Der zweite Beruf eines Elektrokardiographen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Elektronik in der Medizin

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Bei der Erstellung von Amateurentwürfen sind unter Umständen Werkzeuge und Geräte erforderlich, die oft schwer zu beschaffen sind. In solchen Fällen hilft Einfallsreichtum und Handwerker erledigen alles Notwendige mit eigenen Händen. Wir werden darüber sprechen, wie Sie aus einem alten Elektrokardiographen vom Typ EK1T-03M ein echtes Wärmeaufzeichnungsgerät machen können (Abb. 1).

Dieses Gerät kann erforderlich sein, um die Temperatur eines bestimmten Bereichs (Teils) für einige Zeit zu messen und aufzuzeichnen. Lassen Sie es uns anhand eines Beispiels erklären. Wenn Sie einen leistungsstarken Computer mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen, kann das Problem einer Überhitzung des Prozessors auftreten. Um es zu kühlen, benötigen Sie ein Kühlsystem, das das Risiko eines Ausfalls des „Computergehirns“ mit Sicherheit ausschließt. Nun, wenn Sie über die entsprechende Berechnungsmethode verfügen. Und wenn nicht? Sie können den Computer natürlich sofort einschalten und sehen, ob der Prozessor „durchbrennt“ oder nicht?

Es ist unwahrscheinlich, dass Sie mit dem traurigen Ergebnis eines solchen Experiments zufrieden sein werden... Viel besser ist es, die Leistung des Kühlsystems unter Modellbedingungen zu überprüfen, indem man den Temperaturanstieg des Kühlkörpers misst, mit dem der Prozessor später kommt in Kontakt treten. Mithilfe einer Modellwärmequelle und eines Wärmeschreibers können Sie ganz einfach die Konstruktionsparameter auswählen, bei denen der Prozessor garantiert vor Überhitzung geschützt ist.

Reis. 1. Aussehen des Geräts: 1 - Einschaltknopf; 2 - Netzwerk-Ein-Anzeige; 3 - Stiftglühregulator; 4 - Stecker zum Anschließen des Anschlusskabels; 5 - Leitungsschalter; 6 - Stiftverschiebungsregler; 7 - Kalibrierungstaste; 8 - Geschwindigkeitsschaltertaste; 9 - Ruhetaste; 10 - Aufnahmetaste; 11 - Empfindlichkeitsschalter

Es ist nützlich, das Funktionsprinzip eines selbstgebauten Thermoschreibers zu erwähnen. Methoden zur Temperaturmessung mit thermoelektrischen Thermometern (Thermoelementen) sind in der Technik wohlbekannt. Ein Thermoelement besteht aus zwei Leitern aus unterschiedlichen Materialien, die einen gemeinsamen Stromkreis bilden (siehe Abb. 3). Sind die Temperaturen der Verbindungsstellen (Junctions) des Thermoelements nicht gleich, dann entsteht eine Thermo-EMK – und es fließt ein Strom durch den Stromkreis. Die Thermo-EMF ist umso größer, je größer der Temperaturunterschied zwischen den Verbindungsstellen ist. Durch den Anschluss eines Thermoelements an einen Rekorder erhalten wir ein Gerät, mit dem Sie Temperaturänderungen im Zeitverlauf aufzeichnen können.

Der Einkanal-Elektrokardiograph EK1T-03M eignet sich gut zur Aufzeichnung von Thermo-EMF-Thermoelementen. Tatsächlich ist der Elektrokardiograph darauf ausgelegt, Spannungen im Bereich von 0,03 bis 4 Millivolt (mV) zu messen. Die Empfindlichkeit des Gerätes wird über den Schalter eingestellt und kann 5, 10 und 20 mm/mV betragen. Bei einer Schreiberbandgeschwindigkeit von 25 mm/s reicht eine 50 Meter lange Thermopapierrolle (Abb. 2) für etwa eine halbe Stunde Dauerbetrieb, was für Amateurzwecke mehr als ausreichend ist.

Reis. 2. Eine Rolle Thermopapier mit einer Länge von 50 Metern ermöglicht eine 30-minütige kontinuierliche Aufzeichnung der Instrumentenmesswerte

Die Verwendung eines Elektrokardiographen als Temperaturaufzeichnungsgerät erfordert tatsächlich keine Modifikationen. Es ist lediglich erforderlich, über ein oder mehrere zusätzliche Thermoelemente zu verfügen und zu wissen, wie alle erforderlichen Verbindungen hergestellt werden. Obwohl einem Elektrokardiographen in der Regel eine Anleitung beigefügt ist, werden wir uns auf einige der wichtigsten Punkte konzentrieren, die im Hinblick auf die Temperaturmessung wichtig sind.

Zunächst müssen Sie ein Netzwerkkabel an das Gerät anschließen und das sogenannte „Zuleitungskabel“, das in der Regel aus fünf Drähten unterschiedlicher Farbe besteht. Gemäß den Anweisungen werden bei der Messung von Kardiogrammen die Drähte des Ableitungskabels an die Elektroden angeschlossen: R rot - an der rechten Hand; L gelb - auf der linken Seite; F grün – am linken Bein; N schwarz - am rechten Bein; Mit Weiß - auf der Brust. Um Temperaturen zu messen, verwenden wir Kabelpaare, die drei Standardleitungen entsprechen: 1. R rot - L gelb (Hand - Hand); 2. R rot – F grün (rechter Arm – linkes Bein); 3. L gelb – F grün (linker Arm – linkes Bein).

Auf der Oberseite des Geräts befindet sich ein Schalter, der den Messmodus für eine bestimmte Ableitungsnummer einstellt.

Wir stellen den Schalter auf die Position der 1. Leitung und verbinden die Thermoelementleitungen mit den roten und gelben Drähten. Wir senken die Verbindungspunkte von Drähten und Thermoelementen in eine Thermoskanne mit Eis (im Folgenden erklären wir, warum dies geschieht). Thermoelemente für die anderen beiden Leitungen werden auf die gleiche Weise angeschlossen – sie haben entsprechende Schaltpositionen. Der Temperaturschreiber ist fast betriebsbereit.

Wo bekomme ich ein Thermoelement? Man kann es auch selbst herstellen, indem man die in der Fachliteratur mehrfach beschriebene Technologie verwendet, und es macht kaum Sinn, hier im Detail zu verweilen. Wenn Sie jedoch ein Multimeter haben, schauen Sie in die Originalverpackung. Vielen ist nicht bekannt, dass der am Gerät befestigte doppelte dünne Draht in einem weißen Geflecht mit einer winzigen Kugel am Ende nur ein Thermoelement ist.

Bevor Thermoelementmesswerte mit einem Temperaturschreiber aufgezeichnet werden, sollte der Bereich möglicher Temperaturmessungen beurteilt werden. Denken Sie daran, dass der Elektrokardiograph EK1T-03M für die Messung von Spannungen im Bereich von 0,03 bis 4 Millivolt (mV) ausgelegt ist. In diesem Fall variiert die Thermo-EMK von Chromel-Copel-Thermoelementen im Temperaturbereich von 0 bis 100 °C von 0 bis 6,9 mV. Das heißt, mit solchen Thermoelementen ist es in diesem Fall logisch, Temperaturen von mehreren zehn Grad zu messen. Die Thermo-EMF von Chromel-Alumel-Thermoelementen im Temperaturbereich von 0 bis 100 °C variiert zwischen 0 und 4,09 mV. Dadurch ist es möglich, mit einem Elektrokardiographen Temperaturen bis zu 100 °C zu erfassen. Werden jedoch spezielle Platin-Rhodium-Thermoelemente verwendet, liegt die Obergrenze der ermittelten Temperatur bei etwa 500 °C.

Bei der Messung mit Thermoelementen ist die Vergleichsstellenkorrektur zu beachten (Abb. 3).

Reis. 3. Arten von Thermoelementen: 1 – Heißverbindung; 2 - Vergleichsstelle; 3 - Vergleichsstellen (Chromel; Alumel; Kupfer)

Tatsache ist, dass bei der Temperaturmessung eine Verbindungsstelle des Thermoelementkreises, die sogenannte Kaltstelle, 0 °C haben muss (in einer Thermoskanne mit Eis) und die andere, die Heißstelle, im Medium dessen Temperatur gemessen werden soll. Die Thermo-EMK-Tabellen verschiedener Thermoelemente sind speziell für den Fall zusammengestellt, dass die Vergleichsstelle bei 0°C liegt. Wenn es aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, die Vergleichsstelle in einem Medium mit einer Temperatur von 0 °C zu platzieren und es Raumtemperatur hat (z. B. bei 20 °C), dann entspricht in diesem Fall die resultierende Thermo-EMK die Temperaturdifferenz zwischen Warm- und Kaltstelle und bei Um die Temperatur zu ermitteln, müssen Sie die sogenannte Korrektur für die Kaltstelle eingeben. Dazu ist die gemessene Thermo-EMK zu der der Temperatur der Vergleichsstelle (20 °C) entsprechenden Thermo-EMK zu addieren und die erhaltene Temperatur anhand der Tabellendaten zu ermitteln.

Vor dem Einschalten des Geräts muss eine Rolle Thermopapier für die Aufnahme in das Fach des Bandlaufwerks eingelegt werden. Das Signal wird mit einem speziellen Thermostift aufgezeichnet, der sich im Betrieb auf ca. 300°C erhitzt. Der Elektrokardiograph verfügt über eine spezielle Kalibrierungstaste „1 mV“, durch deren Betätigung Sie spezielle Kalibrierungssignale auf dem Band aufzeichnen können, die die Empfindlichkeit des Geräts anzeigen (Abb. 4). Die „M“-Taste startet den Bandlaufwerksmechanismus des Registrars und der Thermostift zeichnet die Änderung der Thermo-EMK des Thermoelements auf dem Band auf.

Reis. 4. Aufzeichnen eines 10 mm/mV-Kalibriersignals

Auf Abb. Abbildung 5 zeigt eine Aufzeichnung der Messwerte eines Chromel-Copel-Thermoelements, wenn es jede Sekunde in einen Behälter mit erhitztem Wasser abgesenkt wird. Der Anstieg und Abfall der Heißstellentemperatur ist bei der eingestellten Empfindlichkeit und einem Kalibriersignal von 10 mm/mV deutlich sichtbar. Der Temperaturrekorder basiert auf dem alten EKG-Gerät.

Reis. 5. Temperaturschwankungen von 10-15 Grad aufzeichnen

Literatur

1. Elektrokardiograph EK1T-03M. Technische Beschreibung und Bedienungsanleitung, 2. Auflage, 1985
2. Theorie und Technik des thermophysikalischen Experiments, Moskau, Energoatomizdat, 1985
3. Zubarev V., Alexandrov A., Okhotin V. Workshop zur technischen Thermodynamik, Moskau, Energoatomizdat, 1986

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