醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、霍爾傳感器系統(tǒng)以及H橋驅(qū)動(dòng)模塊，電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別給霍爾傳感器系統(tǒng)和H橋驅(qū)動(dòng)電路供電；其中電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括IC降壓穩(wěn)壓電路；霍爾傳感器系統(tǒng)包括集成放大電路和霍爾傳感器電路；H橋驅(qū)動(dòng)模塊包含功率放大電路。本實(shí)用新型應(yīng)用霍爾傳感器原理控制兩路電流輸出的大小，同時(shí)用H橋驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)選擇驅(qū)動(dòng)電流的流向，從而組成本實(shí)用新型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
【專利說(shuō)明】醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)療設(shè)備，特別設(shè)計(jì)的一款醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種,這一現(xiàn)象是科學(xué)家霍爾于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢驗(yàn)技術(shù)及信息處理等方面。開(kāi)關(guān)型霍爾器件感應(yīng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的變化而輸出高低變化的數(shù)字電平，利用其霍爾器件的輸出在電路上進(jìn)行邏輯處理后，經(jīng)功放管放大的電流可直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。這種位置傳感器較適應(yīng)于速度較高的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中。對(duì)于低速的控制可采用線性霍爾器件，利用霍爾器件的線性輸出所反映的轉(zhuǎn)子每極下的位置變化，可做到較為精確的控制。
[0003]現(xiàn)有的直流驅(qū)動(dòng)方案有多種，如采用DSP作為主控制器的控制系統(tǒng)，如采用F PG A控制無(wú)刷電機(jī)，如采用ATMEGA單片機(jī)方案等。這些控制方法都能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)等控制，但在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本、控制精度、運(yùn)行穩(wěn)定性和外圍電路的能源消耗等方面卻有較大的差別。使用D S P和F P G A的控制方案，系統(tǒng)的控制精度比較高，穩(wěn)定性也還可以，但是一般只使用于工業(yè)生產(chǎn)中，且成本過(guò)高。而采用ATMEGA控制方案成本低，但系統(tǒng)的性能相差很大，不能滿足我們的要求。而本實(shí)用型裝置采用H橋驅(qū)動(dòng)模塊和霍爾傳感器分別來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是一個(gè)很大的突破，由于霍爾傳感器具有高精度、高抗干擾能力、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，使本裝置具有很高的精度和穩(wěn)定性，從而保證了裝置的品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，利用霍爾傳感調(diào)速原理和H橋驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)而成的一款新型醫(yī)用手術(shù)動(dòng)力電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、霍爾傳感器系統(tǒng)以及H橋驅(qū)動(dòng)模塊，電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別給霍爾傳感器系統(tǒng)和H橋驅(qū)動(dòng)電路供電；其中電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括IC降壓穩(wěn)壓電路；霍爾傳感器系統(tǒng)包括集成放大電路和霍爾傳感器電路；H橋驅(qū)動(dòng)模塊包含功率放大電路。
[0007]所述的電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用LM2672系列單片集成電路以及外圍電路組成；H橋驅(qū)動(dòng)模塊包括4個(gè)MTD2955V場(chǎng)效應(yīng)管。
[0008]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]本實(shí)用新型的醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強(qiáng)，不易產(chǎn)生誤差。
[0010]該裝置實(shí)現(xiàn)了電能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，具有高精度、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是硬件總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型的工作流程圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型的H橋驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0014]圖4是本實(shí)用新型的電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路圖。
[0015]圖5是本實(shí)用新型的集成放大模塊圖。
[0016]圖6是本實(shí)用新型的霍爾傳感電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型包括三大系統(tǒng)模塊:電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、霍爾傳感器系統(tǒng)和H橋驅(qū)動(dòng)模塊。電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用5V電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，分別給霍爾傳感器系統(tǒng)和H橋驅(qū)動(dòng)電路供電。其中電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括IC降壓穩(wěn)壓電路；霍爾傳感系統(tǒng)包括集成放大電路和霍爾元器件電路橋驅(qū)動(dòng)模塊包含功率放大電路。
[0019]如圖2所示，本實(shí)用新型的三大系統(tǒng)模塊中，電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括外接電源和IC降壓穩(wěn)壓電路；霍爾傳感器系統(tǒng)包括集成放大電路和霍爾傳感器電路；H橋驅(qū)動(dòng)模塊包含功率放大電路，功率放大電路的輸出連接電機(jī)。
[0020]所述的H橋驅(qū)動(dòng)模塊如圖3所示，該模塊電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。H橋驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端輸出的5V電壓供給電機(jī)，要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過(guò)電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向當(dāng)Ql管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Ql從左至右穿過(guò)電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Ql和Q4導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動(dòng)。另一對(duì)三極管Q2和Q3導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過(guò)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。H橋驅(qū)動(dòng)模塊控制外接電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
[0021]所述的電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖4所示，該系統(tǒng)的IC降壓穩(wěn)壓電路采用具有高效率的降壓穩(wěn)壓功能的IC芯片LM2672設(shè)計(jì)而成的+5v穩(wěn)壓輸出電路。它具有多種特性的SMPLESWITCHER電源轉(zhuǎn)換器高效IA降壓電壓穩(wěn)壓器。該LM2672系列調(diào)節(jié)的單片集成電路建立一個(gè)Imdmos過(guò)程，可驅(qū)動(dòng)一負(fù)載電流出色的線路和負(fù)載調(diào)節(jié)，通過(guò)外部電路可固定輸出電壓3V，5.0V電壓，還可以用可調(diào)ADJ系列輸出1.21v到37v電壓。從而為集成放大電路和H橋驅(qū)動(dòng)模塊提供需要的電壓值。
[0022]霍爾傳感器系統(tǒng)中，集成放大電路如圖5所示，采用IC芯片LM386設(shè)計(jì)而成的集成放大電路。LM386是專為低損耗電源所設(shè)計(jì)的功率放大器集成電路，它的內(nèi)建增益為20，透過(guò)pinl和pin8腳位間電容的搭配，增益最高可達(dá)200。LM386可使用電池為供應(yīng)電源，輸入電壓范圍可由4疒12V，無(wú)作動(dòng)時(shí)僅消耗4mA電流，且失真低。而且具有低功耗、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少、總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)。
[0023]霍爾傳感器系統(tǒng)中，霍爾傳感電路如圖6所示，霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器兩種:[0024]I開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字量。開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器還有一種特殊的形式，稱為鎖鍵型霍爾傳感器。
[0025]2線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。
[0026]本實(shí)用新型采用線性霍爾傳感器，霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低?；魻栯妷褐岛苄?，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。這樣就能控制電機(jī)的輸入電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0027]采用本新型驅(qū)動(dòng)裝置使用于醫(yī)用手術(shù)動(dòng)力器械中的優(yōu)點(diǎn):
[0028]抗動(dòng)力工具內(nèi)電磁波的互相干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，同時(shí)具很強(qiáng)的抗外界干擾能力，如手術(shù)室內(nèi)其他設(shè)備及抗錯(cuò)誤的干擾信號(hào)等，不易因環(huán)境因素而產(chǎn)生誤差，可以不受電氣環(huán)境影響，輸出信號(hào)可靠，可以防油、防潮，并且能用在高溫高壓的環(huán)境中。這些優(yōu)點(diǎn)可以保證本新型驅(qū)動(dòng)裝置用于醫(yī)用手術(shù)動(dòng)力工具中，有效的解決手術(shù)動(dòng)力工具使用后高溫高壓消毒(能在145度高溫高壓環(huán)境)，更由于抗干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換精度高、性能穩(wěn)定，從而避免了工作過(guò)程中手術(shù)工具的抖動(dòng)，進(jìn)一步提高了外科手術(shù)的成功率。綜上所述，醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置不僅擁有商業(yè)價(jià)值更擁有一定的社會(huì)價(jià)值。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:該裝置包括電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、霍爾傳感器系統(tǒng)以及H橋驅(qū)動(dòng)模塊，電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別給霍爾傳感器系統(tǒng)和H橋驅(qū)動(dòng)電路供電；其中電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括IC降壓穩(wěn)壓電路；霍爾傳感器系統(tǒng)包括集成放大電路和霍爾傳感器電路橋驅(qū)動(dòng)模塊包含功率放大電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用無(wú)接觸式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:所述的電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用LM2672系列單片集成電路以及外圍電路組成出橋驅(qū)動(dòng)模塊包括4個(gè)MTD2955V場(chǎng)效應(yīng)管。
【文檔編號(hào)】H02P7/28GK203747709SQ201420153613
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】季均 申請(qǐng)人:諾鑫（南通）醫(yī)療技術(shù)有限公司