一種數(shù)字化用于移動(dòng)式高頻x射線機(jī)的高壓電源的制作方法
【專利摘要】一種數(shù)字化用于移動(dòng)式高頻X射線機(jī)的高壓電源，在STM32F103控制器連接高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊，燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊，外圍輸入信息采集模塊，CAN總線通信模塊，電源前級(jí)處理電路，外圍輸入信息采集模塊，CAN總線通信模塊，CPLD保護(hù)電路，1#電壓參考源電路和2#電壓參考源電路，并設(shè)有外圍輸入口；高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊和燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊連接高壓發(fā)生器。本發(fā)明通過(guò)雙電壓參考源完成STM32F103控制器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，有效的防止因死機(jī)而造成不必要的損失。在長(zhǎng)時(shí)間使用以后仍然能夠精確的校準(zhǔn)電壓參考源的精度，解決設(shè)備因長(zhǎng)時(shí)間使用而導(dǎo)致的漂移。采用STM32F103控制器和CPLD保護(hù)電路并行工作的邏輯模式來(lái)控制開(kāi)關(guān)射線，出現(xiàn)故障可在100us內(nèi)快速切斷高壓保護(hù)射線管。
【專利說(shuō)明】一種數(shù)字化用于移動(dòng)式高頻X射線機(jī)的高壓電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高頻X射線機(jī)的高壓電源。具體說(shuō)涉及一種移動(dòng)式X射線機(jī)的高頻超聞壓電源。

【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)高頻X射線機(jī)用高壓電源是X射線系統(tǒng)的重要組成部分。該電源的控制精度和穩(wěn)定性直接影響了 X射線管的壽命，可靠性。目前的移動(dòng)高頻X射線機(jī)用高壓電源在控制精度，可靠性，維護(hù)性上都難以滿足射線管的實(shí)際需要?，F(xiàn)有的移動(dòng)高頻X射線機(jī)電源系統(tǒng)應(yīng)用到X射線系統(tǒng)中，或是輸出穩(wěn)定度不夠，長(zhǎng)期使用輸出電壓可能會(huì)產(chǎn)生漂移?；蚴潜Ｗo(hù)速度不夠快，在高壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)X射線管保護(hù)速度不夠快，看門狗的動(dòng)作速度慢，在單片機(jī)死機(jī)到看門狗動(dòng)作兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間，系統(tǒng)會(huì)有短暫的失控，導(dǎo)致X射線管損壞。一旦高壓電源出現(xiàn)故障很可能會(huì)損壞X射線管，出現(xiàn)故障難以診斷。系統(tǒng)的功能擴(kuò)展困難，不能滿足多種場(chǎng)合的控制需要。外圍保護(hù)功能不完善，冷卻泵的流量和溫度都是采用開(kāi)關(guān)量口。一旦保護(hù)口的任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)短路，斷路等故障，很可能造成單片機(jī)無(wú)法讀取保護(hù)信號(hào)，導(dǎo)致X射線機(jī)損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)現(xiàn)有移動(dòng)高頻X射線機(jī)用高壓電源存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種高壓電源輸出高壓的控制精度，可靠性，可維護(hù)性都非常高的技術(shù)方案。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:一種數(shù)字化用于移動(dòng)式高頻X射線機(jī)的高壓電源，包括高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊2，燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊3，高壓發(fā)生器4，外圍輸入信息采集模塊5，CAN總線通信模塊6及CPLD保護(hù)電路8，其特征在于:STM32F103控制器I的接口 DAl連接高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊2，STM32F103控制器I接口 DA2連接燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊3，高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊2和燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊3連接高壓發(fā)生器4，STM32F103控制器I的AIN接口連接外圍輸入信息采集模塊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(fā)送端；STM32F103控制器I的接口 VDD連接電源前級(jí)處理電路7，STM32F103控制器I輸出端PC接口連接CPLD保護(hù)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(shè)有外圍輸入口 11。
[0005]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、通過(guò)雙電壓參考源完成STM32F103控制器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，這樣可以有效的防止因死機(jī)而造成不必要的損失。
[0006]2、在長(zhǎng)時(shí)間使用以后仍然能夠精確的校準(zhǔn)電壓參考源的精度，解決設(shè)備因長(zhǎng)時(shí)間使用而導(dǎo)致的漂移。
[0007]3、采用STM32F103控制器和CPLD保護(hù)電路并行工作的邏輯模式來(lái)控制開(kāi)關(guān)射線，系統(tǒng)的核心保護(hù)電路通過(guò)￡^^3064芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的檢測(cè)和監(jiān)控，一旦出現(xiàn)故障系統(tǒng)可以在100118內(nèi)快速切斷高壓保護(hù)射線管。
[0008]4、本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)冷卻泵里面冷卻液的流量、壓力和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并通過(guò)總線通信模塊傳送人機(jī)界面顯示，并保護(hù)本套高壓系統(tǒng)。
[0009]5、本系統(tǒng)的上位機(jī)控制臺(tái)配有以太網(wǎng)口，操作人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制射線管高壓的關(guān)斷和開(kāi)啟，并且出現(xiàn)故障后可以遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。
[0010]6、本系統(tǒng)配有圖形自動(dòng)捕捉功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后操作人員可以啟動(dòng)圖形捕捉模式查看故障時(shí)的高壓波形，這樣給故障的維修大大的節(jié)約了時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2系統(tǒng)控制電路連接圖；
圖中:1.311325103控制器，2.高壓驅(qū)動(dòng)模塊，3.燈絲驅(qū)動(dòng)電路，4.高壓發(fā)生器，
5.外圍輸入信息采集模塊，6.0^總線通信模塊，7.電源前級(jí)處理電路，8.保護(hù)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(shí)施方式】
[0012]結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
[0013]一種數(shù)字化用于移動(dòng)式高頻X射線機(jī)的高壓電源，如圖1和圖2所示，在81132？103控制器1 (意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn))的接口 29連接型號(hào)為1X01135X608的高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊2，81132？103控制器1接口 30連接型號(hào)為182110的燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊3，高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊2和燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊3連接高壓發(fā)生器4，81132？103控制器1的八爪接口連接型號(hào)為31132？103的外圍輸入信息采集模塊5，31132？103控制器1的接口狀1和丁XI連接型號(hào)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(hào)為78036-08^08的電源前級(jí)處理電路7，31132？103控制器1輸出端？0連接型號(hào)為2？13064的0？10保護(hù)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(guó)美信公司生產(chǎn))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(guó)仙公司生產(chǎn))的腳VII在31132？103控制器1的接口上設(shè)有外圍輸入口 11。
[0014]本發(fā)明的工作過(guò)程和工作原理是:高壓電源以31132？103控制器1為系統(tǒng)控制核心，高壓電源核心控制系統(tǒng)包括了高壓驅(qū)動(dòng)模塊2，燈絲驅(qū)動(dòng)模塊3，高壓發(fā)生器4和外圍輸入信息采集模塊5，其中31132？103控制器1分別控制高壓驅(qū)動(dòng)模塊2和燈絲驅(qū)動(dòng)模塊3的正常運(yùn)行，對(duì)高壓采樣和燈絲電流所采集來(lái)的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行分析處理后生成相應(yīng)的控制信號(hào)控制高壓驅(qū)動(dòng)模塊2和燈絲驅(qū)動(dòng)模塊3，從而控制高壓發(fā)生器4產(chǎn)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(jí)處理電路7，0？10保護(hù)電路8，1#電壓參考源電路9和2#電壓參考源10相連接，當(dāng)核心系統(tǒng)上電以后，31132？103控制器1發(fā)出實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控信號(hào)，一旦系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障以后保護(hù)電路8能夠迅速的發(fā)出保護(hù)系統(tǒng)信號(hào)，并且發(fā)出一系列的動(dòng)作狀態(tài)，達(dá)到及時(shí)、快速的保護(hù)效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了快速保護(hù)射線管的目的。
[0015]31132？103控制器1同時(shí)也監(jiān)控保護(hù)電路8的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)保護(hù)電路8運(yùn)行異常，會(huì)產(chǎn)生故障報(bào)警，并且會(huì)立即關(guān)斷高壓。電源前級(jí)處理電路7，高壓驅(qū)動(dòng)模塊2，燈絲驅(qū)動(dòng)模塊3受到31132？103控制器1和保護(hù)電路8的并行控制，只有二者都允許開(kāi)高壓后，開(kāi)壓才允許打開(kāi)。
[0016]高壓0^系統(tǒng)采用31132？103控制器1與保護(hù)電路8并行工作控制的方式。 保護(hù)電路8負(fù)責(zé)輸入口的數(shù)字濾波，將濾波后的信號(hào)傳遞給31132？103控制器1。0？10
保護(hù)電路8同時(shí)負(fù)責(zé)監(jiān)控31132？103控制器1是否死機(jī)，81132？103控制器1正常工作時(shí)會(huì)輸出頻率201(的方波信號(hào)，若保護(hù)電路8沒(méi)有接收到此信號(hào)，表示31132？103控制器1死機(jī)了。所以保護(hù)電路8可以在31132？103控制器1死機(jī)后的100118內(nèi)切斷高壓，然后逐步切斷燈絲電路和前級(jí)電源。
[0017]31132？103控制器1系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的核心是采用了兩個(gè)參考電源同時(shí)工作來(lái)保證高壓0^系統(tǒng)可以正常的工作兩個(gè)電壓參考源同時(shí)工作。這兩個(gè)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(gè)集成芯片來(lái)完成基準(zhǔn)電壓的產(chǎn)生，1^X6126電壓參考源9芯片來(lái)產(chǎn)生2.5\基準(zhǔn)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(wěn)壓芯片產(chǎn)生。為了防止因外界不穩(wěn)定等因素干擾而導(dǎo)致2路參考電壓源的精度、穩(wěn)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(duì)地加入了去耦電容來(lái)防止外界不穩(wěn)定因素等對(duì)基準(zhǔn)源產(chǎn)生的干擾。電壓參考源是系統(tǒng)運(yùn)行的核心，一旦電壓參考源有故障，產(chǎn)生3%漂移，所有的八/0采樣和0/八輸出都會(huì)產(chǎn)生3%的漂移。對(duì)于一般的射線機(jī)來(lái)講3%的漂移相當(dāng)于十幾千伏的漂移，很有可能會(huì)損壞X射線管，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。為此系統(tǒng)采用雙電壓參考源技術(shù)，采用一個(gè)2.電壓參考源做基準(zhǔn)，同時(shí)用一個(gè)電壓參考源作為校正。系統(tǒng)工作時(shí)，要不斷的對(duì)電壓參考源進(jìn)行采樣，若米樣電壓不為27，說(shuō)明八0，0八系統(tǒng)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(nèi)的流量和溫度傳感器的輸出信號(hào)端，及時(shí)讀取，再通過(guò)總線通信模塊6將該信號(hào)以每秒向外傳遞5幀。如果高壓電源發(fā)現(xiàn)讀取到的流量有故障或者在0.5秒內(nèi)沒(méi)有讀取到冷卻泵發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，則可以確定冷卻系統(tǒng)有故障，并立即關(guān)斷X射線，以保護(hù)射線管。此外本套高壓電源系統(tǒng)還配有上位計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程診斷功能，當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)啟高壓以后現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有很強(qiáng)的輻射，操作人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程模式控制高壓的關(guān)斷和開(kāi)啟，并且可通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)高壓的”與!^值，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)遠(yuǎn)程操作人員可啟動(dòng)圖像捕捉模式及時(shí)的記錄下高壓報(bào)警時(shí)的異常波形，這樣就給故障的診斷和維修帶來(lái)很大的便利。上述31132？103控制器1控制高壓驅(qū)動(dòng)模塊2和燈絲驅(qū)動(dòng)模塊3，來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓發(fā)生器產(chǎn)生射線管可以使用的高壓，81132？103控制器1正常的運(yùn)行需要與保護(hù)電路8同時(shí)的協(xié)調(diào)工作方可使系統(tǒng)正常無(wú)誤的運(yùn)行，同時(shí)31132？103控制器1的的運(yùn)行信息以及監(jiān)控和采樣信息都可以通過(guò)總線技術(shù)遠(yuǎn)程到計(jì)算機(jī)上，并且高壓電源外圍的檢測(cè)電路均可以通過(guò)31132？103控制器1上的外圍輸入口 11進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)控。
[0019]高壓電源一般放置在X射線旁邊，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)有輻射，測(cè)量比較困難。而且一般使用現(xiàn)場(chǎng)也沒(méi)有維修人員和相應(yīng)的維修工具。為了準(zhǔn)確的診斷，維修。人機(jī)界面配置了波形顯示模塊，電源系統(tǒng)通過(guò)高速采樣，取得輸出高壓，輸出電流的實(shí)時(shí)值，并通過(guò)總線傳遞給人機(jī)界面的波形顯示模塊，在液晶屏上顯示。波形模塊有自動(dòng)捕捉功能，可以自動(dòng)捕捉高壓系統(tǒng)的異常波形。操作人員可以用拍照模塊存下波形異常，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給遠(yuǎn)端的服人員。對(duì)于較復(fù)雜的故障，服務(wù)人員可以采用調(diào)試軟件診斷直接控制X射線機(jī)，并采集診斷信息。電腦上運(yùn)行的遠(yuǎn)程診斷軟件可以在現(xiàn)場(chǎng)操作人員按下“遠(yuǎn)程遙控方式”后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，控制X射線的開(kāi)關(guān)。遠(yuǎn)距離監(jiān)控管壓，管流的實(shí)時(shí)信息。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字化用于移動(dòng)式高頻X射線機(jī)的高壓電源，包括高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊(2)，燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊(3)，高壓發(fā)生器(4)，外圍輸入信息采集模塊(5)，CAN總線通信模塊(6)及CPLD保護(hù)電路(8)，其特征在于:STM32F103控制器(1)的接口 DA1連接高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊(2)，STM32F103控制器(1)接口 DA2連接燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊(3)，高壓驅(qū)動(dòng)電路模塊(2)和燈絲電流驅(qū)動(dòng)模塊(3)連接高壓發(fā)生器(4)，STM32F103控制器(1)的AIN接口連接外圍輸入信息采集模塊(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(fā)送端；STM32F103控制器(1) 1的VDD接口連接電源前級(jí)處理電路(7)，STM32F103控制器(1)輸出端PC連接CPLD保護(hù)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(shè)有外圍輸入口( 11 )。
【文檔編號(hào)】H05G1/10GK104470174SQ201410812592
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】戴東輝, 高波, 許憲龍, 隋瑩瑩, 呂旭, 周立濤, 蘇群 申請(qǐng)人:丹東華日理學(xué)電氣股份有限公司