Sơ đồ khối hệ thống đã được trình bày trong hình 4.1. Hệ thống được thiết kế sử dụng nguồn DC để hoạt động:
Power supply: khối này của hệ thống bao gồm một nguồn DC 5V thông qua bộ chuyển đổi adapter 5V. Nguồn DC 5V này sẽ cung cấp khả năng hoạt động cho toàn bộ
60
hệ thống. Tuy nhiên, bên cạnh nguồn 5V, một nguồn + - 4,5V cũng được tạo ra nhằm cung cấp cho các hoạt động của bộ opamp.
MCU – vi điều khiển: khối này kiểm soát và điều khiển mọi hoạt động của hệ thống thông qua một vi điều khiển – Atmega1284P. Vi điều khiển này đảm bảo việc tạo ra tín hiệu đi qua cơ thể và xử lý tín hiện nhận trở về.
- Square Wave Generator: có nhiều cách để tạo ra sóng vng, tuy nhiên, trong trường hợp này, việc tạo ra sóng vng với tần số 50kHz sẽ được tạo ra thông qua lập trình vi điều khiển. Có thể cách làm này mất nhiều thời gian để xử lý cũng như khó khăn hơn, nhưng bù lại, sẽ dễ dàng hơn trong việc thay đổi tần số sóng vng tùy theo ý muốn.
Opto-isolator – bộ cách ly quang: dòng điện sau khi ra khỏi vi điều khiển sẽ được cách ly trước khi đi qua cơ thể người. Việc làm này nhằm giảm rủi ro rò rỉ cũng như chắc chắn hơn về sự an toàn cho người sử dụng.
Obtain Voltage Across Electrodes – Thu nhận tín hiệu thơng qua các điện cực
- V to I convertor – bộ chuyển đổi V sang I: khi một dòng điện được tạo ra để đi
qua cơ thể người, sóng sin điện áp được chuyển đổi thành sóng sin dịng điện bằng cách sử dụng opamp. Dòng điện này được truyền đến cơ thể thông qua các cặp điện cực và sau đó tín hiện thu được thơng qua đo điện áp rơi trên dòng chảy. Differential Amplifier: thực chất khối này là bộ khuếch đại có độ lợi = 1 – a unity gain. Nói một cách đơn giản, đây là mạch khuếch đại điện tử không khuếch đại, vậy nên điện áp đầu ra trong bộ khuếch đại này giống điện áp đầu vào. Lợi ích của bộ khuếch đại này là nó khơng lấy bất kỳ dịng điện nào từ nguồn đầu vào. Do đó, nó cách ly hồn tồn phía đầu vào của mạch với phía đầu ra của mạch.
61
Low-pass filer – lọc tần số thấp: dùng để lọc các nhiễu tần số đang tồn tại xung quanh hệ thống.
ADC to MCU: tín hiệu sau khi đi qua các khối trên sẽ được đưa vào chân analog của vi điều khiển để xử lý chuyển đổi sang tín hiệu số, thuận tiện cho việc tính tốn hệ thống.
Signal Process – xử lý tín hiệu: vi điều khiển xử lý tín hiệu thơng qua việc lập trình hệ thống. Tại đây sẽ diễn ra việc tính tốn lượng mỡ trong cơ thể thơng qua các phương trình có sẵn đã được lập trình.
- Input age, weight, sex: các thông số về tuổi, cân nặng và giới tính là vơ cùng quan trọng trong việc phân tích tín hiệu trở kháng điện sinh học. Do đó, người dùng cần phải nhập các thơng tin trên để việc tính tốn được hiệu quả nhất.
Output to Display – xuất ra màn hình: tín hiệu sau khi được vi điều khiển xử lý sẽ được xuất ra màn hình thơng qua lập trình giao tiếp LCD.
Việc thiết kế mơ hình hệ thống tính tốn lượng mỡ cơ thể sẽ được trình bày trong hai phần sau.
62
Hình 4.1. Cấu trúc của hệ thống đo lường lượng mỡ cơ thể dựa trên tín hiệu trở kháng người
63