專利名稱：測(cè)量人體電阻的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電阻測(cè)量技術(shù)，特別是一種采用交流測(cè)量方式測(cè)量人體電阻的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代生活中，交流測(cè)量人體電阻是較準(zhǔn)確的人體電阻測(cè)量方式。通過人體的電阻測(cè)量結(jié)合人體的一些其它特征，可以推算出人體脂肪含量、水分含量、體型
判斷、肌肉量、卡路里(calorie)等人體健康指標(biāo)。在測(cè)脂儀、脂肪稱等健康類產(chǎn)品中廣泛運(yùn)用。
現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)電路中有交流測(cè)量與直流測(cè)量?jī)煞N方式。直流測(cè)量方式因?yàn)槿梭w的極化效應(yīng)，導(dǎo)致測(cè)量誤差極大而逐步被交流測(cè)量方式所取代。而現(xiàn)在的交流測(cè)量電路是由COMS模擬開關(guān)4052以及眾多電阻、電容、二極管、三極管等分立元件構(gòu)成交流信號(hào)發(fā)生、恒流、檢波、放大測(cè)量等電路，配合MCU控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，其電路復(fù)雜，元件數(shù)量多，故障點(diǎn)多，生產(chǎn)、維修難度大，整體成本高。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種元件數(shù)量少、電路簡(jiǎn)單的測(cè)量人體電阻裝置，以降低產(chǎn)品的故障率，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和維修成本。
本實(shí)用新型測(cè)量人體電阻裝置，包括用于與人體皮膚接觸的接觸電極，提供檢測(cè)電流的交流恒流源，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢波的檢波器，以及信號(hào)放大器，其特征在于所述交流恒流源包括運(yùn)放OPl，運(yùn)放OP1的反相端接信號(hào)發(fā)生器，同相端接基準(zhǔn)電路，輸出端與反相端之間接參考電阻R5，參考電阻R5兩端各接一個(gè)接觸電極；所述檢波器包括運(yùn)放OP2，連接在運(yùn)放OP2輸出端和反相端之間的二極管Dl，以及連接在運(yùn)放OP2輸出端和反相端之間的二極管D2和電阻R11串聯(lián)支路，運(yùn)放OP2的同相端和反相端分別通過電阻R9、電阻R10接所述參考電阻R5的兩端；所述信號(hào)放大器包括運(yùn)放OP3,運(yùn)放OP3的同相端接基準(zhǔn)電壓，反相端依次通過電阻R12、 二極管D2接運(yùn)放OP2的輸出端，反相端另通過并聯(lián)的電阻R7和電容C4接所述基準(zhǔn)電壓；信號(hào)放大器的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器接MCU的輸入端。
更優(yōu)選的方案是將運(yùn)放OPl、運(yùn)放OP2、運(yùn)放OP3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和MCIJ集成于同一芯片中，以進(jìn)一步減少元件數(shù)量，降低故障率，降低成本。
信號(hào)發(fā)生器優(yōu)選正弦波發(fā)生器，該正弦波發(fā)生器包括PWM模塊，以及線圈L1和電容C2并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的第一端接地，第二端通過電阻R1連接器PWM模塊輸出端，且第二端通過電容C1接所述交流恒流源的輸入端。
進(jìn)一步，可將運(yùn)放OPl、運(yùn)放OP2、運(yùn)放OP3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、正弦波發(fā)生器的PWM模塊和MCU均集成于同一芯片中。
上述交流恒流源中的參考電阻R5的阻值優(yōu)選500-600歐姆。
本測(cè)量人體電阻裝置采用內(nèi)置若干運(yùn)放、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、PWM模塊和MCU的單一芯片。電路部分集成度高，外圍電路大大減少，能有效降低故障率，提髙電路的穩(wěn)定性和可靠性，并能降低生產(chǎn)、維修成本成本。
其由MCU控制，發(fā)揮了 MCU頻率穩(wěn)定的特性，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步提高了電路的穩(wěn)定性。

圖l為典型實(shí)施例的電路圖；圖2為其交流恒流源的電路圖；圖3為其檢波器的電路圖；圖4為其信號(hào)放大器的電路圖；圖5為其正弦波發(fā)生器的電路圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明。參照?qǐng)Dl-5，本測(cè)量人體電阻的裝置包括用于與
人體皮膚接觸的兩個(gè)接觸電極，提供檢測(cè)電流的交流恒流源，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢
波的檢波器，以及信號(hào)放大器。圖1和圖2中的J1為連接器，通過連接器J1將兩個(gè)接觸電極接入電路。
交流恒流源包括運(yùn)放OPl，運(yùn)放OPl的反相端接通過電阻R3信號(hào)發(fā)生器，同相端通過電阻R4接基準(zhǔn)電路，輸出端與反相端之間接參考電阻R5，參考電阻R5兩端各接一個(gè)接觸電極(接觸電極連接在連接器Jl,圖中未畫出)。
連接于交流恒流源同相端的基準(zhǔn)電路包括串接于VDD與地之間的電阻R2和R8，以及連接在電阻R2和R8的公共端與地之間的電容C5。參考電阻R5的阻值可為560歐姆。
檢波器包括運(yùn)放OP2，連接在運(yùn)放OP2輸出端和反相端之間的二極管Dl,以及連接在運(yùn)放OP2輸出端和反相端之間的二極管D2和電阻TR11串聯(lián)支路，運(yùn)放OP2的同相端和反相端分別通過電阻R9、 R10接所述參考電阻R5的兩端(AN+和AN-)。
信號(hào)放大器包括運(yùn)放OP3，運(yùn)放OP3的同相端接基準(zhǔn)電壓1/2 VDD,反相端依次通過電阻R12、 二極管D2接運(yùn)放OP2的輸出端，反相端另通過并聯(lián)的電阻R7和電容C4接所述基準(zhǔn)電壓1/2VDD ;信號(hào)放大器的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC接MCU的輸入端。
信號(hào)發(fā)生器為正弦波發(fā)生器，該正弦波發(fā)生器包括PWM模塊，以及線圏Ll和電容C2并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的第一端接地，第二端通過電阻Rl連接PWM模塊輸出端，且第二端通過電容C1接交流恒流源的輸入端。
上述運(yùn)放OPl、運(yùn)放OP2、運(yùn)放OP3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、正弦波發(fā)生器的PWM模塊和MCU集成于同一芯片111中。芯片lil內(nèi)的PWM模塊用于產(chǎn)生周期和占空比分別可以調(diào)整的脈寬調(diào)制波形，芯片Ul的SIN端子為該片內(nèi)PWM模塊的輸出端。
所述芯片Ul中還包括一具有掉電記憶的FLASH存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器內(nèi)一區(qū)間存儲(chǔ)有MCU計(jì)算人體電阻需要的校準(zhǔn)參數(shù)。如校準(zhǔn)產(chǎn)品時(shí)，連接器J1外接校準(zhǔn)電阻(與參考電阻R5并聯(lián))時(shí)測(cè)得的AD值，及連接器Jl不接校準(zhǔn)電阻(即僅存在參考電阻R5)時(shí)測(cè)得的AD值等等。
所述芯片Ul中還包括一可編程增加益放大器PGA ,該P(yáng)GA可以取代上述的運(yùn)放OP3，與上述外接元件電阻R12、 二極管D2、電阻R7和電容C4等構(gòu)成髙精度PGA放大電路。
測(cè)量時(shí)，正弦波發(fā)生器產(chǎn)生PWM正弦波信號(hào)，在該P(yáng)WM正弦波信號(hào)的激勵(lì)下，交流恒流源輸出檢測(cè)電流，流過參考電阻R5的電流保持恒定。當(dāng)將接觸電極與人體皮膚接觸后，人體電阻并聯(lián)在參考電阻R5上，檢波器采集此時(shí)參考電阻R5兩端的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸入MCU，進(jìn)而MCU結(jié)合FLASH存儲(chǔ)器中的校準(zhǔn)參數(shù)計(jì)算出人體的電阻值。
本裝置采用的芯片集成度高，電路簡(jiǎn)單，大大降低了生產(chǎn)成本。由于大大減少了外圍元件，所以能有效降低故障率，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性，并能降低維修成本。本裝置由MCU控制，發(fā)揮了 MCU頻率穩(wěn)定的特性，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步提高了電路的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1、一種測(cè)量人體電阻的裝置，包括用于與人體皮膚接觸的接觸電極，提供檢測(cè)電流的交流恒流源，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢波的檢波器，以及信號(hào)放大器，其特征在于所述交流恒流源包括運(yùn)放OP1，運(yùn)放OP1的反相端接信號(hào)發(fā)生器，同相端接基準(zhǔn)電路，輸出端與反相端之間接參考電阻R5，參考電阻R5兩端各接一個(gè)接觸電極；所述檢波器包括運(yùn)放OP2，連接在運(yùn)放OP2輸出端和反相端之間的二極管D1，以及連接在運(yùn)放OP2輸出端和反相端之間的二極管D2和電阻R11串聯(lián)支路，運(yùn)放OP2的同相端和反相端分別通過電阻R9、電阻R10接所述參考電阻R5的兩端；所述信號(hào)放大器包括運(yùn)放OP3，運(yùn)放OP3的同相端接基準(zhǔn)電壓，反相端依次通過電阻R12、二極管D2接運(yùn)放OP2的輸出端，反相端另通過并聯(lián)的電阻R7和電容C4接所述基準(zhǔn)電壓；信號(hào)放大器的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器接MCU的輸入端。
2、 如權(quán)利要求l所述的測(cè)量人體電阻的裝置，其特征在于所述運(yùn)放OPl、運(yùn)放OP2、運(yùn)放OP3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和MCU集成于同一芯片中。
3、 如權(quán)利要求1所述的人體電阻測(cè)量電路，其特征在于所述信號(hào)發(fā)生器為正弦波發(fā)生器，該正弦波發(fā)生器包括PWM模塊，以及線圏L1和電容C2并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的第一端接地，第二端通過電阻R1連接器PWM模塊輸出端，且第二端通過電容C1接所述交流恒流源的輸入端。
4、 如權(quán)利要求3所述的測(cè)量人體電阻的裝置，其特征在于所述運(yùn)放OPl、運(yùn)放OP2、運(yùn)放OP3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、正弦波發(fā)生器的PWM模塊和MCU集成于同一芯片中。
5、 如權(quán)利要求4所述的測(cè)量人體電阻的裝置，其特征在于所述芯片中包括一具有掉電記憶功能的FLASH存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器內(nèi) 一 區(qū)間存儲(chǔ)有MCU計(jì)算人體電阻需要的校準(zhǔn)參數(shù)。
6、 如權(quán)利要求4所述的測(cè)量人體電阻的裝置，其特征在于所述芯片中包括一可編程增加益放大器PGA。
7、 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的測(cè)量人體電阻的裝置，其特征在于連接于交流恒流源同相端的基準(zhǔn)電路包括串接于VDD與地之間的電阻R2和R8，以及連接在電阻R2和R8的公共端與地之間的電容C5。
8、 如權(quán)利要求7所述的測(cè)量人體電阻的裝置，其特征在于所述交流恒流源中的參考電阻R5阻值為500-600歐姆。
9、 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的測(cè)量人體電阻的裝置，其特征在于所述交流恒流源中的參考電阻R5阻值為500-600歐姆。
專利摘要一種測(cè)量人體電阻的裝置，包括接觸電極、提供檢測(cè)電流的交流恒流源、對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢波的檢波器及信號(hào)放大器，所述交流恒流源包括一個(gè)運(yùn)放，該運(yùn)放的反相端接信號(hào)發(fā)生器，同相端接基準(zhǔn)電路，輸出端與反相端之間接參考電阻，該參考電阻兩端各接一個(gè)接觸電極；所述檢波器包括另一個(gè)運(yùn)放，該運(yùn)放的同相端和反相端分別接所述參考電阻的兩端，輸出端接所述信號(hào)放大器的輸入端；所述信號(hào)放大器輸出通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器接MCU的輸入端。其采用內(nèi)置運(yùn)放、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、PWM模塊和MCU的單一芯片，集成度高，外圍電路大大減少，能有效降低故障率，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性，并能降低生產(chǎn)、維修成本。
文檔編號(hào)A61B5/053GK201353144SQ20082023592
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者丘守慶, 余衛(wèi)金, 劉春光, 鵬 李, 許申生 申請(qǐng)人:深圳市鑫匯科科技有限公司