黃一清

摘 要：數(shù)字心電圖機教學實驗平臺主要基于ECG-6951D型心電圖機，全部電路對外開放并能任意設置故障。基于該平臺，通過對電池電量指示電路分析，根據(jù)常見故障類型詳述故障排除方法。

關鍵詞：數(shù)字心電圖機；電池電量指示；故障排除

引言

目前，數(shù)字心電圖機是我國醫(yī)用電子儀器的重要組成部分，其功能主要在于計量人體心臟活動中心肌細胞興奮所產(chǎn)生的各種電生理信號用以診斷心臟有無傳導阻滯等病理問題[1]。便攜式數(shù)字心電圖機通常采用交流220V和12V蓄電池雙電源供電模式，其中12V蓄電池為其在運動中使用供電，并時刻為打印機提供電源[2]。為了避免出現(xiàn)因電量不足造成設備無法正常運行或過放電引起蓄電池受損，在數(shù)字心電圖機中必須設計有電池電量指示電路，故而電量指示是電路構成中必不可少的基本單元電路[3]。而電池電量指示異常則會造成使用人員對醫(yī)療設備供電能力的誤判斷，嚴重者可致使醫(yī)療事故。因此對于醫(yī)用電子儀器與維護專業(yè)學生有必要掌握該電路故障排除方法。文章基于數(shù)字心電圖機教學平臺（上海譜康電子科技有限公司）詳述電池電壓指示電路，該平臺基于ECG-6951D型心電圖機，全部電路對外開放，能夠靈活設置典型故障可操作性強。

1 電池電量指示電路分析

電池電量指示電路由三端集成穩(wěn)壓器TL431ACD、集成運放LM324AD、三極管Q2、Q3以及發(fā)光二極管D11、D12、D21組成。TL431ACD提供2.5V基準電壓[4]與LM324AD構成的電壓比較器進行比較輸出實現(xiàn)三段電壓指示。其中三段電壓比較器翻轉(zhuǎn)時電池電壓臨界值分別為（以串聯(lián)電阻總值R=R23+R29+R36+R139+R41=461.2KΩ計算）：第一段U6D+=（2.5V×461.2K）/（100K+40.2K）=8.22V；第二段U6C+=（2.5V×461.2K）/（100K+40.2K+10K）=7.67V；第三段U6B-=（2.5V×461.2K）/（100K+40.2K+10K+11K）=7.15V。

當電池電壓充足UBAT+≥8.22V時，U6D、U6C輸出為高電平，D11和D21點亮；U6B輸出為低電平，U6A輸出亦為低電平，Q2導通，D12點亮；當7.67V≤UBAT+≤8.22V時，U6D輸出為低電平，U6C輸出高電平，D21滅，D11仍點亮；U6B輸出狀態(tài)不變，D12仍點亮；當7.15V≤UBAT+≤7.67V時，U6D、U6C、U6B均輸出低電平，D11和D21滅，D12仍點亮；當UBAT+≤7.15V時，D11和D21保持熄滅狀態(tài)不變，U6B輸出變?yōu)楦唠娖郊s為12V，該輸出電壓經(jīng)過電阻R30、R138分壓后得到6V電壓加與U6A同相輸入端，U6A的輸出也為高電平，向電容器C15進行充電，當電容兩端的電壓高于6V，則輸出為低電平，D12亮，電容C15放電，當其再次低于6V時，輸出又變?yōu)楦唠娖剑珼12滅，出現(xiàn)循環(huán)閃爍。

Q3為N溝道增強型絕緣柵型場效應管，當UGS>UGS（th）（一般為2-4V）開啟電壓時，MOS管能正常工作。MOS管柵極電壓UGS=（12V×R39）/（R39+R37）=6V>UGS（th），MOS管導通，保障二極管D11，D12，D21陰極均為低電平。

2 電池電量指示電路故障排除

電池電量指示電路故障現(xiàn)象可歸納為指示燈不亮，亮度異常，指示燈閃爍周期異常或不閃爍這幾種。文章先就最低電量指示燈D12始終點亮故障進行排除分析。由于D11、D21指示燈顯示正常說明TL431ACD基準電壓模塊、Q3二極管陰極低電壓供應模塊、U6C、U6D比較器模塊均正常。因為低電壓指示燈能夠點亮所以U6B和Q2應該正常。故可能發(fā)生的故障點在U6A或電容部分。首先先對U6A進行測試，即對LM324AD芯片1、2、3管腳電平測定，若U6A管腳2號腳始終為低電平，3號腳電壓在6V左右，1號腳輸出始終為高電平說明U6A正常，否則就需要更換LM324AD芯片。在排除U6A異常的情況下，對U6A2腳的電容進行測試判斷，用電容表測試C15對地電容值，若電容值顯示為0，說明電容被短路造成。亮度異常故障則考慮為限流電阻R33、R38、R35是否出現(xiàn)損壞，可以采用測阻值或是替代法來進行。指示燈不亮若出現(xiàn)全不亮則首先對Q3MOS管檢測是否正常，測定Q3管柵極電壓是否為6V，漏極電壓是否為低電平，若是則Q3管正常，說明問題出現(xiàn)在LM324芯片上面，替換芯片即可。若只出現(xiàn)某一路LED燈不亮，則需排查LED燈是否正常，相對用的比較器和電阻是否有損壞即可。

3 結(jié)束語

數(shù)字心電圖機是醫(yī)療電子設備的重要組成部分，為了保障該設備能夠正常運行，避免因為過放電致使蓄電池的損壞，電池電量指示不可或缺。本實驗教學平臺所采用的三段電池電量指示電路主要由LM324AD構成的比較器、三端集成穩(wěn)壓器TL431ACD、三極管以及發(fā)光二極管組成。該電路主要故障類型為單個或全部指示燈不亮、亮度異常、閃爍周期異常或不閃爍，并根據(jù)不同故障現(xiàn)象結(jié)合電路原理分析進行故障排除。

參考文獻

[1]王沙木.數(shù)字心電圖機計量檢定項目的意義[J].黑龍江科技信息，2014（14）：2.

[2]趙東升.PHILIPS PageWriter Trim I 心電圖機直流開關電源供電的設計與實現(xiàn)[J].醫(yī)療設備，2014（27）：17-18.

[3]荊西京，王健琪，呂昊，等.用于醫(yī)療儀器的線顯示剩余電量指示電路設計[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008（29）：58-59.

[4]潘玉成.可調(diào)式精密穩(wěn)壓集成電路TL431及應用[J].寧德師專學報（自然科學版），2006（20）：51-55.