[發明專利]專用于電針治療儀專用多參數信號檢測電路及方法

有效

• 申請號: 201810434963.0
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN108421160B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 蔣雪萍;何濤;顏迪新;尹望華;胡佳成;李正定;王瑛輝
• 申請（專利權）人: 杭州市質量技術監督檢測院
• 主分類號: A61N1/08
• 分類號: A61N1/08;A61N1/02;G05B19/042
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.專用于電針治療儀專用多參數信號檢測電路，包括電源模塊、信號處理模塊和波形顯示模塊；所述的電源模塊供電給信號處理模塊和波形顯示模塊，電針信號經過信號處理模塊得到各時刻電針治療儀關鍵參數檢測值，波形顯示模塊將電針治療儀輸出的波形實時顯示；

其特征在于：

所述的電源模塊包括電源、電源穩壓模塊、電源濾波模塊和電源轉換模塊，電源經過電源穩壓模塊和電源濾波模塊，輸出穩定的12V電壓，電源轉換模塊把12V電壓分別轉換成+3.3V和±5V電源，±5V電源給信號處理模塊供電，+3.3V電源給波形顯示模塊供電；

信號處理模塊包括負載阻抗、無源衰減電路、阻抗匹配電路、壓控放大電路和電平位移電路，電針信號經過負載阻抗后先進行無源衰減，通過阻抗匹配隔離干擾后進行壓控放大和電平移位得到輸出脈沖電壓幅值和電流有效值；

波形顯示模塊包括單片機以及LCD顯示模塊，單片機采用內部晶振經過下位機軟件程序設定測得電針治療儀的工作時間，單片機通過ADC模塊采集電針信號，經過LCD顯示模塊實時顯示電針治療儀輸出的波形；

所述的信號處理模塊中電阻R1為負載阻抗，所述的無源衰減電路通過電阻網絡R2、R3、R4分壓實現信號的衰減，衰減倍數有1和1／50兩種，通過單片機控制繼電器K1，實現對兩種衰減倍數的切換利用，繼電器K1的型號為HK4100F-DC5V，繼電器K1供電電壓為+5V，繼電器K1外接元件包括5個電阻，繼電器K1的1腳和6腳短接，作為常開與常閉點的公共點，公共點與電阻R5連接輸出檢測信號，檢測信號與阻抗匹配電路的運算放大器U1的3腳連接，繼電器K1的2腳和5腳分別接+5V、PA5，繼電器K1的4腳通過電阻R4與AGND連接，與公共點構成常開觸點，繼電器K1的3腳通過電阻R1與AGND連接，與公共點構成常閉觸點，AD/DC信號與繼電器K1的3腳相連，繼電器K1的4腳與3腳通過電阻R2和R3連接；

所述的阻抗匹配電路包括運算放大器U1、雙二極管U2和兩只電容，運算放大器U1的型號為OPA656，運算放大器U1的7腳接+5V電源和一個電容C1，運算放大器U1的4腳接地和一個電容C2，電壓跟隨作為隔離級，減小后級電路對前級電路的影響，運算放大器U1的3腳前接兩個二極管BAT54S，使輸入信號幅值范圍控制在-5~+5V之間保護電路，運算放大器U1的6腳接壓控可變增益放大器U2的3腳；

所述的壓控放大電路包括壓控可變增益放大器U3、集成運算放大器U4、參考電壓基準芯片U5、運算放大器U6、8個電容和7個電阻；壓控可變增益放大器U3的型號為VCA822，壓控可變增益放大器U3的供電電壓為±5V，壓控可變增益放大器U3的 1腳和14腳同時接+5V電源和兩個電容C3、C4，壓控可變增益放大器U3的7腳和8腳同時接-5V電源和兩個電容C5、C6，壓控可變增益放大器U3的2腳接集成運算放大器U4的1腳，壓控可變增益放大器U3的10腳與12腳用電阻R6相連、10腳接集成運算放大器U4的1腳，壓控可變增益放大器U3的4腳和5腳用電阻R7連接，壓控可變增益放大器U3的6腳接地，壓控可變增益放大器U3的13腳空接，壓控可變增益放大器U3的9腳和11腳用電阻R8相連、11腳接地；集成運算放大器U4的型號為AD8065，集成運算放大器U4的供電電壓為±5V，集成運算放大器U4的5腳接+5V電源和一個電容C7，集成運算放大器U4的2腳接-5V電源和一個電容C8，集成運算放大器U4的1腳和4腳用電阻R9相連、4腳接電阻R10、電阻R10接參考電壓基準芯片U5的2腳，集成運算放大器U4的3腳接兩個電阻R11和R12、電阻R11接運算放大器U6的6腳，將單片機PA4輸出0.25~2.25V下移至-1~+1V，參考電壓基準芯片U5的型號為REF3012，參考電壓基準芯片U5的供電電壓為+5V，參考電壓基準芯片U5的1腳接+5V電源，參考電壓基準芯片U5的3腳接地，參考電壓基準芯片U5生成穩定的1.25V電壓；

所述的電平移位電路包括一個集成運算放大器U7、一個參考電壓基準芯片U8、4個電阻和2個電容，集成運算放大器U7的型號為AD8065，集成運算放大器U7的供電電壓為±5V，集成運算放大器U7的5腳接+5V電源和一個電容C11，集成運算放大器U7的2腳接-5V電源和一個電容C12，集成運算放大器U7的1腳和4腳用電阻R13相連、4腳接電阻R14，電阻R14接單片機引腳PA6，集成運算放大器U7的3腳接兩個電阻R15和R16、電阻R15接參考電壓基準芯片U8的2腳，將壓控放大電路的輸出-1~+1V上移至0.25~2.25V；參考電壓基準芯片U8的型號為REF3012，參考電壓基準芯片U8的供電電壓為+5V，參考電壓基準芯片U5的1腳接+5V電源，參考電壓基準芯片U8的3腳接地，參考電壓基準芯片U5生成穩定的1.25V電壓。

2.如權利要求1所述信號檢測電路的設計方法，其特征在于：所述的無源衰減模塊中R1為負載阻抗用于模擬人體阻抗，通過電阻網絡R2、R3、R4分壓實現信號的衰減，衰減倍數有1和1／50兩種，通過單片機控制繼電器K1，實現對兩種衰減倍數的切換；

所述的阻抗電路起電壓跟隨作用作為隔離級，減小后級電路對前級電路的影響，運算放大器U1的3腳前接兩個二極管U2，使輸入信號幅值范圍控制在-5~+5V之間保護電路；

所述的壓控放大電路中壓控可變增益放大器U3的2腳在控制電壓的作用下，壓控可變增益放大器U3可提供精確增益，且按線性變化，對無源衰減后的微弱信號進行可控放大，壓控可變增益放大器U3的增益由外圍電阻Rf、Rg和控制電壓Vg共同決定，通過單片機的DAC模塊輸出控制電壓VG，其位數為12位，即可通過更改控制電壓VG為±1V，以獲得0~10V/V的增益；集成運算放大器U4將單片機PA4輸出0.25~2.25V下移至-1~+1V，參考電壓基準芯片U5為集成運算放大器U4生成穩定的1.25V電壓；所述的電平移位電路將壓控放大電路的輸出-1~+1V上移至0.25~2.25V，達到單片機AD模塊的輸入范圍。