Opgave
In een ziekenhuis toont een computerscherm voortdurend het cardiogram van een patiënt. Onder de ‘pols’ verstaan we het aantal hartslagen per minuut.
a) Bepaal de "pols" van de patiènt.
Dit cardiogram is verkregen met een AD-omzetter die het hartsignaal eerst heeft omgezet in een digitaal signaal met een stapgrootte (resolutie) van 1 µV.
b) Bereken hoeveel bits deze AD-omzetter minimaal heeft.
De computer is een onderdeel van een automatisch systeem voor hartbewaking. Wanneer dit systeem gedurende 3,0 seconden geen piek R registreert, klinkt er een zoemer. Deze blijft in werking totdat iemand het systeem uitschakelt.
c) Leg uit of dit automatische systeem een meetsysteem, een stuursysteem of een regelsysteem is.
In figuur 2 zijn enkele onderdelen van het automatische systeem getekend. Er ontbreken echter nog enkele verwerkers. Ook zijn nog niet alle verbindingen getekend. De pulsgenerator is ingesteld op een frequentie van 8,0 Hz.
d) Teken in de figuur op de bijlage de ontbrekende verwerkers en de benodigde verbindingen om het automatische systeem goed te laten werken.
Bijlage
Uitwerking vraag (a)
• De afstand tussen 2 opeenvolgende (hoge) pieken is 5 schaaldelen van elk 0,25 s lengte: ∆t = 1,25 s
• In 60 s passen dus (60 / 1,25) = 48 pieken
• De pols is dus 48 (per minuut)
Uitwerking vraag (b)
• Het bereik moet minstens 16 schaaldelen van elk 100 µV zijn: 1600 µV. De stapgrootte is 1 µV, dus moet er minstens tot 1600 geteld kunnen worden.
• 210 = 1024
• 211 = 2048
• 1600 ligt tussen de hierboven genoemde getallen in. De AD-omzetter moet minstens een 11 bits breed signaal kunnen afgeven.
Uitwerking vraag (c)
• Dit is een stuursysteem: de zoemer (actuator) heeft verder geen invloed op de gemeten grootheid want er is geen terugkoppeling.
Uitwerking vraag (d)
• Elke keer als er een puls van de hartslag is geweest moet de teller ge-reset worden om een nieuwe meting te starten
• Het hartsignaal moet een bepaalde minimum waarde overtreffen; er moet dus via een comparator geschakeld worden
• De pulsgenerator levert 8 pulsen per seconde. Na 3 s heeft de teller dus tot 24 geteld. De 8 en de 16 moeten daarom via een en-poort naar een geheugen. Zijn ze beide hoog, dan zat er minstens 3 s tussen twee opeenvolgende hartslagen en moet de geheugencel geset worden, welke op zijn beurt een zoemer in werking stelt.
• De zoemer mag pas uit als er op een knop gedrukt wordt.
