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Mesure du rythme cardiaque : détection de présence d'impulsion, signalisation sonore( bac STI électronique 2009) |
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Le schéma structurel du circuit de mise en forme du signal est représenté :
R16 = 10 kW ; R17 =240 kW ; R18 =220 W. Déterminer l'expression du potentiel de l'entrée inverseuse e4-en fonction de R16, R17 et UCC. R16 et R17 sont parcourues par la même intensité i : UCC = (R16 + R17) i. e4- =R17 i ; UCC = (R16 + R17) e4- /R17 e4- =UCC / (1+R16 / R17). Calculer la valeur de e4-. e4- =5 / (1 + 10/240) = 4,8 V. A4 : pas de
boucle de contre réaction, donc
fonctionnement en régime saturé ; la
tension de sortie peut prendre deux valeurs, 0 ou 5
V. e4+
= u7 ; si le potentiel
e4+
est supérieur au potentiel de
e4-, la
tension de sortie de A4 vaut
UCC = 5 V et la DEL peut
s'allumer. u7
> 4,8
V. Montrer que la DEL
s'allume pour une valeur de pouls inférieure
à 47 bpm. 47 battements par minute ou 47/60 = 0,783
battement par seconde. La fréquence est inférieure
à 0,783 Hz ; la période est
supérieure à 1/0,783 = 1,28 s On retranche la durée d'une impulsion :
1,28-0,1 = 1,18 s La durée séparant la fin d'une
impulsion et le début de l'impulsion
suivante est supérieure à 1,18 s
: u7 est donc supérieure
à 4*1,18 ~ 4,8 V. Le schéma du circuit de la signalisation sonore est représenté :
R19 = 10 kW ; R20 =4,7 kW ; C4 = 100 nF. Cl4 est une porte logique "ET" ; la tension de seuil de basculement des entrées est considérée égale à + 2,5 V. On considère les conditions initiales suivantes : à t = t0, uC4 =uB = 1 V et u8 = UCC = 5 V. Calculer la valeur de la constante de temps t du circuit R19 et C4. t = R19C4 =104 * 100 10-9 = 10-3 s = 1 ms. Après l'instant t0, vers quelle valeur finale tend la tension uC4 et de quelle manière.
La charge ( de manière exponentielle ) du condensateur va se poursuivre jusqu'à ce que la tension aux bornes du condensateur atteigne la valeur UH = 3 V ; à cette instant u8 bascule à 0 V et la charge du condensateur cesse. t étant faible, la valeur UH = 3 V sera atteinte. En absence de porte "NON ET" la charge se poursuivrait jusqu' à ce que la tension aux bornes du condensateur atteigne la valeur u8 = 5 V. On rappelle que la durée Dt mise par la tension uC aux bornes d'un condensateur pour passer d'une valeur initiale U1 à la valeur finale U2 est donnée par la relation : Dt = t ln [ Uoo-U1) / (Uoo-U2) ] Uoo est la valeur asymptotique vers laquelle tend la tension uC. A l'instant t=t1 la tension uC4 atteint la valeur uH=3 V. Calculer Dt= t1-t0. Uoo= 5 V ; Dt = 10-3 ln [( 5-1) / (5-3) ) =10-3 ln (4/2) = 10-3 ln 2 = 0,69 10-3 s ; Dt = 0,69 ms.
On considère les conditions initiales suivantes : à t = t'0, uC4 =uH = 3 V et u8 = U0 = 0 V. Après l'instant t'0, vers quelle valeur finale tend la tension uC4 et de quelle manière. La décharge ( de manière exponentielle ) du condensateur va se poursuivre jusqu'à ce que la tension aux bornes du condensateur atteigne la valeur UB = 1 V ; à cette instant u8 bascule à 5 V et la décharge du condensateur cesse. La valeur asymptotique ( 0 V) vers laquelle tend la tension uC ne sera pas atteinte. A l'instant t=t'1 la tension uC4 atteint la valeur uB=1 V. Calculer Dt= t'1-t'0. Uoo= 0 V ; Dt = 10-3 ln [( 0-3) / (0-1) ) =10-3 ln 3 = 1,1 10-3 s ; Dt = 1,1 ms. Tracer le chronogramme de la tension uC4 en concordance avec la tension u8. Déterminer graphiquement la valeur de la fréquence du signal u8.
Fréquence de u8 : f = 1/1,79
10-3 =558 Hz.
Le rythme moyen d'un sujet au repos est 70 battements par minute ( bpm). On considère que le rythme cardiaque devient anormal au delà d'une fréquence maximum fixée à 220 bpm. Quand cette fréquence est dépassée, le haut-parleur émet un signal sonore continu. Les chronogrammes de la tension u6 représentent deux situations différentes pour le rythme cardiaque. Donner les valeurs correspondantes des fréquences cardiaques ( en bpm). Préciser les états de la DEL L2 et du haut-parleur.
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