1感測到的生物電信號也時強時弱，為了讓生物傳感器輸出合適信號強度的生物電信號，因此需要進行對感測到的生物電信號進行自適應調節後再進行輸出得到穩定的生物電信號。在本實施例中，微控制器8通過第五控制端S5開啟雙擲開關2使探測頭1量測到的生物電信號輸出至生物傳感器電路7。然後，微控制器8檢測生物傳感器電路7輸出的生物電信號的信號強度是否處於預設強度閾值範圍內，則通過第三控制端S3控制第三平衡電阻DR3的觸頭滑動以改變第三電位器5的電阻值以及通過第四控制端S4同步控制第四平衡電阻DR4的觸頭滑動以改變第四電位器6的電阻值來動態調節生物傳感器電路7的輸出端電壓，使生物傳感器電路7輸出的生物電信號的信號強度處於預設強度閾值範圍內，從而穩定了生物傳感器電路7輸出的生物電信號強度，取得了生物傳感器自適應被測對象的生物電信號強弱的效果。

本實用新型所述生物傳感器的信號自適應調節裝置通過控制第一電位器3和第二電位器4的電阻值將生物傳感器電路7因溫度漂移現象產生的電壓自動調零，消除了溫度漂移現象對生物傳感器的靈敏度產生的不利影響，從而穩定了生物傳感器輸出電氣特性。此外，通過控制第三電位器5和第四電位器6的電阻值來動態調節生物傳感器電路7輸出的生物電信號處於合適信號強度範圍內，從而穩定生物傳感器電路7輸出的生物電信號強度，取得了生物傳感器自適應被測對象的生物電信號強弱的效果。

以上僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效功能變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。