Устройство для контроля психофизиологического состояния обучаемых Советский патент 1986 года по МПК G09B7/07 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к автоматизированным обучающим системам и может быть использовано как при обучении, так и при проведении психолого-педагогических экспериментов в ходе учебного процесса.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема вычислителя скорости изменения пульса; на фиг. 3 - структурная схема управляющего устройства на фиг. 4 - принципиальная электрическая схема элемента коммутации; на фиг. 5 - эпюры сложения сигналов в сумматоре вычислителя скорости изменения пульса.

Устройство для контроля обучаемых содержит датчики 1 пульса (количество которых соответствует числу обучаемых) блок 2 индикации, блок 3 усилителей, частотометр 4, блок 5 коммутации, задатчик 6 эталонных напряжений, блок 7 управления, блок 8 сравнения, вычислитель 9 скорости изменения пульса и вход 10 блока 2 индикации.

Блок 2 образуют элемент 11 коммутации, интеграторы 12 и 13, индикатор 14 и узлы 15 индивидуального контроля (их количество соответствуе числу обучаемых), содержащие триггеры 16 и индикаторы 17.

Вычислитель 9 скорости изменения пульса содержит сумматор 18, дифференцирующую цепь 19, триггер 20, цифроаналоговый преобразователь ЦАП 21 и элемент 22 задержки.

Блбк 7 состоит из генератора 23 1 1пульсвв, мультивибраторов 24 и 25, дагфференцирующей цепи 26, делителя 27 частоты и триггера 28.

Элемент 11 коммутации содержит реле 29, нормальнозамкнутые контакты 30 и 31, а также нормальноразомкну- тые контакты 32 и 33.

Блок 5 коммутации состоит из двух шаговых искателей, один из которых поочередно в такт управляющим импульсам, поступающим с выхода управляющего устройства 7, подсоединяет датчики 1 пульса к блоку 3 усилителей, а второй шаговый искатель так же в такт управляющим импульсам подсоединяет поочередно выходы блока 6 к входам соответствующих триггеров 16

блока 2 индикации и входу блока 8 сравнения.

Задатчик 6 эталонных напряжений представляет собой набор.потенциометров по числу обучаемых. Движок каждого потенциометра устанавливается в положение, соответствзлощее напряжению, пропорциональному скорости изменения частоты сердечных сокращеНИИ обучаемого в спокойном состоянии, определенной опытным путем до начала занятий.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом занятий с группой обучаемых в задатчике 6 выставляются значения скоростей изменения частоть/ сердечных сокращений каждого обучаемого. Датчик 1 пуль са закрепляют на

мочке уха обучаемого. При поступлении с первого выхода генератора 23 импульсов первого импульса первый шаговый искатель блока 5 коммутации подключает датчик 1 пульса первого обучаемого к входу блока 3 усилителей, а второй шаговый искатель первое Эталонное напряжение задатчика 6 - одновременно к входу блока 8 сравие- Ьия и входу триггера 16 первого узла

15 индивид,уального контроля. Усиленный сигнал в блоке 3 усилителей поступает на первый Bxoft частотомера 4. Генератор 23 импульсов запускает первый мультивибратор 24, работающий в звдущем режиме, и второй мультивибратор 25, вырабатывающий импульсный сигнал с периодом

.

- Т,

где Т|„„ - период импульсов, вырабатываемых генератором23

импульсов;

мАксп максимальный период пульса обучаемых. Этот сигнал через дифференцируюШУЮ цепь 26 поступает на второй вход ггервого мультивибратора 24, который открывается вторым по времени импульсом, сформированным при прохождении через дифференцирующую цепь 26.

В а выходе первого мультивибратора 24 вырабатывается импульсный сигнал с длительностью равной 2 Т„ „ , который при поступлении на второй вход частотомера .4 формирует на его выходе импульсы, длительность которых равна периоду следования импульсов с вькода блока 3 усилителей. Эти импульсы поступают одновременно на вход

сумматора 18 и на вход элемента 22 задержки. Элемент 22 пропускает импульсы на вход сумматора 18, разделенные временем

- JL5i 8 l L-

tcp заа 2

Т

-зад. мин Э«п ) макс п,

яап. Ч 1 ин и

- jag- максjan. Ч i

t - минимальная разность

Мин

периодов пульса обучаемого в начале и в конце цикла контроля; , - время задержки линией

задержки; - максимальная разность

периодов пульса обучаемого в начале и в конце цикла контроля;

- минимальный период пульса обучаемых.

В сумматоре 18 происходит сложение первого и последнего сигналов, разделенных временем . В результате сложения на выходе получается сигнал,(фиг.5),который в результате дифференцирования и дифференцирующей цепи 19 преобразуется в один импульс положительной полярности и два импульса отрицательной полярности. Последние разделены во времени на величину, пропорциональную скорости изменения пульса первого обучаемого, и управляют работой триггера 20 (первый импульс открывает, второй закрывает) . На выходе вычислителя 9 ско- рости изменения пульса после прохождения сигнала через преобразователь 21 получается напряжение, пропорциональное длительности импульса, поступающего с выхода триггера 20. Чем больше скорость изменения частоты сердечных сокращений при умственной работе обучаемого, тем выше напряжение на выходе вычислителя 9 скорости изменения пульса. Порог срабатывания блока 8 сравнения определяется сигналом, поступающим на его вход с выхода блока 5 коммутации. На выходе блока 8 сравнения получается сигнал, пропорциональный степени активности первого обучаемого (т.к. сравнивается скорость измене(шя пульса до и во время заняти1 т). Этот сигнал посту0

5

0

5

0

пает на входы триггеров 16 и вход элемента 11. Если величина сигнала, поступившего на вход триггера 16 первого узла 15 индивидуального контроля, вьпие величины сигнала имеющегося на его другом входе, срабатывает индикатор 18, который сигнализирует о достижении заданной степени активности первым обучаемым. Второй и последующие обучаемые контролируются последовательно. Время контроля каждого обучаемого определяется видом и напряженностью занятий и задается частотой генератора 23 импульсов. Сигнал, поступивший с выхода блока 8 сравнения ча вход переключающего устройства 11, проходит через его первый нормальнозамкнутый контакт 30 в интегратор 12 импульсов. Длительность цикла накопления импульсов в интеграторе определяется числом обучаемых, которое задается на делителе 27 частоты. Сигнал с выхода генератора 23 импульсов, проходя, через делитель только после окончания первого цикла контроля всех обучаемых, открывает триггер 28, который подает сигнал на катушку 29 реле. При этом нормально- замкнутые контакты 30 и 31 размыкаются, а нормальноразомкнутые контак- ты 32 и 33 замыкаются. Накопленный в интеграторе 12 сигнал через контакт 33 поступает на индикатор 14, показывая степень активности (в процентах) группы обучаемых в целом. Одновременно через замкнувшийся контакт 32 происходит накопление импульсов в интеграторе 13 второго цикла контроля обучаемого. При следующем срабатывании элемента 11, когда контакты 30 к 31 замыкаются, а 32 и 33 размыкаются, накопление импульсов происходит в интеграторе 12, а накопленный в интегратосе 13 сигнал через контакт 31 поступает на индикатор 14. Таким образом происходит постоянный контроль активности как каждого обучаемого в отдельности, так и группы в целом.

Формула изобретения

1, Устройство для контроля психофизиологического состояния обучаемых, содержащее датчики пульса,блок индикации и последовательно соединенные блок усилителей и частотомер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройстна,;

в него введены задатчик эталонных напряжений, блок сравнения и блок коммутации, входы первой группы которого подключены к выходам датчиков пульса, входы второй группы соединены с выходами эадатчика эталонных напряжений, выходы группы соединены с входами группы блока индикации, первый выход подключен к входу блока усилителей, а второй - к первому входу блока сравнения, вьтход которого соединен с первым входом блока индикации, вычислитель скорости изменения пульса, выход которого соединен с вторым вхйдом блока сравнения., а вход соединен с выходом частотомера, блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом блока коммутации и вторыми входами блока индикации и частотомера.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок индикации содержит элемент коммутации и триггеры, первые входы которых являются входами группы блока, а вторые входы и первый вход элемента коммутации являются первым входом блока первый и второй интеграторы, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами элемента коммутации, четвертый вход которого является вторым входом блока, первый

0

5

0

5

и второй выходы соединены со входами соответствующих интеграторов, третий соединен с первьм индикатором, а другие индикаторы подключены к выходам триггеров.

3.Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что вычислитель скорости изменения пульса содержит последовательно соединенные сумматор, дифференцирующую цепь, триггер и цифроанапоговый преобразователь, выход которого является выходом вычислителя, и элемент задержки, вход которого и первый вход сумматора являются входом вычислителя, выход элемента задержки соединен с BTd- рым входом сумматора.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит последовательно соединенные генератор импульсов, первый мультивибратор, дифференцирующую цепь и второй мультивибратор, выход которого является первым выходом блока, последовательно соединенные делитель частоты и триггер, выход которого является вторым выходом блока, второй выход генератора импульсов является третьим выходом блока, третий выход соединен с вторым входом второго мультивибратора, а четвертый выход - с входом делителя частоты.

фиг. 2

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано как при обучении, так и при проведении психолого- педагогических экспериментов в ходе учебного процесса. Целью изобретения является повышение точности устройства. Устройство для контроля обучаемых содержит датчики пульса, блок индикации, блок усилителей, частотомер, блок коммутации, задатчик эталонных напряжений, блок управления, блок сравнения, вычислитель скорости изменения пульса. Устройство позволяет вести постоянный контроль активности как каждого обучаемого, так и группы в целом. 3 з.п.ф-лы, 5 ил. (Л tN5 СО ел со

н5л.11

28

к8л.

-

сриг.Ъ

.12

Составитель О. Болдырев Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Олейник Корректор М. Пожо

Заказ 2654/53 Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

f f/t. 13

фи&А

r-Q

фие.В