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

【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(shù)】
[0002]移動高頻X射線機用高壓電源是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?，F(xiàn)有的移動高頻X射線機電源系統(tǒng)應(yīng)用到X射線系統(tǒng)中，或是輸出穩(wěn)定度不夠，長期使用輸出電壓可能會產(chǎn)生漂移?；蚴潜Ｗo速度不夠快，在高壓系統(tǒng)出現(xiàn)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(tǒng)會有短暫的失控，導致X射線管損壞。一旦高壓電源出現(xiàn)故障很可能會損壞X射線管，出現(xiàn)故障難以診斷。系統(tǒng)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采用開關(guān)量口。一旦保護口的任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)短路，斷路等故障，很可能造成單片機無法讀取保護信號，導致X射線機損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)現(xiàn)有移動高頻X射線機用高壓電源存在的問題，本發(fā)明提出一種高壓電源輸出高壓的控制精度，可靠性，可維護性都非常高的技術(shù)方案。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:一種數(shù)字化用于移動式高頻X射線機的高壓電源，包括高壓驅(qū)動電路模塊2，燈絲電流驅(qū)動模塊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保護電路8，其特征在于:STM32F103控制器I的接口 DAl連接高壓驅(qū)動電路模塊2，STM32F103控制器I接口 DA2連接燈絲電流驅(qū)動模塊3，高壓驅(qū)動電路模塊2和燈絲電流驅(qū)動模塊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(shè)有外圍輸入口 11。
[0005]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、通過雙電壓參考源完成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而造成不必要的損失。
[0006]2、在長時間使用以后仍然能夠精確的校準電壓參考源的精度，解決設(shè)備因長時間使用而導致的漂移。
[0007]3、采用STM32F103控制器和CPLD保護電路并行工作的邏輯模式來控制開關(guān)射線，系統(tǒng)的核心保護電路通過￡^^3064芯片來實現(xiàn)實時的檢測和監(jiān)控，一旦出現(xiàn)故障系統(tǒng)可以在100118內(nèi)快速切斷高壓保護射線管。
[0008]4、本系統(tǒng)可以實時對冷卻泵里面冷卻液的流量、壓力和溫度進行實時的監(jiān)控，并通過總線通信模塊傳送人機界面顯示，并保護本套高壓系統(tǒng)。
[0009]5、本系統(tǒng)的上位機控制臺配有以太網(wǎng)口，操作人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)遠程控制射線管高壓的關(guān)斷和開啟，并且出現(xiàn)故障后可以遠程診斷系統(tǒng)。
[0010]6、本系統(tǒng)配有圖形自動捕捉功能，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障后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(jié)約了時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[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)動模塊，3.燈絲驅(qū)動電路，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(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
[0013]一種數(shù)字化用于移動式高頻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(chǎn))的接口 29連接型號為1X01135X608的高壓驅(qū)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(qū)動模塊3，高壓驅(qū)動電路模塊2和燈絲電流驅(qū)動模塊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(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)動模塊2，燈絲驅(qū)動模塊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)動模塊2和燈絲驅(qū)動模塊3的正常運行，對高壓采樣和燈絲電流所采集來的電壓和電流信號進行分析處理后生成相應(yīng)的控制信號控制高壓驅(qū)動模塊2和燈絲驅(qū)動模塊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(tǒng)上電以后，31132？103控制器1發(fā)出實時控制和監(jiān)控信號，一旦系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障以后保護電路8能夠迅速的發(fā)出保護系統(tǒng)信號，并且發(fā)出一系列的動作狀態(tài)，達到及時、快速的保護效果，進而實現(xiàn)了快速保護射線管的目的。
[0015]31132？103控制器1同時也監(jiān)控保護電路8的運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)保護電路8運行異常，會產(chǎn)生故障報警，并且會立即關(guān)斷高壓。電源前級處理電路7，高壓驅(qū)動模塊2，燈絲驅(qū)動模塊3受到31132？103控制器1和保護電路8的并行控制，只有二者都允許開高壓后，開壓才允許打開。
[0016]高壓0^系統(tǒng)采用31132？103控制器1與保護電路8并行工作控制的方式。 保護電路8負責輸入口的數(shù)字濾波，將濾波后的信號傳遞給31132？103控制器1。0？10
保護電路8同時負責監(jiān)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死機后的100118內(nèi)切斷高壓，然后逐步切斷燈絲電路和前級電源。
[0017]31132？103控制器1系統(tǒng)連續(xù)運行的核心是采用了兩個參考電源同時工作來保證高壓0^系統(tǒng)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10兩個集成芯片來完成基準電壓的產(chǎn)生，1^X6126電壓參考源9芯片來產(chǎn)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(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地加入了去耦電容來防止外界不穩(wěn)定因素等對基準源產(chǎn)生的干擾。電壓參考源是系統(tǒng)運行的核心，一旦電壓參考源有故障，產(chǎn)生3%漂移，所有的八/0采樣和0/八輸出都會產(chǎn)生3%的漂移。對于一般的射線機來講3%的漂移相當于十幾千伏的漂移，很有可能會損壞X射線管，造成嚴重經(jīng)濟損失。為此系統(tǒng)采用雙電壓參考源技術(shù)，采用一個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(tǒng)工作時，要不斷的對電壓參考源進行采樣，若米樣電壓不為27，說明八0，0八系統(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(fā)現(xiàn)讀取到的流量有故障或者在0.5秒內(nèi)沒有讀取到冷卻泵發(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，以保護射線管。此外本套高壓電源系統(tǒng)還配有上位計算機遠程診斷功能，當系統(tǒng)開啟高壓以后現(xiàn)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(guān)斷和開啟，并且可通過遠程計算機調(diào)節(jié)高壓的”與!^值，當系統(tǒng)出現(xiàn)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(qū)動模塊2和燈絲驅(qū)動模塊3，來驅(qū)動高壓發(fā)生器產(chǎn)生射線管可以使用的高壓，81132？103控制器1正常的運行需要與保護電路8同時的協(xié)調(diào)工作方可使系統(tǒng)正常無誤的運行，同時31132？103控制器1的的運行信息以及監(jiān)控和采樣信息都可以通過總線技術(shù)遠程到計算機上，并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(jiān)控。
[0019]高壓電源一般放置在X射線旁邊，因為現(xiàn)場有輻射，測量比較困難。而且一般使用現(xiàn)場也沒有維修人員和相應(yīng)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(tǒng)通過高速采樣，取得輸出高壓，輸出電流的實時值，并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(tǒng)的異常波形。操作人員可以用拍照模塊存下波形異常，并通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給遠端的服人員。對于較復雜的故障，服務(wù)人員可以采用調(diào)試軟件診斷直接控制X射線機，并采集診斷信息。電腦上運行的遠程診斷軟件可以在現(xiàn)場操作人員按下“遠程遙控方式”后通過互聯(lián)網(wǎng)，控制X射線的開關(guān)。遠距離監(jiān)控管壓，管流的實時信息。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字化用于移動式高頻X射線機的高壓電源，包括高壓驅(qū)動電路模塊(2)，燈絲電流驅(qū)動模塊(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保護電路(8)，其特征在于:STM32F103控制器(1)的接口 DA1連接高壓驅(qū)動電路模塊(2)，STM32F103控制器(1)接口 DA2連接燈絲電流驅(qū)動模塊(3)，高壓驅(qū)動電路模塊(2)和燈絲電流驅(qū)動模塊(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(shè)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(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 申請人:丹東華日理學電氣股份有限公司