Устройство для преобразования движения головы человека в электрический сигнал Советский патент 1990 года по МПК A61B5/103 

Изобретение относится к медицине, а именно к измерительным приборам для проверки движения головы человека, предназначенным для проведения психологических, нейрофизиологических и эргономических экспериментов, а также может быть использовано в системах, предназначенных для визуального поиска и определения координат цели.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерений путем учета угловых и поступательных составляющих движений головы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - пример конкретного выполнения канала преобразования; на фиг. 3 - то же, вычислителя.

Устройство для преобразования движения головы человека в электрический сигнал содержит три идентичных индуктивных элемента 1-3 возбуждения, индуктивные индикаторные элементы 4-6, блок источников сигналов, пять каналов преобразования 8-12, вычислительное устройство 13 и пульт 14 оператора.

Канал преобразования (8-12) содержит усилитель 15, фазовращатель 16 и последовательно соединенные суммирующий резонансный усилитель 17, логарифмический усилитель 18, второй резонансный усилитель 19 и компаратор 20 нуля, блок 21 установки в исходное положение.

Блок 21 установки в исходное положение содержит первый 22 и второй 23 логические элементы И-НЕ, первый 24 и второй 25 триггеры, третий 26, четвертый 27 и пятый 28 логические элементы И-НЕ, второй счетчик 29, третью схему 30 сравнения кодов, третий триггер 31, второй блок 32 памяти, второй сумматор 33.

В состав канала преобразования входят также фазовращатель 37, коммутатор 38, фазовый детектор 39, ключ 40, схема 41 управления коммутатором, первый счетчик 42, формирователь 43 импульсов, реверсивный счетчик 44, блок 45 памяти, две схемы 46, 47 сравнения, сумматор 48.

Вычислительное устройство 13 содержит первый сумматор 49, две схемы 50, 51 разности, второй сумматор 52, перемножитель 53, управляемый сумматор 54, первый цифро- аналоговый преобразователь 55, два блока 56, 57 памяти, второй цифроаналоговый преобразователь 58, схему 59 управления блоками памяти, третий и четвертый цифро- аналоговые преобразователи 60, 61.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в какой-то момент времени голова человека меняет направление движения на обратное. В это время к опорному входу фазового детектора 39 подключен выход фазовращателя 37 с фазой, например, р, на выходах блока 45 памяти имеется код

числа Л/ь а -на выходах сумматора 48 - код числа . ( С изменением направления движения головы разность фаз между информационным и опорным сигналами на входах фазового детектора 39 начинает уменьшаться и, следовательнб, код числа N на выходах блока 45 памяти также уменьшается. В момент равенства кодов чисел A/I и на входах первой схемы 46 сравнения кодов, вырабатывается

0 импульс, поступающий на входы обратного счета реверсивного счетчика 44 и схемы 41 управления коммутатором. Это означает, что при движении головы катушка возбуждения достигла нижней границы апертуры. Код на

выходах реверсивного счетчика 44 уменьшается на единицу, т. е. , и одновременно схема 41 управления коммутатором вырабатывает команду коммутатору 38, согласно которой коммутатор 38 подключает к опорному входу фазового детекто0 ра 39 выход фазовращателя 37 с фазой

о i- 1 сР -1 2я1Г

после чего разность фаз

между сигналами на входах фазового детектора 39 становится 180°, на выходах блс- ка 45 памяти появляется код числа , а на выходах сумматора 48 - код числа (N2f)). При дальнейшем движении головы разность фаз между сигналами на входах фазового детектора 39

уменьшается, соответственно уменьшается код на выходах блока 45 памятней в момент времени, когда тш, схема 46 сравнения кодов вырабатывает следующий импульс. Выходной код реверсивного счетчика 44 становится N N -{-1-2, что аналогично

описанному выше. Срабатывает коммутатор 38, который1 подключает к опорному входу фазового детектора 39 выход фазовращателя

37 с фазой ф,

/-2

Разность фаз между входными сигналами опять увеличивается до 180°, на выходах блока 45 памяти появляется код числа NIO, а на выходах сумматора 48 - код числа .(Nw+i-2). Последующие циклы работы схемы аналогичны. Когда положение

возбуждающей катушки будет соответствовать выбранной точке канала отсчета (), к опорному входу фазового детектора 39 будет подключен выход фазовращателя 37 с фазой фь-0, на входах блока 45 памяти

будет код числа , на выходах реверсивного, счетчика 44 - код числа N20, а на выходах сумматора 48 - код числа -{-К NZO- При дальнейшем движении головы, в следующий момент равенства кодов чисел Л : и jV| mm, на входах реверсивного счетчика 44 появится код числа Ni-Nzo-1, к опорному входу фазового детектора 39 будет подключен выход фазовращателя 37 с фазой

, на выходах блока 45 памяти появится код числа Ni0, а на выходах сумматора 14 - код числа Ng Nio4-K(N2o-l). Последующие циклы работы схемы аналогичны. Если необходимо установить в исходное положение схему в другой точке измерительного диапазона движения головы, необходимо нажать и отпустить кнопку на пульте 14 оператора.

Таким образом, на выходах каждого

каналов преобразования соединены с одними входами вычислителя, а первый выход пульта оператора - с другим входом вычислителя, блок источников сигналов и третий 5 индуктивный элемент возбуждения, причем первая группа выходов блока источников сигналов соединена с соответствующими входами индуктивных элементов возбуждения, второй выход пульта оператора соединен с первыми входами всех каналов преобразоканала преобразования получаются коды чн- 10 вания, другие выходы которых соединены сел, пропорциональные движению головы.с группой входов блока источников сигнаДвижение головы человека может быть каклов. второй вход первого канала преобразования соединен с вторым выходом первого индуктивного индикаторного элемента,

15

угловым, т. е. поворот головы вокруг осей х, у, z - Фх, Фу, Фг, так и поступательным. Наиболее естественным поступательным движением является движение головы вперед-назад, т. е. вдоль оси х, которое фиксируется как сложное движение.

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования движения головы человека в электрический сигнал, содержащее первый, второй и третий каналы преобразования, первый и втовторои и третий входы второго канала преобразования соединены с четвертым и третьим выходами второго индуктивного индикаторного элемента, второй вход третьего канала преобразования соединен с вторым выходом второго индуктивного инди- 20 каторного элемента, второй и третий входы четвертого и пятого каналов преобразования соединены соответственно с четвертым, третьим, вторым и первым выходами третьего индуктивного индикаторного элемента, чет- рои индуктивные элементы возбуждения, 25 вертые и пятые входы всех каналов преоб- первый, второй и третий индуктивные ин-разования соединены с второй группой выдикаторные элементы, одни выходы которыхходов блока источников сигналов.

соединены с соответствующими входами ка-2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,

налов преобразования, отличающееся тем,что индуктивные индикаторные элементы вычто, с целью повышения достоверности ре-полнены в виде плоских катушек, две из

зультатов измерений путем учета угловых и 30 которых состоят из взаимно перпендикуляр- поступательных составляющих движений го-ных двухкардинатных катушек, а третья - ловы, в него введены вычислитель, выходы однокардинатная, причем каждая из катушек которого являются выходами устройства, выполнена в виде двух секций, выводы кото- четвертый и пятый каналы преобразования, рых являются выходами индуктивных инди- пульт оператора, причем одни выходы всех каторных элементов.

каналов преобразования соединены с одними входами вычислителя, а первый выход пульта оператора - с другим входом вычислителя, блок источников сигналов и третий индуктивный элемент возбуждения, причем первая группа выходов блока источников сигналов соединена с соответствующими входами индуктивных элементов возбуждения, второй выход пульта оператора соединен с первыми входами всех каналов преобразования, другие выходы которых соединены с группой входов блока источников сигна

Изобретение относится к медицине, а именно к измерительным приборам для проверки движения головы человека, предназначенным для проведения психологических, нейрофизиологических и эргономических экспериментов, а также может быть использовано в системах, предназначенных для визуального поиска и определения координат цели. Цель изобретения - повышение достоверности измерений путем выделения угловых и поступательных перемещений головы. Поставленная цель реализуется введением в состав устройства вычислителя 13, каналов преобразования 8-12 и пульта 14 оператора, а также дополнительных связей с элементами известного устройства. Применение изобретения позволяет получить электрические сигналы, пропорциональные простым движениям головы (двум угловым и одному поступательному), повысить точность измерения и упростить процедуру преобразования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Риг.З