Устройство для психофизиологических исследований Советский патент 1992 года по МПК A61B5/16 

л канал

XI

Использование: изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для проведения психофизиоло гических исследований водителей транспортных средств Сущность: в состав устройства вводятся блок 3 подсчета импульсов, блок 2 анализа и формирования импульсов счета, а также блок 7 управления, при этом появляется вЪзможность производить исследования как в стационарных условиях (на стоянке), так и во время движения транспортного средства Устройство содержит ключ датчика 1, блок 2 анализа и формирования импульсов счета, блок 3 подсчета импульсов, блок 4 памяти, дешифратор 5, индикатор 6, причем блоки 1-6 образуют один канал устройства, а все устройство содержит (т - 1) независимых один от другого каналов и блок 7 управления. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

Фиг./

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для психофизиологических исследований и предназначено для определения трудовых нагрузок водителей транспортных средств при решении вопросов физиологии и гигиены труда.

Известен способ определения профессиональных характеристик оператора и устройство для его осуществления, которое содержит лабиринт, датчик стартфинишной позиции, датчики направления движения, датчики тупиков, шарик, блок датчиков, коммутатор, анализатор состояния датчиков, вычислитель и регистратор. Указанное устройство очень сложно по конструкции и не может быть использовано для психофизиологических исследований на движущемся транспортном средстве.

Известно также устройство для психофизиологических исследований, содержащее таймер, соединенный, программный блок, блок предъявления раздражителей, блок датчиков, анализатор, арифметический блок, регистр памяти, сдвигающий регистр, пороговый элемент. Данное устройство также сложно по конструкции и не может быть использовано для определения трудовых нагрузок водителей транспортных средств в реальных производственных условиях. Его недостатком является и то, что использование устройства предполагает трудоемкое предварительное определение для каждого испытуемого индивидуального темпа предъявления сигналов, который заведомо ниже индивидуального предельного темпа.

Наиболее близким по технической сути к настоящему изобретению и принятым за прототип является устройство, содержащее пульт испытуемого, блок управления и регистрации, блок памяти, дешифратор, индикатор.

Недостатком прототипа является ограниченная область применения устройства.

Целью изобретения является расширение области применения устройства при его использовании для определения трудовых нагрузок водителей транспортных средств в реальных производственных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что датчики каждого канала устройства связаны, с органами управления транспортного средства; сигналы, поступающие от датчиков, анализируются, выделяются согласно условиям функционирования устройства, подсчитываются за определенные промежутки времени и записываются в память устройства. Конструкция устройства при этом позволяет его использование в условиях толчков и вибраций, возникающих при движении транспортного средства.

Достижение поставленной цели обеспечивается совокупностью признаков, изложенных в формуле изобретения. Существенными отличительными признаками в этой совокупности являются блок подсчета импульсов, блок анализа и формирования импульсов счета и блок уп0 равления.

Введение в состав устройства блока подсчета импульсов позволяет производить суммирование общего количества выделенных импульсов за определенный промежу5 ток времени; наличие блока анализа и формирования импульсов счета позволяет выделять импульсы, соответствующие сигналам требуемой длительности от датчика, а наличие блока управления позволяет обес0 лечить работу всего устройства по требуемому алгоритму.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схема блока подсчета импульсов; на фиг. 3 - ключ датчи5 ка и схема блока анализа и формирования импульсов счета; на фиг. 4 - временные диаграммы работы блока анализа и формирования импульсов счета, в табл.1 - закон функционирования одновибраторов; на

0 фиг. 5 - схема блока управления.

Устройство (см. фиг. 1) содержит ключ датчика 1. подключенный ко входу блока 2 анализа и формирования импульсов счета, выход которого соединен с суммирующим

5 входом блока 3 подсчета импульсов, а группа его выходов подключена к группе первых входов блока 4 памяти, группа выходов которого подключена к группе входов дешифратора 5, а группа выходов дешифратора 5

0 подключена к группе входов индикатора 6, причем блоки 1-6 образуют один канал устройства (всего устройство содержит m независимых один от другого каналов), а также блок 7 управления, выхбд обнуления кото5 рого соединен со входами обнуления блоков 3 подсчета импульсов, группа выходов задания адреса подключена к группе вторых входов блока памяти, а выход записи - к третьим входам блоков памяти.

0 Блок 3 подсчета импульсов (см. фиг. 2) содержит к двоично-десятичных счетчиков 8, соединенных последовательно, где к - количество десятичных разрядов, используемых в канале.

5 Блок 2 анализа и формирования импульсов счета (см. фиг. 3) содержит триггер 9, с первых по четвертые конденсаторы и резисторы 10, 15,17, 21 и 12,14. 18. 22 соответственно, диод 11, таймер 13, первый 16 и второй 20 одновибраторы и элемент И 19.

Блок 7 управления (см. фиг. 5) содержит кварцованный генератор прямоугольных импульсов 23, с первого по третий переключатели Пуск, начальная установка (НУ), пошаговый режим (ШАГ), 25, 29, 28 соот- ветственно, с первого по шестой элементы И - 24, 26. 32, 34, 36, 40 соответственно, с первого по четвертый триггеры 27, 28,39,44 соответственно, первый и второй счетчики 30, 35 соответственно, с первого по третий формирователи импульсов 31, 33, 37 соответственно, дешифратор 41, с первого по тринадцатый токоограничивэющие резисторы и светодиоды 42 и 43 соответственно.

Блок 1 представляет собой механиче- ский ключ 45 от датчика (см. фиг. 3).

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии (при отсутствии сигнала от датчика) у механического ключа 45 (см. фиг. 3) замкнут на шину нулевого потенциала верхний контакт, если же поступает сигнал от датчика, то на время действия этого сигнала на шину нулевого потенциала замыкается нижний контакт ключа, а верхний размыкается, далее, при отсутствии сигнала от датчика, ключ возвращается в исходное состояние.

Верхний и нижний контакты механического ключа связаны с прямым и инверсным входами триггера 9 соответственно. В зави- симости от того, верхний или нижний контакт ключа 45 будет замкнут на шину нулевого потенциала, сигналы на прямом и инверсном выходах триггера 9 будут иметь вид, представленный на фиг. 4, а, Ьсоответ- ственно. Сигнал с прямого выхода триггера 9 проходит через помехозащитную цепочку, составленную из конденсатора 10, диода и резистора 11 и 12 соответственно и подключенную к шине положительного потенциа- ла, в результате на первый вход таймера 13 будет поступать укороченный помехозащитной цепочкой сигнал (фиг. 4с).

Подбором номиналов резистора 14 и конденсатора 15, служащих времязадаю- щими элементами таймера и связанных с его времязадающим входом, устанавливается пороговое время (tn), в течение которого на выходе таймера 13 после его запуска присутствует высокий потенциал (при отсут- ствии сигнала сброса на втором входе таймера, фиг. 4d).

В табл. 1 представлен закон функционирования одновибраторов 16 и 20. При помощи времязадающих конденсаторов и резисторов 17, 21 и 18, 22 соответственно, устанавливается длительность импульсов, формируемых на выходах одновибраторов.

На инверсном выходе одновибратора 20 будет сформирован импульс сброса таймера (см. фиг. 4е) в том случае, если длительность высокого уровня сигнала на инверсном выходе триггера 9 будет меньше или равна времени tn (см. фиг. 4Ь).

На прямом выходе одновибратора 16 будет сформирован импульс счета сигналов от датчика (см. фиг. 4f) в том случае, если длительность высокого уровня сигнала на инрерсном выходе триггера 9 будет больше времени tn. Так работает блок 2 анализа и формирования импульсов счета. Импульсы счета с выхода блока 2 поступают на суммирующий вход блока 3 подсчета импульсов, который выдает с выходов групп двоично- десятичных счетчиков сигналы на группы первых входов блока 4 памяти, с групп выходов которого сигналы поступают на группы входов блока 5 дешифраторов и далее с групп выходов блока 5 на группы входов блока 6 десятичных индикаторов

Блок 7 управления осуществляет упрае-4 ление работой всех m каналов устройства. Перед началом работы нажимают лерек ю- чатель 29 НУ, что приводит к установке в нулевое состояние (низкий потенциал на прямом выходе) триггера 28 (этого достаточно для того, чтобы импульсы с выхода генератора 23 не проходили через элемент И 24 на вход с-етчика 30). обнулению счетчика 35. что приводит к установке на группе его четырех выходов нулевого адреса (А1, А2, A3, А4 0), а это вызывает установку низкого потенциала на первом выходе дешифратора 41 со свечением первого светодиода 43, соответствующего первому временному интервалу, продолжительность которого определяется от начала работы счетчика 30 после его обнуления и до момента появления импульса на его выходе, который определяется коэффициентом пересчета этого счетчика; этот же нулевой адрес (А1, А2, A3, А4) поступает на группы адресных входов блоков памяти в т каналах. После этого устройство готово к работе. Далее нажимают переключатель 25 Пуск. Это приводит к тому, что триггеры 27 и 28 соответственно будут установлены в единичное состояние, а триггер 44 - в нулевое, при этом элемент И 24 будет пропускать импульсы с выхода генератора 23 на вход счетчика 30. Когда счетчик 30 досчитает до значения, при котором появится импульс на его выходе, по этому импульсу формирователи Ф1, Ф2, ФЗ, соединенные последовательно, сформируют импульсы, которые появятся тоже последоеательно на их выходах, причем каждый последующий импульс появится только после окончания предыдущего, по его заднему фронту Так, импульс

на выходе формирователя Ф1 (сигнал W на выходе блока 7) приведет к тому, что будет произведена запись в блоки 4 памяти содержимого блоков 3 подсчета импульсов в m каналах и установка в нулевое состояние триггера 27, что запретит поступление на вход счетчика 30 импульсов с выхода генератора 23. Импульс на выходе Формирователя Ф2 вызовет по сигналу R на выходе блока 7 обнуление блоков 3 подсчета импульсов в m каналах, обнуление счетчика 30, увеличение на единицу содержимого счетчика 35. что вызовет изменение адреса (А1, А2, A3, А4), поступающего с группы адресных выходов блока 7 на группы адресных входов блоков 4 памяти в m каналах, а также погаснет светодиод, связанный через рези-, стор с первым выходом дешифратора 41, и засветится светодиод, связанный через резистор со вторым выходом дешифратора 41, а это уже соответствует отсчету блоком 7 управления второго временного интервала работы устройства, и т.д. Количество временных интервалов работы устройства(общий цикл работы устройства) определяется тем, к какому из выходов дешифратора 41 будут подключены прямой вход триггера 44 и второй вход элемента И 34. Появление импульса на выходе формирователя ФЗ вы- JOBCT установку в единичное состояние триггера 27, что огГять разрешит прохождение на вход счетчика 30 импульсов с выхода генератора 23, при этом начнется отсчет следующего по порядку временного интервала работы устройства. После того, как устройство отработало в течение всех временных интервалов, на последнем задействованном выходе дешифратора 41 (в данном случае тринадцатый выход) появляется потенциал низкого уровня, это вызывает установку в единичное состояние триггера 44, что запрещает поступление импульсов ча вход счетчика 30 с выхода генератора 23 и вызывает свечение тринадцатого светодиода 43 (Стоп), означающего конец отсчета временных интерва- лов работы устройства, т.е. это свидетельствует об окончании общего цикла работы устройства, происходит обнуление счетчика 35 с установкой на группе его адресных выходов А1. А2, A3, А4 нулевого адреса для блоков 4 памяти и дешифратора 41, далее появляется низкий уровень потенциала на первом выходе дешифратора 41, что, в свою очередь, вызывает свечение первого светодиода 43 На этом работа устройства заканчивается

Для того, чтобы прочитать содержимое блоков 4 памяти по всем адресам, определяемым адресными входами А1, А2. A3, А4 (куда ранее заносилась информация в течение каждого порядкового временного интервала за полный цикл работы устройства),

необходимо последовательно нажимать переключатель 38 Шаг пошагового режима просмотра содержимого блоков 4 памяти. При этом, в зависимости от того, какой по порядку из свегодиодов 43 будет светиться,

можно определить, к какому порядковому временному интервалу относится содержимое блоков 4 памяти, высвечиваемое на блоках 6 индикации для каждого из m каналов устройства.

Формула изобретения

блоков подсчета импульсов, вторые входы которых соединены с выходами блоков анализа и формирования импульсов счета, входы которых соединены с выходами ключей датчиков, а группы выходов блоков подсчета

импульсов соединены с первыми входами блоков памяти, вторые входы которых соединены с вторыми выходами блока управления, третий выход которого соединен с третьими входами блоков памяти.

первый и второй одновибраторы, а также элемент И, причем прямой и инверсный входы триггера соединены с первым и вторым входами блока соответственно, прямой выход триггера через первый конденсатор соединен с первым входом таймера и анодом диода, заактированного первым резистором, катод диода соединен с шиной положительного потенциала, а через второй, третий и четвертый резисторы - с вторым входом таймера, с первыми входами первого и второго одновибраторов соответственно, которые через второй, третий и четвертый конденсаторы связаны с шиной нулевого потенциала, с вторыми входами первого и второго одновибраторов соответственно, третий вход первого одновибратора соединен с четвертым входом второго одновибратора, с выходом таймера и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера и третьим входом второго одновибратора, а выход элемента И - с четвертым входом первого од- новибраторэ, прямой выход которого связан с выходом блока, инверсный выход второго одновибратора соединен с третьим входом таймера.

й

д дысокии потенциал

f- прямой бы ход - инверсный farxod

которого соединен с инверсным входом второго триггера, с вторым переключателем, соединенным с шиной нулевого потенциала, с первыми входами четвертого и пятого

5 элементов И соответственно, а его второй вход соединен с выходом и входом второго итретьего формирователей соответственно, с вторым и первым входами пятого и шестого элементов И соответственно, первый пе10 реключатель, соединенный с шиной нулевого потенциала и с прямым и инверсным входами второго и четвертого триггеров соответственно, я также с первым входом второго элемента И, выход которого

15 соединен с прямым входом первого триггера, инверсный вход которого соединен с выходом и входом первого и второго формирователей соответственно, а также с первым выходом блока, выход пятого элемента

20 И соединен с вторым выходом блока, выход первого счетчика соединен с входом первого формирователя, выход третьего формирователя соединен с вторым входом второго элемента И, прямой и инверсный входы

25 третьего триггера соединены с шиной нулевого потенциала и контактами третьего переключателя соответственно, а его прямой выход соединен с вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен с пер30 вым входом второго счетчика, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с прямым входом четвертого триггера и с тринадцатым выходом дешифратора, груп- 35 па выходов с первого по двенадцатый которого через группу последовательно соединенных резисторов и светодиода соответственно соединены с шиной положительного потенциала, а его группа входов с

40 первого по четвертый соединена с группами одноименных выходов второго счетчика и третьих выходов блока соответственно.

Табл. 1

e

f

Ґ

Ґ

П

Щиг.4

io

I