Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего образования
Уфимский университет науки и технологий
Кафедра биомедицинской инженерии
100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Портативное устройство для
определения состояния плода
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине
«Проектирование медицинской аппаратуры»
(наименование дисциплины)
3311.202167.000 ПЗ
(обозначение документа)
Группа БТС-412Б
Фамилия, И., О.
Студент
Кудряшова Р.А.
Консультант
Иванова Н. С.
Принял
Иванова Н. С.
Уфа 2026
Подпись
Дата
Оценка
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего образования
Уфимский университет науки и технологий
Кафедра биомедицинской инженерии
ЗАДАНИЕ
На курсовой проект/работу по дисциплине
«Проектирование медицинской аппаратуры»
Студент Кудряшова Р.А.
Группа БТС-412Б
Консультант Абдуллина Э. Ю.
1. Тема задания:
«Портативное устройство для оценки состояния плода»
2. Основное содержание:
Проведён обзор существующих методов пренатальной диагностики и
технических
решений,
выполнено
проектирование
структурной
и
принципиальной схем устройства с расчётом его основных узлов. Также с
помощью САПР разработаны печатные и монтажные платы, выполнены
метрологические расчёты и обоснована точность и работоспособность
разработанного прибора.
Дата выдачи: ___________
Руководитель: Абдуллина Э.Ю.
Дата окончания: ___________
экз
тов
Наименование
лис
Обозначение
Кол.
Формат
№строки
№ Прим
е-
. чание
Документация
А4
3311.202167.000 ПЗ
А3
3311.202167.000 Э1
Пояснительная записка
1
Схема электрическая
1
структурная
Схема электрическая
А1
3311.202167.000 Э3
А4
3311.202167000 ПЭ
Перечень элементов
1
А3
3311.202164.001 Э4
Чертёж монтажной платы
1
3311.202167.002 Э4
Чертёж монтажной платы
А4
Блок питания
А3
3311.202167.001 ПП
А3
3311.202167.002 ПП
Изм.
Разраб.
Провер.
Реценз
Н. Контр.
Утверд.
1
принципиальная
Лист
№ докум.
Кудряшова Р.А.
Иванова Н. С.
Подпись
Плата печатная
1
Плата печатная
1
Блок питания
Дата
1
3311.202167.000 ПЗ
Портативное устройство для
оценки состояния плода
Пояснительная записка
Лит.
Лист
Листов
3
УУНиТ БТС-412Б
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 6
Глава 1 Расчётно-конструкторская часть ............................................................. 9
1.1 Описание структурной схемы разрабатываемого устройства ...................... 9
1.2 Описание принципиальной схемы разрабатываемого устройства ............ 10
1.2.1 Микроконтроллер ATMega 328 P-AU........................................................ 17
1.2.2 Блок беспроводной передачи данных ........................................................ 21
1.2.3 Блок вывода .................................................................................................. 23
1.2.4 MOSFET-транзистор .................................................................................... 26
1.2.6 Расчет потребляемой мощности ................................................................. 27
Глава 2 Метрологическая часть ........................................................................... 29
2.1 Погрешность периода из-за квантования таймера (ATMega328) .............. 29
3.2 Погрешность преобразования ........................................................................ 30
Глава 3 Технологическая часть............................................................................ 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................... 37
ПРИЛОЖЕНИЕ А ................................................................................................. 41
ПРИЛОЖЕНИЕ Б .................................................................................................. 42
ПРИЛОЖЕНИЕ В ................................................................................................. 43
ПРИЛОЖЕНИЕ Г .................................................................................................. 44
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ................................................................................................. 45
ПРИЛОЖЕНИЕ Е.................................................................................................. 46
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж ................................................................................................ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ З .................................................................................................. 48
Изм.
Разраб.
Провер.
Лист
№ докум.
Кудряшова Р.А.
Абдуллина Э.Ю.
Подпись
Дата
3311.202167.000 ПЗ
Портативное устройство для
Реценз
определения состояния плода
Н. Контр.
Пояснительная записка
Утверд.
Лит.
Лист
Листов
4
УУНиТ БТС-412Б
ПРИЛОЖЕНИЕ И ................................................................................................. 49
ПРИЛОЖЕНИЕ К ................................................................................................. 50
ПРИЛОЖЕНИЕ Л ................................................................................................. 51
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
5
ВВЕДЕНИЕ
Современная медицина предъявляет всё более высокие требования к
качеству дородового мониторинга, что связано с необходимостью раннего
выявления патологий внутриутробного развития и повышения уровня
перинатальной помощи. Одним из ключевых аспектов контроля состояния
плода во время беременности является непрерывное и своевременное
наблюдение за его сердечной деятельностью. Аускультация сердцебиения
плода остаётся одним из наиболее информативных и доступных методов
оценки его жизнедеятельности. В этой связи особую ценность приобретают
портативные устройства для фетального мониторинга, в частности –
фетальные
допплеры,
которые
позволяют
проводить
оперативную
диагностику не только в условиях медицинских учреждений, но и в домашних
условиях.
Фетальный допплер – это устройство, использующее эффект Допплера
для неинвазивного измерения частоты сердечных сокращений (ЧСС) плода.
На сегодняшний день на рынке представлено множество моделей, начиная от
профессиональных
клинических
аппаратов
и
заканчивая
бытовыми
портативными устройствами. Большинство из них основываются на одном из
двух основных методов: непрерывной допплерографии или импульсной
ультразвуковой допплерометрии.
Разработкой подобных систем занимались как крупные медицинские
компании (например, GE Healthcare,
Sonoline), так и независимые
исследовательские группы. Результаты, как правило, демонстрируют
удовлетворительную точность при правильной калибровке устройства и
наличии
квалифицированного
оператора.
Однако
достоверность
и
воспроизводимость показателей существенно снижается при использовании
устройства вне клинических условий, особенно в случае неконтролируемого
домашнего применения.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
6
Существующие решения обладают рядом ограничений: громоздкость
профессиональных моделей, высокая стоимость, а также сложность
интерпретации результатов для неподготовленного пользователя. Кроме того,
влияние
внешних
факторов
(движение
плода,
положение
датчика,
акустические шумы) может вносить существенные ошибки в измерения. Всё
это подчёркивает необходимость разработки доступного, точного и
эргономичного портативного фетального допплера.
Таким образом, цель настоящего исследования – разработка и
экспериментальная апробация портативного устройства для определения
состояния плода, основанного на методе ультразвуковой допплерографии с
цифровой обработкой сигнала. Предлагаемое решение должно быть
технически простым, недорогим и адаптированным для использования вне
медицинского учреждения.
Методика исследования будет включать моделирование акустического
тракта, разработку и настройку аппаратной части устройства (датчик,
усилитель, микроконтроллер), реализацию программных фильтров для
выделения сигнала ЧСС, а также проведение тестов на биологических
объектах (в рамках допустимых норм и стандартов биоэтики). При этом
предполагается использование цифровой обработки сигналов для повышения
надёжности регистрации ЧСС и снижения уровня шумов.
К числу сильных сторон выбранной методики можно отнести высокую
чувствительность и возможность неинвазивного мониторинга в реальном
времени. Однако необходимо учитывать и ряд ограничений, в том числе
возможные артефакты, возникающие из-за движения плода или матери,
индивидуальные особенности акустической среды, а также биологические
различия между пациентами.
Актуальность исследования обусловлена растущим спросом на
мобильные
медицинские
технологии
и
необходимостью
повышения
доступности перинатального мониторинга. В этом контексте разрабатываемое
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
7
устройство может стать важным вкладом в развитие систем телемедицины и
персонализированной медицины.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
8
Глава 1 Расчётно-конструкторская часть
1.1 Описание структурной схемы разрабатываемого устройства
В результате патентного анализа была разработана структурная схема
портативного устройства для определения состояния плода.
Рисунок 1 – Разработанная структурная схема
Аналоговый интерфейс генерирует импульсы (до 2,0±0,6 МГц), которые
возбуждают ультразвуковой датчик. В передающей пластине электрические
сигналы преобразуются в ультразвуковые волны. Ультразвуковые волны,
проходя через биообъект, отражаются от движущихся объекту, таких как
сердце плода или ткани матери.
Кровь, текущая через сердце и сосуды, вызывает изменение частоты
ультразвуковой волны благодаря эффекту Допплера. Если объект движется в
сторону датчика, то частота увеличивается и уменьшается длина волны, если
удаляется, то частота уменьшается и увеличивается длина волны.
Отраженная ультразвуковая волна поступает на принимающую
пластину, в которой происходит преобразование в электрический сигнал.
Далее сигнал поступает обратно на аналоговый интерфейс, где сигнал
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
9
проходит через полосовой фильтр для устранения помех и потом усиливается
с помощью усилителя.
Информация о разности частот переданного и отраженного сигналов
поступает на микроконтроллер, где происходит вычисление частот.
Допплеровский сигнал воспроизводится с помощью громкоговорителя,
порождаемый сердцебиениями плода.
Блок ввода/вывода представляет из себя две кнопки. Кнопки позволяют
управлять меню, которое отображается на дисплее.
Блок беспроводной передачи данных осуществляет обмен с внешними
устройствами по протоколу Bluetooth 4.0 (BLE).
В разрабатываемой схеме предусмотрен блок питания, состоящий из
двух DC – DC преобразователей, один из которых повышает напряжение до +
5 В, а другой понижает до 3.3 В.
1.2 Описание принципиальной схемы разрабатываемого устройства
На основе разработанной структурной схемы была спроектирована
принципиальная схема устройства, состоящая из аналоговой и цифровой
частей и блока питания. Блок питания представляет собой аккумулятор 18650
и подключенные к нему двух DC – DC преобразователей (ПРИЛОЖЕНИЕ З и
ПРИЛОЖЕНИЕ И). Блок питания обеспечивает подачу напряжений +3.3 В и
+5 В.
Питание
всего
устройства
осуществляется
от
литий-ионного
аккумулятора, напряжение которого изменяется в пределах примерно от 3.0 до
4.2 В. В схеме установлены два DC-DC преобразователя - DA2 и DA3. Первый,
реализованный на микросхеме MT3608, повышает напряжение аккумулятора
до стабильных +5 В. Второй преобразователь DA3, спроектированный на
MP1584, наоборот, понижает напряжение аккумулятора до стабильных +3.3 В.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
10
Оба модуля работают параллельно и независимо друг от друга, получая
питание непосредственно от аккумулятора.
Рисунок 2 – Принципиальная схема разрабатываемого устройства
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
11
Конденсатор С10, подключённый к входу этого преобразователя
MT3608 (ПРИЛОЖЕНИЕ З), сглаживает любые пульсации, шумы и скачки
напряжения аккумулятора, обеспечивая стабильное питание для DA2.
Резистор 𝑅11 = 100 кОм задаёт уровень сигнала на входе EN микросхемы,
включая или отключая преобразователь. Когда микросхема активна, она
управляет ключевым транзистором внутри себя, через который протекает ток
в катушку L1. Катушка 𝐿1 = 22 мкГн является основным накопителем
энергии: во время открытия внутреннего транзистора она заполняется
магнитной энергией, а при закрытии — передает накопленную энергию на
выход схемы. Диод VD1 является быстрым выпрямительным диодом Шоттки
и обеспечивает одностороннюю передачу энергии от катушки к выходу,
предотвращая обратный ток в момент переключения. Выходной конденсатор
С11 = 22 мкФ
служит
для
сглаживания
получающего
повышенного
напряжения, обеспечивая небольшой уровень пульсаций и стабильные +5 В на
выходе. Резисторы 𝑅12 = 100 кОм и 𝑅13 = 15 кОм образуют делитель
напряжения, который подаёт часть выходного напряжения на вывод FB
микросхемы. Благодаря этому MT3608 сравнивает реальное выходное
напряжение с внутренним опорным и регулирует ширину импульсов,
поддерживая ровно те 5 В, которые заданы делителем R12 – R13.
Рассматривается следующий понижающий преобразователь MP1584
(ПРИЛОЖЕНИЕ И). Резистор 𝑅14 = 100 кОм управляет уровнем сигнала на
входе EN микросхемы, включая или блокируя работу преобразователя.
Внутренний транзистор DA3 переключает ток через катушку 𝐿2 = 10 мкГн,
которая в данном случае работает как элемент понижающего преобразователя.
Когда транзистор открыт, через катушку проходит ток от аккумулятора,
создавая магнитное поле. Когда транзистор закрывается, ток продолжает течь
благодаря энергии катушки, но теперь проходит через диод VD2. Диод VD2
предотвращает обратный ток и обеспечивает непрерывность тока в катушке во
время пауз между импульсами транзистора. Конденсатор С12 = 22 мкФ – это
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
12
bootstrap-конденсатор, необходимый для нормальной работы верхнего
MOSFET внутри MP1584: он обеспечивает повышенное напряжение на
управляющем электроде, что позволяет включать верхний ключ. Конденсатор
С13 = 22 мкФ сглаживает выходное напряжение и обеспечивает стабильные
+3.3 В при минимальных пульсациях. Резисторы 𝑅15 = 124 кОм и 𝑅16 =
40,2 кОм формируют делитель напряжения для вывода FB MP1584. Делитель
задаёт требуемые 3.3 В по тому же принципу, что и в MT3608: микросхема
регулирует
скважность
импульсов
так,
чтобы
напряжение
на
FB
соответствовало её внутреннему опорному значению.
Микроконтроллер ATMega 328 (ПРИЛОЖЕНИЕ Б) через SPI дает
команду
на
запуск
УЗ
генератора
аналогового
модуля
TDC1011
(ПРИЛОЖЕНИЕ А). Внутренний генератор формирует серию из заранее
задающего числа импульсов с частотой 2 МГц. Эти импульсы передаются на
передающую пластину через токоограничивающий и согласующий резистор
𝑅17 = 82 Ом, который уменьшает нагрузку на драйвер и смягчает
возбуждение пьезоэлемента, а также через разъем XS2. Ультразвуковые волны
проходят через биообъект и отражаются от движущихся объектов с
измененной частотой.
Отраженная ультразвуковая волна поступает на принимающую
пластину. Пьезопластина подключается к входу RX через согласующий
конденсатор 𝐶14 = 300 пФ. Это значение соответствует рекомендованной
конфигурации ёмкостной обратной связи для малошумящего усилителя в
TDC1011.
С выхода малошумящего усилителя сигнал проходит через первичную
фильтрующую ступень: последовательный резистор 𝑅1 = 1 кОм вместе с
конденсатором 𝐶2 = 50 пФ формируют низкочастотный фильтр внеполосных
составляющих и уменьшают шум НЧ. Далее сигнал попадает на вход
программируемого усилителя и выходит на PGAOUT, откуда идёт в
следующую фильтрующую / полосовую ступень, реализованную резистором
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
13
𝑅2 = 5 кОм и конденсаторами 𝐶1 = 53 пФ. Эти значения уменьшают
низкочастотный шум и формируют полосу пропускания 0.6 до 3.18 МГц,
адаптированную под 2 МГц.
На вывод VCOM ставится конденсатор 𝐶7 = 10 нФ для стабилизации
общего потенциала и снижения помех, а также рядом с выводами питания
размещены 𝐶4 = С5 = 𝐶6 = 10 нФ как декуплирующие конденсаторы
питания.
Полосовой усилитель обеспечивает программируемое усиление в
пределах 0…21 дБ, то есть фактически умножение амплитуды в диапазоне от
1 до 16. Величина усиления выбирайте так, чтобы амплитуда сигнала на
COMPIN после фильтров и программируемого усилителя была достаточна для
преодоления заданного порога компаратора.
𝑅3 = 𝑅4 = 𝑅5 = 𝑅6 = 200 Ом
включены
в
сигнальные
линии
интерфейса (SDO, SDI, CSB, SCLK) и служит как последовательные
демпфирующие/ограничительные
резисторы
для
подавления
высокочастотных отражений, уменьшения помех при переключениях SPI и
как небольшая защита при несовпадении уровней. Логические линии START
и STOP микросхемы идут напрямую к внешнему модулю DA1, при этом
START используется как маркер начала посылки, а STOP — для выдачи
нулевых переходов/событий.
Кварцевый резонатор, который формирует опорную частоту делителя,
имеет следующие номиналы 𝑍𝑄1 = 16 МГц и 𝐶8 = 𝐶9 = 22пФ.
После того как TDC1011 отправляет ультразвуковой сигнал и начинает
приём, он преобразует отражённые волны от движущихся и неподвижных
тканей
в
цифровую
последовательность
импульсов
STOP,
которые
появляются каждый раз, когда усиленный эхосигнал пересекает нулевой
уровень выше установленного порога. Сердце плода – движущийся объект, и
его периодическое движение создаёт периодические изменения частоты и
амплитуды отражённых сигналов. Эти изменения проявляются в STOP-
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
14
импульсах как повторяющиеся сгущения импульсов, которые совпадают с
ритмом сердцебиения. Именно эти повторяющиеся группы импульсов
микроконтроллер и использует для вычисления ЧСС.
Микроконтроллер получает от TDC1011 две вещи: точку начала цикла
(импульс START) и поток STOP-импульсов. В каждом цикле приёма он
измеряет, как распределяются STOP-импульсы по времени после отправки
ультразвукового
импульса.
Когда
сердце
движется,
его
структуры
периодически смещаются и вызывают модуляцию отражённого эха, что
приводит к тому, что поток STOP-импульсов становится неравномерным:
появляются явно повторяющиеся «волны» активности.
Микроконтроллер использует таймер, чтобы измерять интервалы между
соседними максимумами этой активности. Фактически он фиксирует
моменты, где число STOP-импульсов в единицу времени достигает
локального максимума. Эти пики повторяются с частотой сердечных
сокращений.
После того как микроконтроллер DD1 вычисляет частоту сердечных
сокращений плода и формирует цифровые данные о текущем состоянии
измерения, эта информация преобразуется в управляющие сигналы,
направляемые на ЖК дисплей HG1 – LCD 1602 (ПРИЛОЖЕНИЕ В).
Параллельно с выводом данных на индикатор микроконтроллер
взаимодействует с беспроводным модулем XS3 HC-08 (ПРИЛОЖЕНИЕ Д),
который является Bluetooth-модулем BLE-класса и работает на напряжении
питания 3,3 В. Этот модуль принимает от микроконтроллера данные
состояния – частоту сердечных сокращений, уровень акустического сигнала,
режим работы – через выделенные сигнальные линии TX, RX и STATE.
Сигнал TX микроконтроллера поступает на вход RX модуля Bluetooth, а вход
TX модуля подаётся на RX микроконтроллера, обеспечивая двустороннюю
передачу данных.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
15
Для
выдачи
громкоговоритель
работающий
акустической
BA1
через
типа
мощный
индикации
KP1530SP1-7021
устройство
использует
(ПРИЛОЖЕНИЕ
MOSFET-транзистор
Ж),
IRFL4105PbF
(ПРИЛОЖЕНИЕ Е), который служит электронным ключом, управляемым
микроконтроллером по цифровому выходу. Резистор R10 сопротивлением
42,2 Ом ограничивает ток, проходящий через громкоговоритель, снижает
ударные токи при переключении и одновременно выполняет роль демпфера,
улучшая звучание и защищая MOSFET от импульсных перегрузок.
Транзистор IRFL4105PbF открывается при подаче логического уровня с
микроконтроллера на его затвор. Когда микроконтроллер формирует звуковой
сигнал, например имитируя биение сердца плода или подавая звуковую
индикацию
режима,
он
генерирует
ШИМ-последовательность
на
управляющем выводе, заставляя MOSFET открываться и закрываться с
заданной частотой. В результате громкоговоритель получает переменный ток,
соответствующий модуляции, и воспроизводит слышимый звук. IRFL4105PbF
выбран благодаря очень низкому сопротивлению открытого канала и высокой
пропускной способности, что позволяет ему эффективно коммутировать
громкоговоритель без перегрева. Сам микроконтроллер при этом практически
не нагружается, поскольку управляет лишь затвором полевого транзистора, а
основной ток проходит через силовой канал VT1.
Две кнопки SB1, SB2 (
ПРИЛОЖЕНИЕ Г) TC0120 относятся к панели управления и
подключены к отдельному входу микроконтроллера DD1. Эти кнопки
работают по классической схеме «замыкание на землю»: каждый из их
выводов соединён с общим проводом (GND), а второй вывод каждой кнопки
подключён к своему входному пину микроконтроллера. Поскольку каждый
вход подтянут к шине +5 В своим резистором – 𝑅8 = 𝑅9 = 41,7 Ом. Эти
резисторы создают ток через вход, формируют стабильный высокий
логический уровень.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
16
1.2.1 Микроконтроллер ATMega 328 P-AU
ATmega328P-AU – это 8‑битный микроконтроллер архитектуры AVR,
который широко применяется во встраиваемых системах управления,
измерительных устройствах и различной электронной аппаратуре. Данный
микроконтроллер является модификацией популярной серии ATmega328 и
отличается
пониженным
энергопотреблением
благодаря
технологии
PicoPower. Он содержит 32 КБ флеш‑памяти для хранения программы, 2 КБ
оперативной памяти SRAM и 1 КБ энергонезависимой памяти EEPROM для
хранения данных. Рабочее напряжение питания составляет от 1,8 до 5,5 В, а
максимальная тактовая частота может достигать 20 МГц. Благодаря этим
характеристикам микроконтроллер подходит для систем автоматизации,
измерительных приборов и устройств управления.
Рисунок 3 – Подключение микроконтроллера ATmega328P-AU
С выхода модуля TDC1011 на вход микроконтроллера поступает
значение доплеровского сдвига частот.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
17
Микроконтроллер анализирует последовательность допплеровских
сдвигов, то есть каждое сокращение сердца (систола) создает один отчетливый
"всплеск" допплеровского сигнала. Далее определяются промежутки времени
между этими последовательными "всплесками".
Маркировка AU указывает на тип корпуса микросхемы. В данном случае
используется корпус TQFP‑32, предназначенный для поверхностного монтажа
на печатной плате.
Микроконтроллер ATmega328P‑AU имеет 23 программируемые линии
ввода‑вывода, которые объединены в три порта: порт B, порт C и порт D. Эти
линии могут работать как цифровые входы или выходы и используются для
подключения различных электронных компонентов. Через них можно
подключать
кнопки
управления,
светодиоды,
реле,
исполнительные
механизмы и другие элементы. Гибкая настройка портов позволяет применять
микроконтроллер в устройствах управления и системах автоматики.
Рисунок 4 – Распиновка ATmega328P-AU
Распиновка микроконтроллера включает выводы питания VCC и GND,
вывод AVCC для питания аналоговой части схемы и вывод AREF для
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
18
подключения опорного напряжения аналого‑цифрового преобразователя.
Порт B содержит линии цифрового ввода‑вывода и сигналы интерфейса SPI.
Порт C используется в основном для аналоговых входов и линий интерфейса
I²C. Порт D включает линии интерфейса UART (RX и TX), а также
дополнительные цифровые входы и выходы. Через выводы микроконтроллера
проходят цифровые сигналы, аналоговые сигналы от датчиков, сигналы
широтно‑импульсной модуляции и сигналы последовательных интерфейсов.
С выхода аналогового модуля, аналоговый сигнал подается на вход 10ти разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в
микроконтроллер.
В
АЦП
аналоговый
сигнал
преобразуется
в
последовательность цифровых значений, то есть цифровой код. Частота
дискретизации – это частота выборки цифровых значений из аналогового
сигнала. Для определения частоты дискретизации выберем значение делителя
АЦП – 128, тактовую частоту микроконтроллера – 16 МГц. Одно
преобразование АЦП в микроконтроллере занимает примерно 13 тактов.
Теперь можно определить частоту дискретизации:
𝑓д =
𝑓такт
16 000 000
=
= 9615 Гц = 9,6 КГц,
𝑁 ∗ 13
128 ∗ 13
(1)
где 𝑓такт – тактовая частота микроконтроллера;
N – делитель частоты АЦП.
Интервал дискретизации: 𝑇 =
1
𝑓д
=
1
9 600
= 0,000104 с = 104 мкс.
Если измерение проводится около 7 секунд. Тогда массив включает в
себя 28 000 значений. Для реализации подсчета ЧСС, каждое число массива
сравниваем с предыдущим и следующим:
– если 𝑎𝑛−1 < 𝑎𝑛 < 𝑎𝑛+1 , то синусоида сигнала возрастает;
– если 𝑎𝑛−1 > 𝑎𝑛 > 𝑎𝑛+1 , то синусоида сигнала убывает;
– если 𝑎𝑛−1 < 𝑎𝑛 > 𝑎𝑛+1 , то синусоида сигнала достигает пика;
В этом случае будут определены пики сигналов и время их
возникновения.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
19
– если 𝑎𝑛−1 = 𝑎𝑛 = 𝑎𝑛+1 , то синусоида сигнала равна нулю.
В данной ситуации наступает пауза, и определяется период сигнала. И с
помощью формулы определяется ЧСС за минуту:
уд
60
ЧСС (
,
)=
мин
𝑇
(2)
где T – период между ударами.
Рисунок 5 – Дискретизация сигнала
Для управления различными устройствами ATmega328P‑AU содержит
шесть каналов широтно‑импульсной модуляции. ШИМ реализован на основе
трёх таймеров: двух 8‑битных и одного 16‑битного. Эти таймеры позволяют
формировать импульсные сигналы с заданной частотой и длительностью.
Микроконтроллер поддерживает несколько интерфейсов передачи
данных, что позволяет подключать к нему различные внешние устройства.
Интерфейс UART используется для последовательной передачи данных
между микроконтроллером ATmega328P и Bluetooth-модулем HC-08. Через
него микроконтроллер отправляет вычисленные значения частоты сердечных
сокращений плода, которые затем передаются на смартфон по протоколу
Bluetooth Low Energy.
Аналоговый
модуль
TDC1011
подключен
к
микроконтроллеру
ATmega328P через цифровой интерфейс SPI, который используется для
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
20
конфигурации и управления модулем, а измерительная информация
передается в виде цифровых импульсов по линии STOP.
Интерфейс I²C в устройстве используется для передачи данных от
микроконтроллера ATmega328P к дисплею LCD 1602. По двум линиям – SDA
и SCL – микроконтроллер отправляет команды и символы, которые
отображаются на экране и информируют пользователя о текущей частоте
сердечных сокращений плода.
1.2.2 Блок беспроводной передачи данных
Модуль
HC-08
Bluetooth
Module
представляет
собой
модуль
беспроводной связи стандарта Bluetooth Low Energy (BLE) 4.0.
Основные характеристики:
• стандарт: Bluetooth Low Energy 4.0;
• рабочая частота: 2.4 GHz;
• интерфейс связи с микроконтроллером: UART;
• режим работы: BLE Peripheral;
• дальность связи: до 10–30 м;
• напряжение питания: 3.3–6 В.
Рисунок 6 – Подключение Bluetooth-модуля
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
21
Модуль выступает в роли периферийного устройства, а смартфон
выполняет роль центрального устройства.
Сам модуль представляет преобразователь UART- Bluetooth 4.0. Модуль
может быть настроен как на режим SLAVE, так и на режим MASTER. Т.е.
инициализировать двунаправленное подключение может, как он сам, так и
внешние устройства.
Рисунок 7 – Распиновка Bluetooth-модуля
• VCC — питание модуля;
• TXD — передача данных (выход передачи данных Bluetooth-модуля,
который соединяется с входом RX микроконтроллера);
• RXD — приём данных (вход приёма данных Bluetooth-модуля, который
соединяется с выходом TX микроконтроллера);
• STATE — состояние соединения;
• EN (KEY) — управление режимом работы (режим AT-команд и рабочий
режим передачи данных).
Передаваемые микроконтроллером данные имеют текстовый или
бинарный формат. После поступления в модуль HC-08 данные помещаются в
буфер UART и затем упаковываются в ATT-пакет BLE.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
22
Максимальный размер полезной нагрузки определяется параметром
ATT MTU. Для стандартной конфигурации BLE 4.0: 𝐴𝑇𝑇 𝑀𝑇𝑈 = 23 байта.
Из них: 3 байта – заголовок ATT, 20 байт – полезные данные.
Таким образом, максимальный размер передаваемых данных в одном
BLE-пакете составляет 20 байт.
Если
размер
сообщения
превышает
данное
значение,
модуль
автоматически разбивает его на несколько пакетов.
Пропускная способность канала BLE зависит от следующих параметров:
размер полезной нагрузки пакета, интервал соединения (Connection Interval),
число пакетов в одном событии соединения.
Типичные параметры BLE-соединения: 𝑃𝑎𝑦𝑙𝑜𝑎𝑑 = 20 байт и интервал
соединения – 20 млс.
Тогда скорость передачи данных можно оценить по формуле:
𝑉=
𝐿
,
𝑇
(3)
где L – размер полезной нагрузки (байт);
T – интервал передачи (с).
Подставляя значения получается: 𝑉 =
20
0.02
= 1000 байт/с ≈ 8Кбит/с.
1.2.3 Блок вывода
Для
отображения
результатов
измерения
частоты
сердечных
сокращений плода в устройстве используется символьный дисплей LCD 1602
Character Display, подключённый к микроконтроллеру ATmega328P.
Дисплей LCD1602 способен отображать 2 строки по 16 символов, что
позволяет выводить текущую частоту сердечных сокращений, служебные
сообщения и состояние системы.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
23
Рисунок 8 – Схема подключения дисплея LCD 1602
Рисунок 9 – Распиновка LCD 1602
Стандартный LCD1602 имеет 16 выводов:
•
VSS – земля;
•
VDD – питание (+5 В);
•
V0 – регулировка контраста;
•
RS – выбор регистра;
•
RW – режим чтения/записи;
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
24
•
E
•
D0-D7 – линии данных;
•
LED+ – подсветка;
•
LED− – земля подсветки.
– сигнал разрешения;
В большинстве микроконтроллерных систем LCD1602 используется 4битный режим передачи данных, так как он требует меньше выводов
микроконтроллера.
Дисплей
содержит
внутренний
контроллер
HD44780,
который
принимает команды и символы.
Передача байта происходит следующим образом:
1. устанавливается линия RS
2. передается старшая тетрада (4 бита)
3. формируется импульс E
4. передается младшая тетрада
5. снова формируется импульс E
Контроллер LCD требует определённое время для обработки команд.
Таблица 1 – Типовые задержки LCD 1602
Операция
Время задержки
Запись символа
~37 мкс
Перемещение курсора
~37 мкс
Очистка дисплея
~1,52 мс
Если на дисплей выводить сообщение ЧСС: 146 уд/мин (15 символов),
то время передачи всей строки займет:
𝑇п = 37 ∗ 15 = 555 мкс,
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
(4)
25
1.2.4 MOSFET-транзистор
Для формирования звуковой индикации используется динамический
излучатель (динамик). Для его коммутации применяется MOSFET-транзистор
IRFL4105PbF, работающий в режиме электронного ключа.
Использование MOSFET-ключа позволяет:
• управлять нагрузкой с большим током;
• снизить потери мощности;
• изолировать микроконтроллер от силовой цепи;
• обеспечить высокую скорость переключения.
Рисунок 10 – Подключение IRFL4105PbF
Цифровой вывод микроконтроллера формирует следующие уровни
напряжения, которые подаются на затвор. Если на затвор подается логический
0 (0 В), то транзистор остается закрытым. Если же подается логическая 1 (5 В),
то транзистор открывается.
1.2.5 Блок ввода
Для проектирования клавиатуры были выбраны две кнопки TC0120.
Клавиатура
для
управления
меню
на
дисплее
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
подключена
к
26
микроконтроллеру, аналоговой земле, а также через подтягивающие
резисторы к источнику питания +5 В.
Рисунок 11 – Схема подключения кнопок
Для определения номиналов протягивающих резисторов воспользуемся
законом Ома:
𝑅=
𝑈пит
5В
=
= 41,7 Ом
𝐼пит
120 мА
(5)
Таким образом, минимально допустимый для использования номинал
резистора 41,7 Ом (ряд Е192).
1.2.6 Расчет потребляемой мощности
Таблица 2 – Расчет потребляемой мощности
Наименование
элемента
Количество
I, мА
U, В
P, Вт
TDC1011
1
5
+5
25
ATmega328
1
18
+5
13
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
27
LCD 1602
1
102
+5
100
TC0120
2
50
+5
1000
HC-08
1
21
+3,3
69,3
KP1530SP1-7021
1
100
+5
500
Суммарный потребляемый ток микросхем равен:
Для 3,3 В – 21 мА
Для 5 В – 325 мА
Суммарная потребляемая мощность:
𝑃пот = 𝑈1 𝐼1 + 𝑈2 𝐼2 + ⋯ + 𝑈6 𝐼6
(6)
𝑃пот = 3.3 ∗ 21 ∗ 10−3 + 5 ∗ 325 ∗ 10−3 = 1.69 Вт
(7)
1.2.7 Блок питания
Рисунок 12 – Подключение блока питания
Питание
схемы
будет
осуществляется
за
счет
литий-ионного
аккумулятора с напряжением 3.7 В, и емкостью 2200 мА·ч. Для питания
компонентов основной схемы прибора предусмотрено два преобразователя
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
28
DC/DC напряжения DA2 и DA3. В качестве первого преобразователя DA2,
который будет повышать входное напряжения до 5 В, взят модуль MT3608
(ПРИЛОЖЕНИЕ З). Для понижения входного напряжения до 3,3 В взят второй
преобразователь DA3 MP1584 (ПРИЛОЖЕНИЕ И). Согласно технической
документации, компоненты блока питания имеют следующие значения:
- конденсаторы: С10 = 10 мкФ, С11 = 22мкФ, С12 = 100нФ, С13 =
22 мкФ.
- резисторы: 𝑅11 = 100 кОм, 𝑅12 = 100 кОм, 𝑅13 = 15 кОм, 𝑅14 =
100 кОм, 𝑅15 = 124 кОм, 𝑅16 = 40,2 кОм.
- катушки индуктивности: 𝐿1 = 22 мкГн, 𝐿2 = 10 мкГн.
Глава 2 Метрологическая часть
Погрешность разрабатываемого устройства складывается из периода
квантования
таймера,
погрешности
преобразования
и
погрешности
временного джиттера формирования STOP.
2.1 Погрешность периода из-за квантования таймера (ATMega328)
Таймер измеряет время между событиями с разрешением 𝑡𝑡𝑖𝑐𝑘 .
𝑡𝑡𝑖𝑐𝑘 =
1
= 500 нс
2МГц ∗ 106
(8)
Погрешность измерения периода из-за квантования – относительная:
𝛿=
𝑡𝑡𝑖𝑐𝑘
𝑇
(9)
Подставляем 𝑡𝑡𝑖𝑐𝑘 = 500 нс, 𝑇 = 0,5 с:
500 ∗ 10−9
𝛿1 =
∗ 100% = 0,0001%,
0,5
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
(10)
29
3.2 Погрешность преобразования
Аналогово-цифровой преобразователь, встроенный в микроконтроллер
DD1, имеет погрешность преобразования, зависящую от шага квантования.
Шаг квантования вычисляется:
ℎ=
𝑈𝑛
5
=
= 0,0048 В,
2𝑛 210
(11)
где 𝑈𝑛 . – напряжение питания микросхемы (𝑈𝑛 = 5 В), n – разрядность АЦП (n
= 10).
Вычислим погрешность АЦП:
𝛿АЦП =
ℎ
0,0048
∙ 100% =
∙ 100% = 0,096%
𝑈𝑛
5
(12)
2.3 Погрешность из-за временного джиттера формирования STOP
Если джиттер (RMS) равен 50 нс, то относительная ошибка из-за
периода джиттера будет равна:
𝜎
50 ∗ 10−9
𝛿𝑗𝑖𝑡 = ∗ 100% =
∗ 100% = 0,00001%
𝑇
0,5
(13)
Погрешность спроектированного прибора можно определить, исходя из
погрешностей каждого блока по следующей формуле:
2
2
𝛿УСТ = √𝛿12 + 𝛿𝑗𝑖𝑡
+ 𝛿АЦП
= 0,096%
(14)
Таким образом, погрешность разрабатываемого устройства составляет
0,096%
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
30
Глава 3 Технологическая часть
Изготовление печатных плат может осуществляться химическим,
электрохимическим или комбинированным способом, однако в последние
годы всё более распространёнными становятся аддитивные методы.
В данном случае выбран электрохимический способ, который включает
несколько основных операций: резку заготовок, сверление отверстий,
подлежащих металлизации, подготовку поверхности, химическое меднение,
усиление медного слоя гальваническим методом, нанесение защитного
рельефа на пробельные участки, гальваническое меднение, покрытие сплавом
олово-свинец, удаление защитного рельефа и травление меди с пробельных
мест.
Подготовка поверхности диэлектрика заключается в химической
обработке смесью хромовой и серной кислот, в результате чего формируются
микровпадины, обеспечивающие надёжную адгезию металлизированного
слоя и хорошую смачиваемость водными растворами. Благодаря тому, что
травлению подвергается тонкий слой меди толщиной всего 5–7 мкм,
осаждённый химически и усиленный гальванически, длительность травления
минимальна, а эффект бокового подтравливания практически отсутствует. Это
позволяет формировать очень узкие проводники шириной до 0,15 мм с
аналогичным межпроводниковым зазором.
Таким образом, электрохимический (полуаддитивный) метод исключает
необходимость применения фольгированных диэлектриков и обеспечивает
возможность монтажа повышенной плотности, что в ряде случаев позволяет
заменить сложноизготавливаемые многослойные платы двусторонними.
Печатная плата была изготовлена в соответствии с действующими
техническими
условиями:
справочные
размеры
использовались
для
определения формы и расположения изделия, а координатная сетка нанесена
в прямоугольной системе координат с началом отсчёта в левом нижнем углу
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
31
согласно ГОСТ 2.417–91. Шаг координатной сетки соответствует требованиям
ГОСТ Р 51040–97, а диаметры монтажных, переходных металлизированных и
неметаллизированных отверстий выбраны из ряда, установленного ГОСТ Р
53429–2009.
Изготовлены платы печатная 3311.202167.001 ПП, 3311.202167.002 ПП
и монтажная 3311.202167.001 Э4, 3311.202167.002 Э4.
Рисунок 13 – Чертеж 3311.202167.001 ПП
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
32
Рисунок 14 – Чертеж 3311.202167.002 ПП
Рисунок 15 – Чертеж 3311.202167.001 Э4
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
33
Рисунок 16 – Чертеж 3311.202167.002 Э4
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсовой работы была проведена разработка
портативного устройства для оценки состояния плода, основанного на
ультразвуковом допплеровском методе. В результате анализа современных
методов пренатальной диагностики подтверждена актуальность применения
допплерографии как безопасного, информативного и удобного способа
мониторинга сердечной деятельности плода.
На основании патентного обзора и изучения серийно выпускаемых
фетальных
допплеров
сформированы
технические
требования
к
разрабатываемому устройству. Разработана структурная и принципиальная
схемы портативного прибора, включающие ультразвуковой датчик на
пьезокерамических элементах, аналоговый фронтенд на базе микросхемы
TDC1011, микроконтроллер ATmega328, ЖК-индикатор, модуль Bluetooth
BLE, блок питания с двумя DC–DC преобразователями и акустический тракт.
В
расчетно-конструкторской
части
произведены
необходимые
технические расчёты: определение параметров фильтров, усилителей,
согласующих цепей, токоограничивающих элементов и элементов питания.
Выполнены метрологические расчёты, включая анализ погрешностей таймера,
АЦП и джиттера, на основе которых была определена результирующая
относительная погрешность измерения частоты сердечных сокращений.
Итоговая погрешность прибора составила 0,096 %, что подтверждает его
высокую точность и соответствие требованиям, предъявляемым к фетальным
допплерам.
В технологической части разработаны чертежи печатных плат и описан
электрохимический метод их изготовления, соответствующий действующим
нормативным документам (ГОСТ Р 51040–97, ГОСТ Р 53429–2009). Этот
метод обеспечивает высокую точность формирования проводников, что
позволяет реализовать компактную схему устройства.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
35
Особое внимание уделялось внедрению цифровой обработки сигналов,
позволяющей значительно повысить качество регистрации допплеровского
сигнала и снизить влияние шумов, что особенно важно при работе вне
клинической среды. Использование специализированного аналогового модуля
TDC1011, микроконтроллера ATMega328 и программных алгоритмов
фильтрации обеспечивает устойчивую работу устройства и высокую точность
определения частоты сердечных сокращений плода.
Одной из ключевых особенностей разработанного прибора является
применение доступной электронной компонентной базы и готовых модулей
(Bluetooth-модуль HC-08, DC/DC-преобразователи MT3608 и MP1584 и др.),
что снижает себестоимость и повышает ремонтопригодность.
Кроме того, разработанный прибор дополнительно выделяется за счёт
интеграции беспроводной передачи данных, что позволяет передавать
результаты мониторинга в мобильные приложения или телемедицинские
сервисы. Такой подход расширяет потенциальные области применения
устройства и делает его востребованным в системе персонализированного
медицинского наблюдения.
Таким образом, полученный в ходе работы проект представляет собой
компактное, технологичное и функционально полноценное средство для
оценки
состояния
плода,
сочетающее
надёжную
аппаратную
часть,
современные методы цифровой обработки и ориентацию на доступность.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
36
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Saugstad O.D. Reducing global neonatal mortality is possible
—
// Neonatology.
2011.
URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3272366/ (дата
обращения: 06.10.2025)
2.
Alfirevic Z., Stampalija T., Medley N. Fetal and umbilical Doppler
ultrasound in highrisk pregnancies // Cochrane Database Syst Rev. — 2017.
URL: https://www.cochranelibrary.com/cdsr/doi/10.1002/14651858.CD007529.pu
b4/full (дата обращения: 06.10.2025).
3.
executive
World Health Organization. Ending preventable stillbirths: An
summary
for
The
Lancet’s
Series.
—
WHO,
2016.
URL: https://www.who.int/publications/i/item/endingpreventablestillbirthsexecutiv
esummary (дата обращения: 07.10.2025).
4.
Lawn J.E. et al. Stillbirths: Rates, risk factors, and acceleration towards
2030
// The
—
Lancet.
2016.
URL: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS01406736(15)008375/
fulltext (дата обращения: 07.10.2025).
5.
American College of Obstetricians and Gynecologists. Practice
Bulletin No. 204: Fetal Growth Restriction // Obstet Gynecol. — 2019.
URL: https://www.acog.org/clinical/clinicalguidance/practicebulletin/articles/2019
/02/fetalgrowthrestriction (дата обращения: 09.10.2025).
6.
Grivell R.M. et al. Antenatal cardiotocography for fetal assessment
// Cochrane
Database
Syst
Rev.
—
2015.
URL: https://www.cochranelibrary.com/cdsr/doi/10.1002/14651858.CD007863.pu
b4/full (дата обращения: 09.03.2025).
7.
Seravalli V. et al. Fetal heart rate monitoring during labor: A review // J
Matern
Fetal
Neonatal
Med.
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
—
2021.
37
URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14767058.2019.1670802 (дат
а обращения: 09.10.2025).
8.
Heazell A.E. et al. Alterations in maternally perceived fetal movement
their
association
and
with
late
stillbirth
// BMJ
Open.
URL: https://bmjopen.bmj.com/content/8/6/e020031 (дата
—
2018.
обращения:
09.10.2025).
9.
Whitworth M. et al. Use of handheld Doppler to women’s anxiety in
pregnancy:
Randomised
controlled
trial
// BJOG.
—
2015.
URL: https://obgyn.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/14710528.13369 (дата
обращения: 09.10.2025).
10.
Doppler
Khandoker A.H. et al. AIdriven fetal health monitoring using portable
devices
// IEEE
J
Biomed
Health
Inform.
URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9763671 (дата
—
2022.
обращения:
09.10.2025).
11.
Mbuyita S. et al. Challenges in implementing Doppler ultrasound for
fetal monitoring in lowresource settings: A systematic review // Global Health
—
Action.
2020.
URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/16549716.2020.1829823 (дат
а обращения: 09.10.2025).
12.
Тезиков Ю. В. и др. Прогностическая значимость методов
диагностики плацентарной недостаточности и состояния плода //Уральский
медицинский журнал. 2009. Т. 57, № 3. – 2009.
13.
Ушакова Г. А. и др. Современные подходы к оценке сердечного
ритма плода (обзор литературы) //Мать и дитя в Кузбассе. – 2016. – №. 1. – С.
14-21.
14.
Красненко Д. И., Макеева В. И., Соколов К. Н. ОЦЕНКА
СОСТОЯНИЯ ПЛОДА ВО ВРЕМЯ БЕРЕМЕННОСТИ //Состав редакционной
коллегии
и
организационного
комитета:
Аймурзина
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
БТ,
доктор
38
экономических наук Ахмедова НР, доктор искусствоведения Базарбаева СМ,
доктор технических наук Битокова СХ, доктор филологических наук. – 2025.
15.
Винокурова Е. А. Современные неинвазивные инструментальные
методы обследования плода (обзор литературы) //Медицинская наука и
образование Урала. – 2018. – Т. 19. – №. 4. – С. 170-177.
16.
Мочалова М. Н. и др. Современные методы диагностики
внутриутробного состояния плода //Астраханский медицинский журнал. –
2015. – Т. 10. – №. 3. – С. 15-26.
17.
Тезиков Ю. В. и др. Прогностическая значимость методов
диагностики плацентарной недостаточности и состояния плода //Уральский
медицинский журнал. 2009. Т. 57,№ 3. – 2009.
18.
Гаврилова Т. В. Возможности ультразвукового исследования в
диагностике врожденных пороков развития плода //Бюллетень медицинских
Интернет-конференций. – Общество с ограниченной ответственностью
«Наука и инновации», 2013. – Т. 3. – №. 3. – С. 661.
19.
Фризина А. В., Замалеева Р. С., Черепанова Н. А. Использование
антенатальной
картиотокографии
для
диагностики
гипоксии
плода
//Практическая медицина. – 2018. – Т. 16. – №. 6. – С. 56-60.
20.
Головатая Е. И., Прибушеня О. В., Лазюк Г. И. Биопсия ворсин
хориона первого триместра: некоторые цитогенетические и акушерские
аспекты //Медицинская генетика. – 2006. – Т. 5. – №. 10. – С. 8-12.
21.
Карпуть Р. Р. Амниоцентез как метод диагностики врожденной
патологии плода //Сборник материалов конференции студентов и молодых
ученых, посвященной 100-летию со дня рождения АЗ Нечипоренко. – 2016. –
С. 115-116.
22.
Мочалова М. Н., Мудров В. А. пособ диагностики критического
состояния плода. – 2017.
23.
Патент RU 2404710 C1 Int. Cl. A61B 8/00 УЛЬТРАЗВУКОВОЙ
ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ
МАЛОГАБАРИТНЫЙ
АНАЛИЗАТОР
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
ДЛЯ
39
ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПЛОДА ВО ВРЕМЯ БЕРЕМЕННОСТИ /
Трошкин М. М., Улезько В. А. - № 2010106375/14; заявл. 10.03.2010; опубл.
27.11.2010, Бюл. № 33 (дата обращения 10.10.2025)
24.
Патент RU 2083159 C1 Int. Cl. A61B 5/024 УСТРОЙСТВО ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПЛОДА ПУТЕМ ПРОСЛУШИВАНИЯ ЕГО
СЕРДЦЕБИЕНИЯ / Зубахин А. Г., Поморцев А. В., Пенжоян Г. А. - №
95109099/14; заявл. 29.05.1995; опубл. 10.07.1997, Бюл. № 19 (дата обращения
10.10.2025).
25.
Патент RU 134415 U1 Int. Cl. A61B 5/00 МОБИЛЬНЫЙ
ФЕТАЛЬНЫЙ МОНИТОР / Нагорский М. В., Нагулин Н. Е., Нагулин С. Н. № 2013114415/14; заявл. 23.04.2013; опубл. 20.11.2013, Бюл. № 32 (дата
обращения 10.10.2025).
26.
Кортов В. С. Аналоговые устройства электронных приборов:
учебное пособие. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2016.
— 208 с. (дата обращения 29.10.2025).
27.
DipTrace.
Руководство
пользователя.
–
URL:
https://diptrace.com/ru/support/manuals/ (дата обращения: 10.11.2025).
28.
Пьезоэлектрические
ПЗТ-производители
пластин
–
URL:
https://ru.piezodisc.com/piezo-ceramic/piezo-plate/piezoelectric-pzt-plate.html
(дата обращения 29.10.2025).
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
40
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Аналоговый модуль TDC1011
(справочное)
Рисунок A. 1 – Аналоговый интерфейс TDC1011
Таблица A. 1 – Технические характеристики TDC1011
Параметр
Значение/диапазон
Каналы ввода
1 (одноканальный)
Напряжение питания (VDD)
2.7 – 5.5 В
Интерфейс связи
SPI
Температурный диапазон
-40 С°- +125 С°
Ток потребления
1,8 мкА
Размер корпуса
9,7 мм х 4,4 мм
Рабочая частота
31,25 кГц – 4 МГц
Джиттер (стоп-стоп)
50 пс RMS
Корпус
28 контактный
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
41
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Микроконтроллер ATMega328
(справочное)
Рисунок Б. 1 – Микроконтроллер ATMega328
Таблица Б. 1 – Технические характеристики ATMega328
Параметр
Значение
Ядро MCU
8-бит AVR RISC
Тактовая частота
20 МГц
Напряжение питания
5В
Флэш-память
32 КБ
ШИМ
6 каналов PWM
Температурный диапазон
-40 С°- +85 С°
Количество входов/выходов
23
Встроенные интерфейсы
SPI, I2C, UART
Корпус
TQFP-32 (7x7)
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
42
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Дисплей LCD 1602
(справочное)
Рисунок В.1 – Индикатор LCD 1602
Таблица В. 1 – Технические характеристики LCD 1602
Параметр
Значение
Тип дисплея
жидкокристаллический
Количество строк
2
Количество символов в строке
16
Общее количество символов
32
Рабочая температура
0-50 °C
Напряжение питания
4.5 – 5.5 В
Тип интерфейса
параллельный (4- или 8битный)
Потребляемый ток
1–2 мА (без подсветки)
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
43
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Кнопка TC0120
(справочное)
Рисунок Г. 1 – Кнопка TC0120
Таблица Г. 1 – Технические характеристики TC0120
Параметр
Значение
Тип
открытая
Рабочее напряжение
12 В
Рабочий ток
50 мА
Высота
4,3 мм
Типоразмер
3х6
Вес
0,15 г
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
44
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Bluetooth модуль HC-08
(справочное)
Рисунок Д.1 – Bluetooth модуль HC-08
Таблица Д. 1 – Технические характеристики HC-08
Параметр
Значение
Радиус действия
До 80 м
Частота радиосигнала
2.40 – 2.48 ГГц
Объем флэш-памяти
8 кБайт
Напряжение питания
3.3 В
Максимальное потребление
21 мА
Температурный диапазон
-40 С° - +85 С°
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
45
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
Транзистор IRFL4105PbF
(справочное)
Рисунок Е.1 – Транзистор IRFL4105PbF
Таблица Е.1 – Технические характеристики IRFL4105PbF
Параметр
Значение
Сток-Исток напряжение
-55 В
Сток-Затвор напряжение
-55 В
Пороговое напряжение затвора
±20 В
Постоянный ток стока при Т=25 С°
42 А
Постоянный ток стока при Т=100 С°
27 А
Импульсный ток стока
160 А
Рассеиваемая мощности при Т=25 С° 110 Вт
Диапазон температур перехода
-55 С°- +175 С°
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
46
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
Динамик KP1530SP1
(справочное)
Рисунок Ж.1 – Динамик KP1530SP1
Таблица Ж.1 – Технические характеристики KP1530SP1
Параметр
Значение
Внешний диаметр
15 мм
Высота
3.4 мм
Вес
1.45 гр.
Диапазон рабочих температур
-20 С° – +70 С°
Резонансная частота
850 Гц ± 20 %
Импеданс
8 Ом ± 15 %
Уровень звукового давления
85 дБ ± 3 дБ
Диапазон частот
F0 ~ 20.0 кГц
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
47
ПРИЛОЖЕНИЕ З
Повышающий DC/DC-преобразователь MT3608
(справочное)
Рисунок З.1 – Преобразователь MT3608
Рисунок З.2 – Схема включения DC/DC-преобразователь MT3608
Таблица З.1 – Технические характеристики MT3608
Параметр
Значение
Максимальный входной ток
2А
Входное напряжение
2 – 24 В
Максимальное входное напряжение
28 В
КПД
≤ 93%
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
48
ПРИЛОЖЕНИЕ И
Понижающий DC/DC-преобразователь MP1584
(справочное)
Рисунок И. 1 – Преобразователь MP1584
Рисунок И.2 – Схема включения DC/DC-преобразователь MP1584
Таблица И. 1 – Технические характеристики MP1584
Параметр
Значение
Максимальный выходной ток
3А
Входное напряжение
4.5 – 28 В
Минимальное выходное напряжение 0.8 В
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
49
ПРИЛОЖЕНИЕ К
Разъем 3-pin 51022-0300
(справочное)
Рисунок К.1 – Разъем 3-pin 51022-0300
Таблица К.1 – Технические характеристики Разъем 3-pin 51022-0300
Параметр
Значение
Количество позиций
3
Шаг контактов
2.54 мм
Длина
9.00 мм
Ширина
6.00 мм
Высота (над платой)
8.5 мм
Направление монтажа
Вертикальное (прямое)
Тип
Гнездовой разъем
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
50
ПРИЛОЖЕНИЕ Л
Разъем 2-pin OSTVN02A150
(справочное)
Рисунок Л.1 – Разъем 2-pin OSTVN02A150
Таблица Л.1 – Технические характеристики OSTVN02A150
Параметр
Значение
Количество позиций
2
Шаг контактов
2.54 мм
Длина
6.00 мм
Ширина
4.00 мм
Высота (над платой)
8.5 мм
Диапазон рабочих температур
-40°C до +125°C
3311.202167.000 ПЗ
№ докум.
Подпись
Дата
51