專利名稱：測量人體電阻的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電阻測量技術，特別是一種采用交流測量方式測量人體電阻的裝置。
背景技術：
現代生活中，交流測量人體電阻是較準確的人體電阻測量方式。通過人體的電阻測量結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。在測脂儀、脂肪稱等健康類產品中廣泛運用。
現有實現電路中有交流測量與直流測量兩種方式。直流測量方式因為人體的極化效應，導致測量誤差極大而逐步被交流測量方式所取代。而現在的交流測量電路是由COMS模擬開關4052以及眾多電阻、電容、二極管、三極管等分立元件構成交流信號發生、恒流、檢波、放大測量等電路，配合MCU控制，實現數據處理，其電路復雜，元件數量多，故障點多，生產、維修難度大，整體成本高。發明內容
本實用新型的目的是提供一種元件數量少、電路簡單的測量人體電阻裝置，以降低產品的故障率，降低產品的生產成本和維修成本。
本實用新型測量人體電阻裝置，包括用于與人體皮膚接觸的接觸電極，提供檢測電流的交流恒流源，對檢測信號進行檢波的檢波器，以及信號放大器，其特征在于所述交流恒流源包括運放OPl，運放OP1的反相端接信號發生器，同相端接基準電路，輸出端與反相端之間接參考電阻R5，參考電阻R5兩端各接一個接觸電極；所述檢波器包括運放OP2，連接在運放OP2輸出端和反相端之間的二極管Dl，以及連接在運放OP2輸出端和反相端之間的二極管D2和電阻R11串聯支路，運放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；所述信號放大器包括運放OP3,運放OP3的同相端接基準電壓，反相端依次通過電阻R12、 二極管D2接運放OP2的輸出端，反相端另通過并聯的電阻R7和電容C4接所述基準電壓；信號放大器的輸出端通過模數轉換器接MCU的輸入端。
更優選的方案是將運放OPl、運放OP2、運放OP3、模數轉換器和MCIJ集成于同一芯片中，以進一步減少元件數量，降低故障率，降低成本。
信號發生器優選正弦波發生器，該正弦波發生器包括PWM模塊，以及線圈L1和電容C2并聯電路，該并聯電路的第一端接地，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。
進一步，可將運放OPl、運放OP2、運放OP3、模數轉換器、正弦波發生器的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的阻值優選500-600歐姆。
本測量人體電阻裝置采用內置若干運放、模數轉換器、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，提髙電路的穩定性和可靠性，并能降低生產、維修成本成本。
其由MCU控制，發揮了 MCU頻率穩定的特性，提高了測量的準確性，并進一步提高了電路的穩定性。

圖l為典型實施例的電路圖；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為其信號放大器的電路圖；圖5為其正弦波發生器的電路圖。
具體實施方式

以下結合附圖進一步說明。參照圖l-5，本測量人體電阻的裝置包括用于與
人體皮膚接觸的兩個接觸電極，提供檢測電流的交流恒流源，對檢測信號進行檢
波的檢波器，以及信號放大器。圖1和圖2中的J1為連接器，通過連接器J1將兩個接觸電極接入電路。
交流恒流源包括運放OPl，運放OPl的反相端接通過電阻R3信號發生器，同相端通過電阻R4接基準電路，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。
檢波器包括運放OP2，連接在運放OP2輸出端和反相端之間的二極管Dl,以及連接在運放OP2輸出端和反相端之間的二極管D2和電阻TR11串聯支路，運放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-)。
信號放大器包括運放OP3，運放OP3的同相端接基準電壓1/2 VDD,反相端依次通過電阻R12、 二極管D2接運放OP2的輸出端，反相端另通過并聯的電阻R7和電容C4接所述基準電壓1/2VDD ;信號放大器的輸出端通過模數轉換器ADC接MCU的輸入端。
信號發生器為正弦波發生器，該正弦波發生器包括PWM模塊，以及線圏Ll和電容C2并聯電路，該并聯電路的第一端接地，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。
上述運放OPl、運放OP2、運放OP3、模數轉換器ADC、正弦波發生器的PWM模塊和MCU集成于同一芯片111中。芯片lil內的PWM模塊用于產生周期和占空比分別可以調整的脈寬調制波形，芯片Ul的SIN端子為該片內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存儲器，該存儲器內一區間存儲有MCU計算人體電阻需要的校準參數。如校準產品時，連接器J1外接校準電阻(與參考電阻R5并聯)時測得的AD值，及連接器Jl不接校準電阻(即僅存在參考電阻R5)時測得的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PGA可以取代上述的運放OP3，與上述外接元件電阻R12、 二極管D2、電阻R7和電容C4等構成髙精度PGA放大電路。
測量時，正弦波發生器產生PWM正弦波信號，在該PWM正弦波信號的激勵下，交流恒流源輸出檢測電流，流過參考電阻R5的電流保持恒定。當將接觸電極與人體皮膚接觸后，人體電阻并聯在參考電阻R5上，檢波器采集此時參考電阻R5兩端的信號，經信號放大器放大、模數轉換器轉換后輸入MCU，進而MCU結合FLASH存儲器中的校準參數計算出人體的電阻值。
本裝置采用的芯片集成度高，電路簡單，大大降低了生產成本。由于大大減少了外圍元件，所以能有效降低故障率，提高電路的穩定性和可靠性，并能降低維修成本。本裝置由MCU控制，發揮了 MCU頻率穩定的特性，提高了測量的準確性，并進一步提高了電路的穩定性。
權利要求1、一種測量人體電阻的裝置，包括用于與人體皮膚接觸的接觸電極，提供檢測電流的交流恒流源，對檢測信號進行檢波的檢波器，以及信號放大器，其特征在于所述交流恒流源包括運放OP1，運放OP1的反相端接信號發生器，同相端接基準電路，輸出端與反相端之間接參考電阻R5，參考電阻R5兩端各接一個接觸電極；所述檢波器包括運放OP2，連接在運放OP2輸出端和反相端之間的二極管D1，以及連接在運放OP2輸出端和反相端之間的二極管D2和電阻R11串聯支路，運放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；所述信號放大器包括運放OP3，運放OP3的同相端接基準電壓，反相端依次通過電阻R12、二極管D2接運放OP2的輸出端，反相端另通過并聯的電阻R7和電容C4接所述基準電壓；信號放大器的輸出端通過模數轉換器接MCU的輸入端。
2、 如權利要求l所述的測量人體電阻的裝置，其特征在于所述運放OPl、運放OP2、運放OP3、模數轉換器和MCU集成于同一芯片中。
3、 如權利要求1所述的人體電阻測量電路，其特征在于所述信號發生器為正弦波發生器，該正弦波發生器包括PWM模塊，以及線圏L1和電容C2并聯電路，該并聯電路的第一端接地，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、 如權利要求3所述的測量人體電阻的裝置，其特征在于所述運放OPl、運放OP2、運放OP3、模數轉換器、正弦波發生器的PWM模塊和MCU集成于同一芯片中。
5、 如權利要求4所述的測量人體電阻的裝置，其特征在于所述芯片中包括一具有掉電記憶功能的FLASH存儲器，該存儲器內 一 區間存儲有MCU計算人體電阻需要的校準參數。
6、 如權利要求4所述的測量人體電阻的裝置，其特征在于所述芯片中包括一可編程增加益放大器PGA。
7、 如權利要求1-4任一項所述的測量人體電阻的裝置，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、 如權利要求7所述的測量人體電阻的裝置，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、 如權利要求1-4任一項所述的測量人體電阻的裝置，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。
專利摘要一種測量人體電阻的裝置，包括接觸電極、提供檢測電流的交流恒流源、對檢測信號進行檢波的檢波器及信號放大器，所述交流恒流源包括一個運放，該運放的反相端接信號發生器，同相端接基準電路，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接觸電極；所述檢波器包括另一個運放，該運放的同相端和反相端分別接所述參考電阻的兩端，輸出端接所述信號放大器的輸入端；所述信號放大器輸出通過模數轉換器接MCU的輸入端。其采用內置運放、模數轉換器、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，提高電路的穩定性和可靠性，并能降低生產、維修成本。
文檔編號A61B5/053GK201353144SQ20082023592
公開日2009年12月2日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者丘守慶, 余衛金, 劉春光, 鵬 李, 許申生 申請人:深圳市鑫匯科科技有限公司