电力线载波病房呼叫系统

2017-03-23 72 0

目前医院使用的病房呼叫系统大多为单线式,安装繁琐且维修不便。这里介绍的呼叫系统利用电力线载波技术进行呼叫,其优点是不受距离限制(在同一变压器范围内)、信号传输稳定、安装维护简便、价格低廉。电路主要由载波编码电路、载波发送电路、接收译码电路三部分组成。

一、载波编码电路

载波编码电路包括时钟振荡电路、地址选择电路和 DTMF 编码电路,作用是在某一房间出现病情时循环产生预先设定的本地地址码,由调制电路调制后通过电力线向外发送,电路如图 1 所示。

二输入端四与非门 IC5(CD4011)中的两个与非门组成时钟振荡器,IC5 的①脚为控制端,加高电平或正脉冲时振荡器起振工作。平时①脚被 R6 下拉为低电平,振荡器处于停振准备状态。SB 为病人呼叫按钮,闭合 SB 后,R5 和 R6 对 9V 电源分压,为①脚加上高电平,振荡电路起振。

地址选择电路由 IC4、IC3 组成。IC4 为十进制计数器/脉冲分配集成电路 CD4017,本电路只使用 Q1、Q3 和 Q5 输出端控制模拟开关的通断,Q6 输出端经二极管 VD5 接清零复位端,当 Q6 处于高电平时清零输出状态,以便下一次计数;C10 和 R9 组成自动复位电路,每次接通电源时为清零端提供一个由高电平变为低电平的复位信号。IC3 为双向四模拟开关集成电路 CD4066,开关两端接 DTMF 编码电路,当其处于不同的行、列线上时,可以代替键盘上不同按键的功能;IC3 的控制端加高电平时内部电子开关导通,具体哪个开关导通及何时导通,由 CD4017 的 Q1、Q3 和 Q6 端输出高电平的时序控制。

IC2 为 DTMF 发号集成电路 TCM5087,可用 TP5087、MT8870、S2559E/F 替换。IC3 中的模拟开关导通时,就相当于按下键盘号码键,从 IC2 的(16)脚输出 DTMF 信号。R3 为负载电阻,C5 用于滤除杂波信号、提高电路可靠性,BC1 为 3.58MHz 晶振,为 IC2 提供外接时钟信号。

地址码的编辑可参看图 2,该电路可以编出 000~999 组本地分机地址码,图 1 只画出了一个分机所需的电路。

二、载波发送电路

载波调制发送电路中的 IC1 采用六反相驱动器 CD4069,其中两个反相器组成振荡器,输出频率可由 RP 调整,这里调整为 200kHz 作为载波频率。晶体管 VT1 为调制管,IC2(16)脚输出的 DTMF 信号经 R4 加至 VT1 的基极,在集电极与 200kHz 载波信号混合调制后,再由 IC1 中的其余四个反相放大器放大,送至选频变压器 T1,由次级输出并经由 C1 耦合到电力线。

220V 交流电经 R10 和 C4 降压、VD1~VD4 桥式整流、三端稳压器 IC6 稳压后,为发送系统提供 9V 工作电源,C6~C8 为滤波电容。

三、接收译码电路

接收译码电路如图 3 所示,由解调、DTMF 译码、锁存、地址显示及声报警电路组成。接收解调电路主要由中频变压器和六反相放大器构成:编码电路发送的 DTMF 编码载波信号经电容 C20 耦合、中频变压器 T2 选出 200kHz 的载频信号,由 C12 将信号传送至 IC7 反相放大,再由 R14 和 C15 组成的 200kHz 陷波电路滤除载频,取出的 DTMF 音频信号经 C14 耦合后再进行两级放大,送至译码电路 IC8 进行译码。R12 和 R13 将音频放大器 IC7 的⑩脚偏置为电源电压的一半,以便在单电源下放大音频信号,C13 为高频补偿电容。

DTMF 译码器 IC8 使用 MC145436,可以用 TC35304、204CP、H204 等型号直接代换。这种译码器可以将 DTMF 信号变换成 8421 码。IC8 的⑦脚输入的 DTMF 信号首先被滤除拨号音,以防止电路误动作,然后进入前置放大;信号放大后进入双音频滤波器,该滤波器由开关电容构成带通滤波器,可以有效地将 DTMF 信号中的高、低音频信号分开;高、低音频信号经过零点交叉检测器变为方波信号,再经过高、低频滤波器和幅度检测器后送到输出译码及定时电路。译码和定时电路采用对输入 DTMF 信号计数的方式确定其频率,并与标准信号比较,比较过程是一套复杂的数字平均算法,同时对 DTMF 信号偏差一定的容差范围,因而提高了抗干扰能力。

当检测到一对有效的 DTMF 信号时,数据有效输出端(12)脚变为高电平,译码电路将 DTMF 转换成 8421 码送至寄存器 IC11、IC12、IC13。

地址显示电路包括锁存器、锁存控制器、显示译码器及数码管,采用 4 线七段锁存/译码/驱动器 CC14495,其所需的 CP 脉冲由锁存控制器 CD4017 提供,CD4017 所需的时钟脉冲由 MC145436 的 DV 端提供。编码电路中一个 DTMF 信号要连续发送两次,而译码器 MC145436 则在收到一对相同的 DTMF 信号并确认无误后才将信号转换成 8421 码,同时其 DV 端输出一个正脉冲,一方面触发声报警,一方面触发 CC14495:第一个脉冲使 CD4017 计一次数,Q1 端驱动 IC11 译码输出第一个地址码“9”,Q2 端驱动 IC12 显示“5”,Q3 端驱动 IC13 显示“1”。

声报警电路使用语音集成电路,IC14 为 KD-9300 型语音片,IC14 接到报警信号后,经 VT2 放大推动扬声器发出报警声。

220V 交流电经过变压器 T3 降压、VD6~VD9 整流后由 IC15 稳压,为接收电路提供电源,C17~C19 为滤波电容。

元器件参数在图 1~图 3 中已经标出:电阻均为 1/8W 碳膜电阻,数码管为共阳极 LED 显示管;T1、T2 选用 465kHz 中频变压器,型号为 TTF-2-9;C1、C4 和 C20 要选用优质电容,耐压一般不小于 630V,其他电容可以使用普通电容。

调试时 T2 的选频频率必须与 T1 一致。可用示波器先调节 RP 使发送电路载波振荡器的频率为 200kHz,然后调节 T1 磁心使输出信号幅度最大;再为接收电路加 200kHz 载波信号,调节 T2 磁心使接收电路输出最大即可。若选频频率略大于 200kHz,只要 T1、T2 选频一致,并不影响使用。其余电路只要安装正确即可正常工作。

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