体温信号模拟输出设备的制作方法

本实用新型涉及医疗设备领域，更具体地，涉及体温信号模拟输出设备。

背景技术：

生理信号模拟主要用于病人多参数监护仪的质量控制和技术培训，体温信号是常见的生理信号的一种，其实现原理是利用热敏电阻阻值与温度的对应关系，以电阻值代替指定温度进行体温的模拟。

目前最常见的体温信号模拟输出的方法是采用几个固定的高精度电阻或者使用电位器。高精度电阻可以模拟特定的几个温度值，但是不能实现温度值的连续输出，而现有的监护体温探头的种类多样，体温对应的阻值不尽相同。用电位器虽然能实现电阻值连续输出，因电位器本身精度不高，且随着温度变化有较大的变化，使模拟出的体温有较大误差。

技术实现要素：

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的体温信号模拟输出设备。

本实用新型实施例提供一种体温信号模拟输出设备，所述输出设备包括：电压源模块、可调电阻电路和检测电路；

所述检测电路的两端分别与所述输出设备的接口的两个端子连接，测量与所述接口连接的检测设备的电路参数值；

所述电压源模块的一端与所述接口的一个端子连接，所述电压源模块的另一端与所述可调电阻电路的一端连接，所述可调电阻电路的另一端与所述接口的另一个端子连接；

所述电压源模块的输出电压可调。

其中，所述输出设备包括微处理器控制单元；

所述微处理器控制单元与所述电压源模块和所述可调电阻电路分别通信连接；

所述微处理器控制单元控制改变所述电压源模块的输出电压值和所述可调电阻电路的电阻值。

其中，所述电压源模块包括与所述微处理器控制单元通信连接的DAC电路；

所述电压源模块的接地端与所述接口的一个端子连接，所述DAC电路的电压输出端与所述可调电阻电路的一端连接；

所述微处理器控制单元控制调整所述DAC电路的输出电压。

其中，所述DAC电路输出双极性电压。

本实用新型又一实施例提供一种体温信号模拟输出设备，所述输出设备包括电压源模块、检测电路、第一选择开关和第二选择开关；

所述第一选择开关的输入端与所述输出设备的接口的一端子连接，所述第二选择开关的输入端与所述接口的另一端子连接；

所述第一选择开关的输出端与所述电压源模块的一端或者所述检测电路的一端连接；

所述第二选择开关的输出端与所述电压源模块的另一端或者所述检测电路的另一端连接；

所述检测电路测量与所述接口连接的检测设备的电路参数值；

所述电压源模块的输出电压可调。

其中，所述电压源模块包括DAC电路、电阻、可变电阻、电源、N-MOS场效应晶体管和放大器；

所述电源、所述可变电阻、所述N-MOS场效应晶体管以及所述电阻依次串联，所述N-MOS场效应晶体管的漏极与所述可变电阻的一端连接，所述N-MOS场效应晶体管的源极与所述电阻的一端连接，所述电阻的另一端与所述DAC电路的接地端连接；

所述DAC电路的电压输出端与所述放大器的正向输入端连接；

所述放大器的反向输入端与所述N-MOS场效应晶体管的源极连接，所述放大器的输出端与所述N-MOS场效应晶体管的栅极连接；

所述可变电阻的两端还分别经过电压跟随电路后与所述第一选择开关和所述第二选择开关的输出端连接。

其中，所述输出设备还包括与所述DAC电路、可变电阻和检测电路分别通信连接的微处理器控制单元；

所述检测电路将测量的所述检测设备的电路参数值发送给所述微处理器控制单元；

所述微处理器控制单元控制改变所述DAC电路的输出电压值和所述可变电阻的电阻值。

其中，所述输出设备包括电压检测电路；

所述电压检测电路的输入端的两端分别与所述可变电阻的两端连接，所述电压检测电路的输出端与所述微处理器控制单元连接。

其中，所述可变电阻包括串联或并联连接的电位器和可变电阻电路。

其中，可变电阻电路的数量为两个，且为第一可变电阻电路和第二可变电阻电路；

所述电位器与所述第一可变电阻电路并联后与所述第二可变电阻电路串联。

本实用新型实施例提出一种体温信号模拟输出设备的有益效果包括：

本实用新型实施例提出一种体温信号模拟输出设备，体温信号模拟输出设备的接口外部连接有检测设备时，通过改变电压源模块输出的电压值和可调电阻电路的电阻值或者改变电压源模块输出的电压值大小，从而改变体温信号模拟输出设备的接口的两个端子之间的电阻值大小，实现电阻值的连续输出，模拟不同的体温信号，即得到模拟的体温信号的连续精确输出。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例提供的一种体温信号模拟输出设备的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种体温信号模拟输出设备的实施例的电路图；

图3为本实用新型提供的一种体温信号模拟输出设备的又一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种体温信号模拟输出设备的又一实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

体温信号模拟输出设备通过输出电阻值代替指定温度进行体温信号的模拟。具体使用过程中，外部的检测设备通过输出设备的接口与该输出设备连接，检测设备包括恒流检测设备和分压检测设备，恒流检测设备通过输出恒定电流测量该输出设备的电阻值，分压检测设备通过输出分压测量该输出设备的电阻值。体温信号模拟输出设备一般采用几个固定的高精度电阻或者可以电阻可调的电位器，但是高精度电阻不能实现电阻值的连续输出，电阻可调的电位器虽然能实现电阻值的连续输出，但因其本身精度不高，而且受温度变化影响模拟出的体温信号会有较大误差。

针对上述问题，本实用新型实施例提供了一种体温信号模拟输出设备，体温信号模拟输出设备包括电压源模块100、可调电阻电路200和检测电路300。

检测电路300的两端分别与输出设备的接口400的两个端子连接，测量与接口400连接的检测设备的电路参数值。

电压源模块100的一端与接口400的一个端子连接，电压源模块100的另一端与可调电阻电路200的一端连接，可调电阻电路200的另一端与接口400的另一个端子连接。

该电压源模块100的输出电压可调。

体温信号模拟输出设备的接口外部连接有检测设备时，电压源模块、可调电阻电路与检测设备组成串联通路，通过改变电压源模块输出的电压值和可调电阻电路的电阻值大小，从而改变体温信号模拟输出设备的接口的两个端子之间的电阻值大小，实现电阻值的连续输出，模拟不同的体温信号，即得到模拟的体温信号的连续精确输出。

如图2所示为本实用新型提供的一种体温模拟输出设备的实施例的电路图，由图2可知，本实用新型实施例提供的输出设备包括微处理器控制单元500。该微处理器控制单元500与电压源模块100、可调电阻电路200和检测电路300分别通信连接。

检测电路300将测量的检测设备的电路参数值发送给微处理器控制单元500。微处理器控制单元500控制改变电压源模块100的输出电压值和可调电阻电路200的电阻值。

微处理器控制单元500根据检测设备的电路参数值、电压源模块输出的电压值和可调电阻电路的电阻值确定输出设备输出的电阻值。输出设备的接口400外部连接有检测设备时，电压源模块100、可调电阻电路200与检测设备组成串联通路，根据该串联通路的电路参数计算得到接口两个端子之间的等效电阻的阻值，该等效电阻的阻值即为输出设备输出的电阻值。

电路中很多电子元件受温度变化影响大，会造成输出设备模拟出的体温信号会有较大误差，针对上述情况，本实用新型实施例提供的电压源模块100包括DAC电路110。电压源模块100的接地端与接口400的一个端子连接，DAC电路的电压输出端与可调电阻电路200的一端连接，微处理器控制单元500控制调整DAC电路的输出电压。DAC电路输出双极性电压。

电压源模块选用对环境温度不敏感的DAC器件，DAC电路输出的电压可以为正压或负压，使体温信号模拟输出设备输出的体温模拟信号稳定性好、精度高、范围广，而且不需要监测环境温度。

如图3所示为本实用新型提供的一种体温模拟输出设备的又一实施例的结构框图，由图3可知，本实用新型实施例提供的一种体温模拟输出设备，包括电压源模块100、检测电路300、第一选择开关510和第二选择开关520。

第一选择开关510的输入端与接口400的一端子A连接，第二选择开关520的输入端与接口400的另一端子B连接。第一选择开关510的输出端与电压源模块100的一端或者检测电路300的一端连接，第二选择开关520的输出端与电压源模块100的另一端或者检测电路300的另一端连接。

检测电路300测量与接口400连接的检测设备的电路参数值，电压源模块100的输出电压可调。

体温信号模拟输出设备的接口外部连接有检测设备时，通过该第一选择开关510和第二选择开关520使检测过程和模拟输出过程分开进行，检测过程中检测电路测量检测设备的电路参数，模拟输出过程中通过改变电压源模块输出的电压值大小(即接口两端的电压值大小)，从而改变体温信号模拟输出设备的接口的两个端子之间的电阻值大小，实现电阻值的连续输出，模拟不同的体温信号，即得到模拟的体温信号的连续精确输出。

如图4所示分别为本实用新型提供的一种体温模拟输出设备的又一实施例的电路图，由图4可知，本实用新型实施例提供的输出设备中，电压源模块包括DAC电路110、电阻120、可变电阻130、电源140、N型金属氧化物半导体(N-MOS，N-metal oxide semiconductor)场效应晶体管150和放大器160。

电源140、可变电阻130、N-MOS场效应晶体管150以及电阻120依次串联，其中，N-MOS场效应晶体管150的漏极与可变电阻130的一端连接，N-MOS场效应晶体管150的源极与电阻120的一端连接，电阻120的另一端与DAC电路110的接地端连接。

DAC电路110的电压输出端与放大器160的正向输入端连接，放大器160的反向输入端与N-MOS场效应晶体管150的源极连接，放大器160的输出端与N-MOS场效应晶体管150的栅极连接。

可变电阻130的两端还分别经过电压跟随电路530后与第一选择开关510和第二选择开关520的输出端连接。

通过改变DAC电路110的输出电压改变电阻120的电流，可变电阻130和电阻120相互串联，电流相等，即可得到可变电阻130的电流，根据可变电阻130的电阻值可得到可变电阻130两端的电压，该电压即为电压源模块100的输出电压，该输出电压经过电压跟随电路530输出后即为接口400两端的电压。

进一步的，本实用新型实施例提供的一种体温模拟输出设备包括微处理器控制单元500。该微处理器控制单元500与DAC电路110、可变电阻130和检测电路300分别通信连接。

检测电路300将测量的检测设备的电路参数值发送给微处理器控制单元500。微处理器控制单元500控制改变DAC电路110的输出电压值和可变电阻130的电阻值。

微处理器控制单元500根据检测设备的电路参数值、电阻120的阻值、DAC电路110输出的电压值和可变电阻130的电阻值确定输出设备输出的电阻值。

输出设备的接口400外部连接有检测设备时，检测电路300先测量检测设备的电流参数值，通过控制改变电压源模块100的输出电压即接口两端的电压，计算得到接口两个端子之间的等效电阻的阻值，该等效电阻的阻值即为输出设备输出的电阻值。

可变电阻130包括串联或者并联连接的电位器和可变电阻电路。可以根据体温模拟模块需要的输出电阻值的范围灵活选择电位器和可变电阻电路的电阻值，提高体温模拟电路输出电阻值的精度，保证设备的输出电阻值的精度的同时，还实现了设备的电阻值的连续输出。

电位器和可变电阻电路的数量较少、连接关系简单时，体温模拟模块输出电阻值的精度的提高有限，针对上述情形，由图4可知，本实用新型实施例提供的一种体温信号模拟输出设备，可变电阻130包括电位器131、第一可变电阻电路132和第二可变电阻电路133，电位器131与第一可变电阻电路132并联后与第二可变电阻电路133串联。可变电阻130输出电阻的值RCD为：

其中R2、R3和R4分别为电位器131、第一可变电阻电路132和第二可变电阻电路133的电阻值。

可变电阻130的电阻RCD可以根据需求电阻值的范围，灵活选择电位器131、第一可变电阻电路132和第二可变电阻电路133的电阻值。

进一步的，该输出设备还包括电压检测电路600，电压检测电路600的输入端的两端分别与可变电阻130的两端连接，电压检测电路600的输出端与微处理器控制单元500连接，微处理器控制单元500判断测量可变电阻130两端的电压，是否与计算得到的电压值相等。

本实用新型实施例还提供了一种根据上述体温信号模拟输出设备的输出方法，该方法包括：

测量与接口连接的检测设备的电路参数值；根据检测设备的电路参数值、电压源模块输出的电压值和可调电阻电路的电阻值或者检测设备的电路参数值和电压源模块输出的电压值确定输出设备输出的电阻值。

输出设备连接的检测设备包括不同类型，检测设备的类型包括恒流检测设备和分压检测设备。针对上述情况，本实用新型提供的一种体温信号模拟输出设备的输出方法，测量该检测设备的电路参数值之前，改变与检测设备串联的电路的电阻值或电压值的大小时测量检测设备输出的电流值，电流值不变时判断该检测设备为恒流检测设备，电流值变化时判断该检测设备为分压检测设备。

具体的，如图2所示，检测电路300的两端分别与输出设备的接口400的A、B两个端子连接。当有检测设备接入输出设备的接口400的A、B两个端子时，改变电压源模块100输出的电压，流过可调电阻电路200的电流不变时，说明该接入的检测设备为恒流检测设备；流过可调电阻电路200的电流变化时，说明该接入的检测设备为分压检测设备。

接口处连接的检测设备的类型不同时，需要测量的检测设备的电路参数的种类不同，本实用新型实施例提供的一种体温信号模拟输出设备，检测到检测设备为恒流检测设备时，测量的该检测设备电路参数值为输出电流I。检测到检测设备为分压检测设备时，测量的该检测设备电路参数值为输出电压U和内阻R。

具体的，如图2所示，检测电路测量接口400的A、B两个端子之间的电压，当接入的检测设备为恒流检测设备时：

检测过程中，可以计算出：

其中，Rb为检测过程中可调电阻电路200的电阻值，UCA为检测过程中可调电阻电路200的两端电压值，UBC是检测过程中微处理器控制单元控制DAC电路输出的电压值，UBA是检测过程中检测电路300检测出的分压检测设备的输出端的两端电压值，该检测电路300可以测量B、A两个端点的正压或负压。

模拟输出过程中，A、B之间的电压UBA′＝UCA′+UBC′＝I×Rb′+UBC′，其中，UCA′为模拟输出过程中可调电阻电路200的两端电压值，UBC′为模拟输出过程中微处理器控制单元控制DAC电路110输出的电压值，Rb′为模拟输出过程中可调电阻电路200的电阻值，即可以求得A、B两点之间的电阻RAB即为输出设备模拟输出的体温信号：

当接入的检测设备为分压检测设备时：

检测过程中，控制改变可调电阻电路200的电阻值Rb为无限大(断路)，测量此时B、A两点之间电压值即为检测设备的输出电压U。控制改变可调电阻电路200的电阻值Rb为固定阻值，流过电阻Rb的电流：

则计算出检测设备的内阻

模拟输出过程中，控制改变可调电阻电路200的电阻值Rb′为0欧姆，此时UBA′＝UBC′，调整UBC′的值可模拟不同的体温信号，即可以求得A、B两点之间的电阻RAB即为输出设备模拟输出的体温信号：

进一步的，输出设备在模拟输出过程中，检测电路可以实时监测输出设备模拟输出的体温模拟信号的大小，实时判断体温模拟信号是否正确。

具体的，如图4所示，通过第一选择开关510和第二选择开关520将检测过程和模拟输出过程分开进行时，检测过程中，第一选择开关510的输出端与检测电路300的一端连接，第二选择开关520的输出端与检测电路300的另一端连接，该检测电路300判断接口连接的检测设备的类型并测量该检测设备的电路参数值。即检测电路300检测到检测设备为恒流检测设备时，测量的该检测设备的电路参数值为输出电流I。检测电路300检测到检测设备为分压检测设备时，测量的该检测设备电路参数值为输出电压U和内阻R。

模拟输出过程中，第一选择开关510的输出端与电压源模块100的一端连接，第二选择开关520的输出端与电压源模块100的另一端连接。

DAC电路110控制电阻120和可变电阻130的串联电路的电流：

其中，UDAC为DAC电路110的输出电压，R1为电阻120的阻值大小。

N-MOS场效应晶体管150与可变电阻130的连接点C点和电源140与可变电阻130的连接点D点之间电压为：

因为C点、D点是电压跟随输出，所以UCD＝UAB。

微处理器控制单元500根据DAC电路110的输出电压、电阻120的阻值以及可变电阻130的阻值计算确定输出设备的输出电压，检测电路600检测C点和D点之间电压，可实时校准该计算出来的输出电压是否正确。异常时调整I′和/或RCD，使输出正常。

检测设备为恒流检测设备时，求得A、B两点之间的电阻：

检测设备为分压检测设备时，求得A、B两点之间的电阻：

该RAB即为输出设备模拟输出的体温信号。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。