一種數位化用於移動式高頻x射線機的高壓電源的製作方法

2023-10-04 15:35:29

一種數位化用於移動式高頻x射線機的高壓電源的製作方法
【專利摘要】一種數位化用於移動式高頻X射線機的高壓電源，在STM32F103控制器連接高壓驅動電路模塊，燈絲電流驅動模塊，外圍輸入信息採集模塊，CAN總線通信模塊，電源前級處理電路，外圍輸入信息採集模塊，CAN總線通信模塊，CPLD保護電路，1#電壓參考源電路和2#電壓參考源電路，並設有外圍輸入口；高壓驅動電路模塊和燈絲電流驅動模塊連接高壓發生器。本發明通過雙電壓參考源完成STM32F103控制器控制系統的穩定工作，有效的防止因死機而造成不必要的損失。在長時間使用以後仍然能夠精確的校準電壓參考源的精度，解決設備因長時間使用而導致的漂移。採用STM32F103控制器和CPLD保護電路並行工作的邏輯模式來控制開關射線，出現故障可在100us內快速切斷高壓保護射線管。
【專利說明】一種數位化用於移動式高頻X射線機的高壓電源

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高頻X射線機的高壓電源。具體說涉及一種移動式X射線機的高頻超聞壓電源。

【背景技術】
[0002]移動高頻X射線機用高壓電源是X射線系統的重要組成部分。該電源的控制精度和穩定性直接影響了 X射線管的壽命，可靠性。目前的移動高頻X射線機用高壓電源在控制精度，可靠性，維護性上都難以滿足射線管的實際需要。現有的移動高頻X射線機電源系統應用到X射線系統中，或是輸出穩定度不夠，長期使用輸出電壓可能會產生漂移。或是保護速度不夠快，在高壓系統出現故障時對X射線管保護速度不夠快，看門狗的動作速度慢，在單片機死機到看門狗動作兩個時間點之間，系統會有短暫的失控，導致X射線管損壞。一旦高壓電源出現故障很可能會損壞X射線管，出現故障難以診斷。系統的功能擴展困難，不能滿足多種場合的控制需要。外圍保護功能不完善，冷卻泵的流量和溫度都是採用開關量口。一旦保護口的任意環節出現短路，斷路等故障，很可能造成單片機無法讀取保護信號，導致X射線機損壞。


【發明內容】

[0003]根據現有移動高頻X射線機用高壓電源存在的問題，本發明提出一種高壓電源輸出高壓的控制精度，可靠性，可維護性都非常高的技術方案。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的具體技術方案是:一種數位化用於移動式高頻X射線機的高壓電源，包括高壓驅動電路模塊2，燈絲電流驅動模塊3，高壓發生器4，外圍輸入信息採集模塊5，CAN總線通信模塊6及CPLD保護電路8，其特徵在於:STM32F103控制器I的接口 DAl連接高壓驅動電路模塊2，STM32F103控制器I接口 DA2連接燈絲電流驅動模塊3，高壓驅動電路模塊2和燈絲電流驅動模塊3連接高壓發生器4，STM32F103控制器I的AIN接口連接外圍輸入信息採集模塊5，STM32F103控制器I的接口 RXl連接CAN總線通信模塊6的接收端，STM32F103控制器I的接口 TXl連接CAN總線通信模塊6的發送端；STM32F103控制器I的接口 VDD連接電源前級處理電路7，STM32F103控制器I輸出端PC接口連接CPLD保護電路8的輸入端，STM32F103控制器I的VREF+腳連接1#MAX6126電壓參考源9的IN腳，STM32F103控制器I的AINl腳連接2#ADR380電壓參考源10的VIN腳，在STM32F103控制器I的接口 PCll上設有外圍輸入口 11。
[0005]本發明具有以下優點:
1、通過雙電壓參考源完成STM32F103控制器控制系統的穩定工作，這樣可以有效的防止因死機而造成不必要的損失。
[0006]2、在長時間使用以後仍然能夠精確的校準電壓參考源的精度，解決設備因長時間使用而導致的漂移。
[0007]3、採用STM32F103控制器和CPLD保護電路並行工作的邏輯模式來控制開關射線，系統的核心保護電路通過￡^^3064晶片來實現實時的檢測和監控，一旦出現故障系統可以在100118內快速切斷高壓保護射線管。
[0008]4、本系統可以實時對冷卻泵裡面冷卻液的流量、壓力和溫度進行實時的監控，並通過總線通信模塊傳送人機界面顯示，並保護本套高壓系統。
[0009]5、本系統的上位機控制臺配有乙太網口，操作人員可以通過網際網路遠程控制射線管高壓的關斷和開啟，並且出現故障後可以遠程診斷系統。
[0010]6、本系統配有圖形自動捕捉功能，當系統出現故障後操作人員可以啟動圖形捕捉模式查看故障時的高壓波形，這樣給故障的維修大大的節約了時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的結構框圖；
圖2系統控制電路連接圖；
圖中:1.311325103控制器，2.高壓驅動模塊，3.燈絲驅動電路，4.高壓發生器，
5.外圍輸入信息採集模塊，6.0^總線通信模塊，7.電源前級處理電路，8.保護電路，9.1# 1/1X6126電壓參考源電路，10.2#八08380電壓參考源電路，11.外圍輸入口。

【具體實施方式】
[0012]結合附圖詳細說明本發明的結構。
[0013]一種數位化用於移動式高頻X射線機的高壓電源，如圖1和圖2所示，在81132？103控制器1 (意法半導體公司生產)的接口 29連接型號為1X01135X608的高壓驅動電路模塊2，81132？103控制器1接口 30連接型號為182110的燈絲電流驅動模塊3，高壓驅動電路模塊2和燈絲電流驅動模塊3連接高壓發生器4，81132？103控制器1的八爪接口連接型號為31132？103的外圍輸入信息採集模塊5，31132？103控制器1的接口狀1和丁XI連接型號為八013251的0^總線通信模塊6 ；81132？103控制器1的接口 700連接型號為78036-08^08的電源前級處理電路7，31132？103控制器1輸出端？0連接型號為2？13064的0？10保護電路8的輸入端，81132？103控制器1的腳V即?+連接1^/1X6126電壓參考源9(美國美信公司生產)的腳爪，31132？103控制器1的腳八I附連接2私08380電壓參考源10(美國仙公司生產)的腳VII在31132？103控制器1的接口上設有外圍輸入口 11。
[0014]本發明的工作過程和工作原理是:高壓電源以31132？103控制器1為系統控制核心，高壓電源核心控制系統包括了高壓驅動模塊2，燈絲驅動模塊3，高壓發生器4和外圍輸入信息採集模塊5，其中31132？103控制器1分別控制高壓驅動模塊2和燈絲驅動模塊3的正常運行，對高壓採樣和燈絲電流所採集來的電壓和電流信號進行分析處理後生成相應的控制信號控制高壓驅動模塊2和燈絲驅動模塊3，從而控制高壓發生器4產生可控高壓供射線管使用。31132？103控制器1與0^總線通信模塊6，電源前級處理電路7，0？10保護電路8，1#電壓參考源電路9和2#電壓參考源10相連接，當核心系統上電以後，31132？103控制器1發出實時控制和監控信號，一旦系統運行出現故障以後保護電路8能夠迅速的發出保護系統信號，並且發出一系列的動作狀態，達到及時、快速的保護效果，進而實現了快速保護射線管的目的。
[0015]31132？103控制器1同時也監控保護電路8的運行狀態，一旦發現保護電路8運行異常，會產生故障報警，並且會立即關斷高壓。電源前級處理電路7，高壓驅動模塊2，燈絲驅動模塊3受到31132？103控制器1和保護電路8的並行控制，只有二者都允許開高壓後，開壓才允許打開。
[0016]高壓0^系統採用31132？103控制器1與保護電路8並行工作控制的方式。 保護電路8負責輸入口的數字濾波，將濾波後的信號傳遞給31132？103控制器1。0？10
保護電路8同時負責監控31132？103控制器1是否死機，81132？103控制器1正常工作時會輸出頻率201(的方波信號，若保護電路8沒有接收到此信號，表示31132？103控制器1死機了。所以保護電路8可以在31132？103控制器1死機後的100118內切斷高壓，然後逐步切斷燈絲電路和前級電源。
[0017]31132？103控制器1系統連續運行的核心是採用了兩個參考電源同時工作來保證高壓0^系統可以正常的工作兩個電壓參考源同時工作。這兩個電壓參考源分別是0^X6126電壓參考源9與2#八0380電壓參考源10兩個集成晶片來完成基準電壓的產生，1^X6126電壓參考源9晶片來產生2.5\基準電壓，而另一路參考電壓源則由2#八01？380電壓參考源10三端穩壓晶片產生。為了防止因外界不穩定等因素幹擾而導致2路參考電壓源的精度、穩定度受影響，在圖2中1/1X6126和八08380集成片的輸入和輸出端分別對地加入了去耦電容來防止外界不穩定因素等對基準源產生的幹擾。電壓參考源是系統運行的核心，一旦電壓參考源有故障，產生3%漂移，所有的八/0採樣和0/八輸出都會產生3%的漂移。對於一般的射線機來講3%的漂移相當於十幾千伏的漂移，很有可能會損壞X射線管，造成嚴重經濟損失。為此系統採用雙電壓參考源技術，採用一個2.電壓參考源做基準，同時用一個電壓參考源作為校正。系統工作時，要不斷的對電壓參考源進行採樣，若米樣電壓不為27，說明八0，0八系統存在故障。
[0018]在31132？103控制器1的八1町，八皿4，八皿5，八1陬和八1啪的接口上連接的外圍信息釆集模塊5接入放置在冷卻泵內的流量和溫度傳感器的輸出信號端，及時讀取，再通過總線通信模塊6將該信號以每秒向外傳遞5幀。如果高壓電源發現讀取到的流量有故障或者在0.5秒內沒有讀取到冷卻泵發送的數據幀，則可以確定冷卻系統有故障，並立即關斷X射線，以保護射線管。此外本套高壓電源系統還配有上位計算機遠程診斷功能，當系統開啟高壓以後現場會有很強的輻射，操作人員可以通過計算機遠程模式控制高壓的關斷和開啟，並且可通過遠程計算機調節高壓的」與!^值，當系統出現故障報警時遠程操作人員可啟動圖像捕捉模式及時的記錄下高壓報警時的異常波形，這樣就給故障的診斷和維修帶來很大的便利。上述31132？103控制器1控制高壓驅動模塊2和燈絲驅動模塊3，來驅動高壓發生器產生射線管可以使用的高壓，81132？103控制器1正常的運行需要與保護電路8同時的協調工作方可使系統正常無誤的運行，同時31132？103控制器1的的運行信息以及監控和採樣信息都可以通過總線技術遠程到計算機上，並且高壓電源外圍的檢測電路均可以通過31132？103控制器1上的外圍輸入口 11進行檢測與監控。
[0019]高壓電源一般放置在X射線旁邊，因為現場有輻射，測量比較困難。而且一般使用現場也沒有維修人員和相應的維修工具。為了準確的診斷，維修。人機界面配置了波形顯示模塊，電源系統通過高速採樣，取得輸出高壓，輸出電流的實時值，並通過總線傳遞給人機界面的波形顯示模塊，在液晶屏上顯示。波形模塊有自動捕捉功能，可以自動捕捉高壓系統的異常波形。操作人員可以用拍照模塊存下波形異常，並通過網際網路發送給遠端的服人員。對於較複雜的故障，服務人員可以採用調試軟體診斷直接控制X射線機，並採集診斷信息。電腦上運行的遠程診斷軟體可以在現場操作人員按下「遠程遙控方式」後通過網際網路，控制X射線的開關。遠距離監控管壓，管流的實時信息。
【權利要求】
1.一種數位化用於移動式高頻X射線機的高壓電源，包括高壓驅動電路模塊(2)，燈絲電流驅動模塊(3)，高壓發生器(4)，外圍輸入信息採集模塊(5)，CAN總線通信模塊(6)及CPLD保護電路(8)，其特徵在於:STM32F103控制器(1)的接口 DA1連接高壓驅動電路模塊(2)，STM32F103控制器(1)接口 DA2連接燈絲電流驅動模塊(3)，高壓驅動電路模塊(2)和燈絲電流驅動模塊(3)連接高壓發生器(4)，STM32F103控制器(1)的AIN接口連接外圍輸入信息採集模塊(5)，STM32F103控制器(1)的接口 RX1連接CAN總線通信模塊(6)的接收端，STM32F103控制器(1)的接口 TX1連接CAN總線通信模塊(6)的發送端；STM32F103控制器(1) 1的VDD接口連接電源前級處理電路(7)，STM32F103控制器(1)輸出端PC連接CPLD保護電路(8)的輸入端，STM32F103控制器(1)的VREF+腳連接1#MAX6126電壓參考源(9)的IN腳，STM32F103控制器(1)的腳24連接2#ADR380電壓參考源(10)的VIN腳，在STM32F103控制器1的接口 PC11上設有外圍輸入口( 11 )。
【文檔編號】H05G1/10GK104470174SQ201410812592
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】戴東輝, 高波, 許憲龍, 隋瑩瑩, 呂旭, 周立濤, 蘇群 申請人:丹東華日理學電氣股份有限公司