一种用于壁挂式口腔X射线机管电压可调控制电路的制作方法

一种用于壁挂式口腔x射线机管电压可调控制电路
技术领域
1.本发明涉及医用牙科x射线机电压管理电路技术领域，具体涉及一种用于壁挂式口腔x射线机管电压可调控制电路。


背景技术：

2.随着口腔行业发展，国内口腔医院数量也随之增长，口腔牙科设备需求持续攀升，规模也随之扩大；目前，市场上的口腔x射线机的管电压均采用固定一档式的曝光参数，比如固定管电压参数为60kv、65kv或70kv；这种固定一档式曝光模式，在临床使用上受到一定程度的制约，当需要不同的曝光剂量时，只能通过增加或减少曝光时间来达到所需的曝光剂量值，这样拍摄出来的图像效果不够理想；所以目前口腔x射线机固定一档式的曝光模式已远远满足不了当前口腔医院对临床的需求，迫切需要一种管电压参数可调的曝光控制模式来替代。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供用于壁挂式口腔x射线机管电压可调控制电路，解决传统口腔x射线机固定一档式曝光的缺陷。
4.为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
5.一种用于壁挂式口腔x射线机管电压可调控制电路，其特征在于：包括上位机、dac控制输出电路、脉冲宽度调制电路和管电压kv反馈电路；
6.所述上位机，用于设定可调管电压kv档位参数，并将设定的kv档位参数传输给dac控制输出电路；
7.所述dac控制输出电路，根据上位机设定的kv档位参数，对应的输出管电压的设定值，并将该设定值输入至所述脉冲宽度调制电路的第一输入端；
8.所述管电压kv反馈电路接收壁挂式口腔x射线机头的kv反馈信号，并经放大后输入至所述脉冲宽度调制电路的第二输入端；
9.所述脉冲宽度调制电路对输入其两端的两个信号进行pwm调制控制，可输出频率和/或脉冲宽度可调的高频pwm驱动信号，该pwm驱动信号可输入x射线机组合机头，使x射线机组合机头输出可调的直流高压。
10.所述dac控制输出电路包括主控单元和与主控单元连接的dac转换单元，所述主控单元根据接收的可调管电压kv档位参数输出对应的数字控制信号到所述dac转换单元，所述dac转换单元对应的输出与可调管电压kv档位参数相匹配的模拟电压。
11.所述dac控制输出电路还包括第一同向放大器，所述第一同向放大器的输入端连接dac转换单元的输出端连接，所述第一同向放大器的输出端连接所述脉冲宽度调制电路的第一输入端，用于将dac控制输出电路输出的电信号进行放大。
12.所述管电压kv反馈电路包括第二同向放大器，所述第二同向放大器的输入端连接壁挂式口腔x射线机头的kv反馈信号输出端，所述第二同向放大器的输出端连接所述脉冲
宽度调制电路的第二输入端。
13.所述脉冲调制芯片包括用于接收第一比较信号的第一输入端和用于接收第二比较信号的第二输入端，所述脉冲调制芯片至少用于与脉冲调制芯片内部锯齿波电平比较，输出频率固定和脉宽可调的pwm驱动信号，且当第一输入端或/和第二输入端的输入电压变化时，输出可调的pwm脉宽。
14.所述脉冲宽度调制电路包括一脉冲调制芯片，所述脉冲调制芯片包括用于连接电容的第三输入端和用于连接可调电阻的第四输入端，其中电容的另一端用于连接锯齿波电压信号，所述脉冲调制芯片还用于根据所述电容和可调电阻的变化调整脉冲宽度调制电路的输出频率。
15.所述脉冲宽度调节电路可采用型号为tl494cd的脉冲调制芯片或型号为sg3525的脉冲调制芯片。
16.所述脉冲调制芯片还包括kv_con/曝光使能信号接收端，所述kv_con/曝光使能信号接收端通过开关控制电路连接壁挂式口腔x射线机的主控，由主控发出曝光使能信号，当待机状态下，kv_con/曝光使能信号为高电平，pwm驱动被锁死，当进行曝光时，kv_con/曝光使能信号为低电平，pwm驱动可实现正常输出。
17.所述开关控制电路包括开关模块，所述开关模块的控制端连接壁挂式口腔x射线机的主控，输出端连接脉冲调制芯片的kv_con/曝光使能信号接收端。
18.相比现有技术，上述技术方案的有益效果在于：
19.通过上述技术方案可以实现壁挂式口腔x射线机输出管电压的档位调节；
20.与此同时，通过连接上位机，可以实现远程调节控制管电压kv的输出，改变传统面板按键式调节管电压参数的模式，在医院的临床使用和操作方面优势显著。
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
22.图1为本实施例的电路原理图；
23.图2为本实施例的管电压kv反馈电路原理图。
具体实施方式
24.如图1和图2所示，一种用于壁挂式口腔x射线机管电压可调控制电路，包括上位机、dac控制输出电路、脉冲宽度调制电路和管电压kv反馈电路；
25.所述上位机，用于设定可调管电压kv档位参数，并将设定的kv档位参数传输给dac控制输出电路；
26.所述dac控制输出电路，根据上位机设定的kv档位参数，对应的输出管电压的设定值，并将该设定值输入至所述脉冲宽度调制电路的第一输入端；
27.所述管电压kv反馈电路接收壁挂式口腔x射线机头的kv反馈信号，并经放大后输入至所述脉冲宽度调制电路的第二输入端；
28.所述脉冲宽度调制电路对输入其两端的两个信号进行pwm调制控制，可输出频率和/或脉冲宽度可调的高频pwm驱动信号，该pwm驱动信号可输入x射线机组合机头，使x射线机组合机头输出可调的直流高压。
29.所述dac控制输出电路包括主控单元和与主控单元连接的dac转换单元，所述主控单元根据接收的上位机的可调管电压kv档位参数输出对应的数字控制信号给所述dac转换单元，所述dac转换单元对应的输出与可调管电压kv档位参数相匹配的模拟电压。
30.所述dac控制输出电路还包括第一同向放大器，所述第一同向放大器的输入端连接dac转换单元的输出端连接，所述第一同向放大器的输出端连接所述脉冲宽度调制电路的第一输入端，用于将dac控制输出电路输出的电信号进行放大。
31.所述管电压kv反馈电路包括第二同向放大器，所述第二同向放大器的输入端连接壁挂式口腔x射线机头的kv反馈信号输出端，所述第二同向放大器的输出端连接所述脉冲宽度调制电路的第二输入端。
32.所述脉冲调制芯片包括用于接收第一比较信号的第一输入端和用于接收第二比较信号的第二输入端，所述脉冲调制芯片至少用于与脉冲调制芯片内部锯齿波电平比较，输出频率固定和脉宽可调的pwm驱动信号，且当第一输入端或/和第二输入端的输入电压变化时，输出可调的pwm脉宽。
33.所述脉冲宽度调制电路包括一脉冲调制芯片，所述脉冲调制芯片包括用于连接电容的第三输入端和用于连接可调电阻的第四输入端，其中电容的另一端用于连接锯齿波电压信号，所述脉冲调制芯片还用于根据所述电容和可调电阻的变化调整脉冲宽度调制电路的输出频率。
34.所述脉冲调制芯片还包括kv_con/曝光使能信号接收端，所述kv_con/曝光使能信号接收端通过开关控制电路连接壁挂式口腔x射线机的主控，由主控发出曝光使能信号，当待机状态下，kv_con/曝光使能信号为高电平，pwm驱动被锁死，当进行曝光时，kv_con/曝光使能信号为低电平，pwm驱动可实现正常输出。
35.所述开关控制电路包括开关模块，所述开关模块的控制端连接壁挂式口腔x射线机的主控，输出端连接脉冲调制芯片的kv_con/曝光使能信号接收端。
36.本实施例所述脉冲宽度调制电路可采用现有技术中的大部分的脉冲宽度调制电路，为了详细说明本实施例，在此可采用型号为tl494cd的脉冲调制芯片或型号为sg3525的脉冲调制芯片。下面以采用tl494cd的脉冲调制芯片加以说明。
37.一方面由上位机控制输出对应管电压需要的的kv_set值，由kvset控制脉冲宽度调制电路tl494的反相输入端in-，由x射线机组合机头的kv反馈信号ep_f控制脉冲宽度调制电路tl494的同相输入端in ，然后通过tl494的pwm脉冲宽度调制控制，实现闭环调节，输出稳定的管电压kv值，通过调整上位机管电压的kv档位参数，所述dac控制输出电路，根据上位机设定的kv档位参数，对应的输出不同的kv_set电压，从而输出对应不同的管电压值，实现壁挂式口腔x射线机管电压可调功能。
38.tl494内部存在一可调频率的振荡器，可通过调节电阻rw1阻值及电容c36容量改变频率输出，输出波形为三角波。最大频率输出为300khz，本高压发生器的三角波频率设置为120khz，三角波频率：f＝1.1/rc，由于电容c36容量已经固定，因此，可通过调节rw1电位器的阻值进行频率调节设定。
39.具体的，本实施例上位机可以选定3个档位，在上位机(sdk)上选定60kv，单片机(c8051f040)dac端口对应输出管电压的设定值，经过同相放大器(lm324)后，kv_set电压为6v，由kvset输入到脉冲宽度调制电路(tl494)的反相输入端in-；
40.在上位机(sdk)界面选择60kv,通过mcu单片机的da转换功能，在单片机dac端输出3v的直流电压，经过lm324同相放大器后，kv_set电压为6v，对应实际输出的管电压值为60kv；
41.在上位机(sdk)界面选择65kv,通过mcu单片机的da转换功能，在单片机dac端输出3.25v的直流电压，经过lm324同相放大器后，kv_set电压为6.5v，对应实际输出的管电压值为65kv；
42.在上位机(sdk)界面选择60kv,通过mcu单片机的da转换功能，在单片机dac端输出3.5v的直流电压，经过lm324同相放大器后，kv_set电压为7v，对应实际输出的管电压值为70kv；
43.具体管电压调节参数对应如下：
[0044][0045]
另外，x射线机组合机头的kv反馈信号经过同相放大器(lm324)后,ep_f电压为6v，由ep_f输入到脉冲宽度调制电路(tl494)的同相输入端in ，
[0046]
kv_set电压和ep_f电压通过tl494的pwm调制控制，输出频率固定和脉冲宽度可调的高频pwm驱动信号输入x射线机组合机头高压变压器的初级，高压变压器次级输出5kv的高频交流波形，再通过倍压电路(12倍压)进行整流，输出60kv的直流高压，实现kv闭环调节，输出稳定的管电压kv值；
[0047]
通过调整上位机管电压kv档位参数，使mcu系统输出不同的kv_set电压，从而输出对应不同的管电压值，实现壁挂式口腔x射线机管电压可调功能；
[0048]
通过改变采样电阻值可以实现kv采样比例调节(本实施例中管电压采样比例为：1v：10kv)；
[0049]
kv参考电压信号kv_set输入到tl494内部一误差放大器反相输入端in-，kv反馈信号ep_f输入同相输入端in ，运放输出端为tl494的fbk引脚，经rc环节构成pi环节，运放输出fbk为一直流输出电平，在未曝光状态下，输出为高电平，当曝光开始后，fbk信号根据kv_set及ep_f通过环路调整，输出电平随之降低，其与tl494内部三角波电平比较，最后输出频率固定和脉宽可调的pwm驱动信号drv_1和drv_2。
[0050]
经过上述分析，本实施例可以输出固定频率的pwm驱动波形。
[0051]
另外，还可以实现pwm脉宽调整，由于kv为闭环控制形式，当kv_set设定电压与x射线机组合机头的高压反馈采样的ep_f值任意一者有变化时，均可以通过脉冲宽度调制电路(tl494)内部运放调整输出电平，进而调节pwm脉宽，实现闭环控制，使输出的实际kv对应设定的kv_set的值。
[0052]
还需要说明的是，所述脉冲宽度调制电路还包括kv_con/曝光使能信号接收端，所
述kv_con/曝光使能信号接收端通过开关控制电路连接壁挂式口腔x射线机的主控，由主控发出曝光使能信号，可以实现控制pwm信号的输出或锁死，所述开关控制电路包括开关模块，所述开关模块的控制端连接壁挂式口腔x射线机的主控，输出端连接脉冲调制芯片tl494的4脚。开关模块包括由三极管q2和三极管q3构成的开关组，待机状态下，kv_con/曝光使能信号为高电平，q2和q3导通，tl494第4脚为高电平，pwm驱动被锁死；当进行曝光时，kv_con/曝光使能信号为低电平，q2和q3截止，tl494第4脚为低电平，pwm驱动可实现正常输出，且此时tl494第4脚的电压值为pwm驱动波形的死区时间。
[0053]
上述实施例中的壁挂式口腔x射线机输出管电压为60kv、65kv、70kv三档可调，ma固定为5ma；与此同时，通过连接上位机，还通过标准rs232通讯接口的指令控制，本实施例即可以实现远程调节控制管电压kv的输出，改变传统面板按键式调节管电压参数的模式，在医院的临床使用和操作方面优势显著。
[0054]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。