電的我眼冒金星,以為自己被三體召喚,整個世界為我閃爍。
事情是這樣的,最近我們在做一套人體電信號采集系統,那天我自己做實驗,為了方便操作(其實是自己懶),就把電極貼到了頭部前額位置,見下圖,這樣我就可以空出雙手來進行試驗操作了。
這一次試驗是為了驗證自研設備和進口設備的性能差異,就把兩臺設備同時接到人體了,線一多,就容易連錯,這一點徒弟可比我認真多了,但是現在我是自己。
開機上電,那一瞬間,我仿佛聽到了“啪”的一聲,感覺整個宇宙閃爍白光。
緊接著,電極位置傳來刺痛的感覺,不好,這就是電刺激!
趕緊關閉電源,這感覺才消失。
又開關電源試了幾下,復現了上面的現象。
這是怎么回事呢?明明是采集系統,為什么會變成了電刺激系統?生理信號采集中,如何保證安全性呢?
下面開始復盤,懷疑是某個地方形成了電流回流,這就是經驗,搞硬件需要有直覺。
連線非常多,仔細想想,大概率是右腿驅動與電路的地形成了回路。
右腿驅動電路的結構,可以參考下圖的紅線框圖部分。
本來,生理信號采集時,人體和電路的地是浮空的,因此不會有回流。但是,那天連線太多,恰好進口設備的GROUND和右腿驅動又是混著標注的,因此我大概率是右腿驅動和電路的地連接錯了。
有懷疑的方向,就要驗證猜測是否正確。
嘿嘿嘿,拉來了徒弟,拆除所有其余設備,單獨留共模信號傳導電極、右腿驅動電極和電路的地電極,這次學精了,電極放在手腕,而不是額頭。
先按下圖方式連接,和預期一樣,一切正常,非常絲滑。
然后按照猜測,進行下面的連接。
果然,那熟悉的陣痛在手腕處傳來,非常酸爽,就是右腿驅動與地形成了回路,產生了電刺激的效果。
但這次沒有眼冒金星的感覺,因為電極沒有放在額頭靠近眼睛的位置。
不行,我不能自己酸爽,必須得讓徒弟跟我一起爽一爽,讓他深切體會一下電路設計的嚴謹性,體會一下參數設計的影響。
我真是個好師傅啊!當然,徒弟也是一臉“感激”的表情。
右腿驅動為什么要在輸出增加一個電阻呢?這個電阻越小,則右腿驅動功能越好。
幸虧當時自己沒有作死去追求更好的性能,還是按照常規設計預留了安全電阻,否則后果真是難以想象。
小提示,很多人體信號采集設備,把右圖驅動叫做地,其實是一種非常規的稱呼,因為這個所謂的“地”電極,并沒有與電路的地連接到一起。
有人反對說,這個“地”連接的是模擬地,不是數字地,其實這也是片面的認識。只有少數設備把“地”電極連接到了模擬地,大部分設備還是連接到了右腿驅動,或者是共模反饋引腳。
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審核編輯 黃宇
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