CN109820692B - 一种上下肢主被动康复训练仪控制电路 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种上下肢主被动康复训练仪控制电路，包括降压电路、整流滤波稳压电路、单片机电路、信号采集电路、触屏设置电路、电机驱动电路、上下肢切换电路，降压电路通过整流滤波稳压电路为其余电路供电，信号采集电路、触屏设置电路、电机驱动电路、上下肢切换电路与单片机电路连接，触屏设置电路设置电机运行参数，通过采集下肢机构上固定的下肢光电开关确定下肢电机转轴所在位置，通过信号采集电路采集上肢电机的光电编码器、下肢电机的光电编码器确定电机转速，根据触摸屏设置的电机参数经单片机电路计算并输出PWM控制经电机驱动电路和上下肢切换电路来控制上肢电机、下肢电机运行，该电路能量转换效率高、控制精准、成本低、操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及医疗保健技术领域，特别是涉及一种上下肢主被动康复训练仪控制电路。
背景技术
现有的同类产品，一般由软件和硬件组成，开发周期长、电路复杂、体积大、成本高、操作复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种上下肢主被动康复训练仪控制电路，该电路解决了软硬件结合开发周期长，电路复杂，体积大，成本高，操作不方便的问题，一种上下肢主被动康复训练仪控制电路解决了上述问题的不足。
本发明所采用的技术方案是：一种上下肢主被动康复训练仪控制电路，包括降压电路、整流滤波稳压电路、单片机电路、信号采集电路、触屏设置电路、电机驱动电路、上下肢切换电路，降压电路通过整流滤波稳压电路为单片机电路、电机驱动电路、上下肢切换电路、电机工作、信号采集电路、触屏设置电路供电，所述的信号采集电路、触屏设置电路、电机驱动电路、上下肢切换电路与单片机电路连接，在触屏设置电路的触摸屏上设置电机运行参数，通过采集下肢机构上固定的下肢光电开关确定下肢电机转轴所在位置，通过信号采集电路采集上肢电机的光电编码器、下肢电机的光电编码器确定电机转速，根据触摸屏设置的电机参数经单片机电路计算并输出PWM控制经电机驱动电路和上下肢切换电路来控制上肢电机、下肢电机运行。
所述的降压电路包括环形多路输出变压器，环形多路输出变压器初级绕组添加100℃/6A温度保险管，用以环形多路输出变压器短路保护和热保护，输入电压AC220V，输出AC14V、1.5A和40V、5.7A两路输出变压器，空载45V负载40V。
整流滤波稳压电路包括插头CN1、整流桥D1、整流桥D2，稳压电路一、稳压电路二，插头CN1的1、2接口连接整流桥D2，插头CN1的3、4接口连接整流桥D1，整流桥D1同时连接稳压电路一、稳压电路二，稳压电路一、稳压电路二分别输出12V、5V电压，整流桥D2输出45V电压。
信号采集电路包括：信号驱动器一、信号驱动器二、电平转换芯片，上肢电机的光电编码器、下肢电机的光电编码器连接到信号驱动器一、信号驱动器二，信号驱动器一、信号驱动器二连接单片机电路，触屏设置电路、下肢光电开关连接电平转换芯片，电平转换芯片连接单片机电路，下肢光电开关固定在下肢机构中的下肢电机驱动的轮盘上，用以检测轮盘的初始位置。
电机驱动电路包括触发反相器、半桥驱动器一、半桥驱动器二、四个MOS管，单片机电路输出连接触发反相器，触发反相器连接半桥驱动器一、半桥驱动器二，半桥驱动器一连接两个MOS管，半桥驱动器二连接另外两个MOS管，两个MOS管和另外两个MOS管连接均连接上下肢转换电路中的继电器一K1、继电器二K2，继电器一K1连接下肢电机、继电器二K2连接上肢电机。
上下肢转换电路包括三极管一、三极管二、继电器一K1、继电器二K2，单片机电路输出连接三极管一、三极管二，三极管一、三极管二分别连接继电器一K1、继电器二K2，继电器一K1连接下肢电机、继电器二K2连接上肢电机，所述的三极管一、三极管二的型号为C3198。
稳压电路一、稳压电路二的芯片型号分别为LM2576-12、LM2576-5。
电平转换芯片型号为MAX232，信号驱动器一、信号驱动器二的芯片型号为74HC125。
触发反相器的型号为74HC14、半桥驱动器一、半桥驱动器二型号为IR2104、IR2104、MOS管的型号为IR3815。
单片机电路为微处理器ATmega64。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：开发周期短，电路简单可靠，体积小重量轻，成本低，操作简单。
附图说明
图1本发明的控制原理图。
图2是本发明的降压电路、整流滤波稳压电路的原理图。
图3是本发明的控制电路展开原理图。
图4是本发明的降压电路、整流滤波稳压电路。
图5是本发明的信号采集电路。
图6是本发明的触屏设置电路。
图7是本发明的电机驱动电路。
图8是本发明的上下肢切换电路。
具体实施方式
如图1，本发明的一种上下肢主被动康复训练仪控制电路，包括降压电路、整流滤波稳压电路、单片机电路、信号采集电路、触屏设置电路、电机驱动电路、上下肢切换电路、下肢光电开关，其特征在于：降压电路通过整流滤波稳压电路为单片机电路、电机驱动电路、上下肢切换电路、电机工作、信号采集电路、触屏设置电路供电，信号采集电路、触屏设置电路、电机驱动电路、上下肢切换电路与单片机电路连接，在触屏设置电路的触摸屏上设置电机运行参数，通过采集下肢机构上固定下肢光电开关确定下肢电机转轴所在位置，通过信号采集电路采集上肢电机的光电编码器、下肢电机的光电编码器确定电机转速，根据触摸屏设置的电机参数经单片机电路计算并输出PWM控制经电机驱动电路和上下肢切换电路来控制上肢电机、下肢电机运行。
降压电路包括环形多路输出变压器，环形多路输出变压器初级绕组添加100℃/6A温度保险管，用以环形多路输出变压器短路保护和热保护，输入电压AC220V，输出AC14V1.5A和40V5.7A两路输出变压器，空载45V负载40V。
如图2和图4，整流滤波稳压电路包括插头CN1、整流桥D1、整流桥D2，稳压电路一、稳压电路二，插头CN1插在环形多路输出变压器的输出端，插头CN1的1、2接口连接整流桥D2，CN1的3、4接口连接整流桥D1，整流桥D1同时连接稳压电路一、稳压电路二，稳压电路一、稳压电路二分别输出12V、5V电压，12V电压用于电机驱动电路、上下肢转换电路供电，5V电压用于单片机电路、信号采集电路、电机驱动电路供电，整流桥D2输出45V电压，用于电机驱动电路以及上、下肢电机供电。整流桥D1的型号为KBP307，整流桥D2的型号为KBU10J，稳压电路一、稳压电路二的芯片型号分别为LM2576-12、LM2576-5。
如图3、图5和图6，信号采集电路包括：信号驱动器一、信号驱动器二、电平转换芯片MAX232，上肢电机的光电编码器、下肢电机的光电编码器分别连接到信号驱动器一、信号驱动器二，信号驱动器一、信号驱动器二连接单片机电路，信号驱动器一、信号驱动器二的芯片型号为74HC125，触屏设置电路、下肢光电开关连接电平转换芯片MAX232，电平转换芯片MAX232连接单片机电路，下肢光电开关固定在下肢机构中的下肢电机驱动的轮盘上。
如图3和图7，电机驱动电路包括触发反相器、半桥驱动器一、半桥驱动器二、四个MOS管，单片机电路输出连接触发反相器，触发反相器连接半桥驱动器一、半桥驱动器二，半桥驱动器一连接两个MOS管，半桥驱动器二连接另外两个MOS管，两个MOS管和另外两个MOS管均连接上下肢转换电路中的继电器一K1、继电器二K2，触发反相器的型号为74HC14、半桥驱动器一、半桥驱动器二的型号为IR2104、四个MOS管型号为IR3815。
如图3和图8，上下肢转换电路包括三极管一、三极管二、继电器一K1、继电器二K2，单片机电路输出连接三极管一、三极管二，三极管一、三极管二分别连接继电器一K1、继电器二K2，继电器一K1连接下肢电机、继电器二K2连接上肢电机，括三极管一、三极管二的型号为C3198，单片机电路为微处理器ATmega64。
上肢电机的光电编码器、下肢电机的光电编码器连接到触发反相器，然后输入信号到单电机进行处理，下肢电机的光电编码器通过电平转换芯片MAX232转换信号后传信号到单片机电路处理。
单片机电路的引脚输出一定占空比的PWM波，通过触发反相器正反相分别送入两个半桥驱动器，进一步控制四个MOS管驱动电机运动，单片机电路PH5引脚控制两个半桥驱动器的SHDN引脚以实现电机的停止运动。
通过单片机电路发出高低电平控制两个三极管的导通和截止，三极管控制两个继电器闭合和断开，实现上肢电机、下肢电机启动或停止。
Claims (7)
1.一种上下肢主被动康复训练仪控制电路，包括降压电路、整流滤波稳压电路、单片机电路、信号采集电路、触屏设置电路、电机驱动电路、上下肢切换电路，其特征在于：降压电路通过整流滤波稳压电路为单片机电路、电机驱动电路、上下肢切换电路、电机工作、信号采集电路、触屏设置电路供电，所述的信号采集电路、触屏设置电路、电机驱动电路、上下肢切换电路与单片机电路连接，在触屏设置电路的触摸屏上设置电机运行参数，通过采集下肢机构上固定的下肢光电开关确定下肢电机转轴所在位置，通过信号采集电路采集上肢电机的光电编码器、下肢电机的光电编码器确定电机转速，根据触摸屏设置的电机参数经单片机电路计算并输出PWM控制信号，该PWM控制信号经电机驱动电路和上下肢切换电路来控制上肢电机、下肢电机运行；
信号采集电路包括：信号驱动器一、信号驱动器二、电平转换芯片，上肢电机的光电编码器、下肢电机的光电编码器连接到信号驱动器一、信号驱动器二，信号驱动器一、信号驱动器二连接单片机电路，触屏设置电路、下肢光电开关连接电平转换芯片，电平转换芯片连接单片机电路，下肢光电开关固定在下肢机构中的下肢电机驱动的轮盘上，用以检测轮盘的初始位置；
电机驱动电路包括触发反相器、半桥驱动器一、半桥驱动器二、四个MOS管，单片机电路输出连接触发反相器，触发反相器连接半桥驱动器一、半桥驱动器二，半桥驱动器一连接两个MOS管，半桥驱动器二连接另外两个MOS管，两个MOS管和另外两个MOS管连接均连接上下肢转换电路中的继电器一K1、继电器二K2，继电器一K1连接下肢电机、继电器二K2连接上肢电机；
上下肢转换电路包括三极管一、三极管二、继电器一K1、继电器二K2，单片机电路输出连接三极管一、三极管二，三极管一、三极管二分别连接继电器一K1、继电器二K2，继电器一K1连接下肢电机、继电器二K2连接上肢电机，所述的三极管一、三极管二的型号为C3198。
2.根据权利要求1所述的上下肢主被动康复训练仪控制电路，其特征在于：所述的降压电路包括环形多路输出变压器，环形多路输出变压器初级绕组添加100℃/6A温度保险管，用以环形多路输出变压器短路保护和热保护，输入电压AC220V，输出AC14V、1.5A和40V、5.7A两路输出变压器，空载45V负载40V。
3.根据权利要求1所述的上下肢主被动康复训练仪控制电路，其特征在于：整流滤波稳压电路包括插头CN1、整流桥D1、整流桥D2，稳压电路一、稳压电路二，插头CN1的1、2接口连接整流桥D2，插头CN1的3、4接口连接整流桥D1，整流桥D1同时连接稳压电路一、稳压电路二，稳压电路一、稳压电路二分别输出12V、5V电压，整流桥D2输出45V电压，12V电压用于电机驱动电路、上下肢转换电路供电，5V电压用于单片机电路、信号采集电路、电机驱动电路供电，整流桥D2输出45V电压，用于电机驱动电路以及上、下肢电机供电。
4.根据权利要求3所述的上下肢主被动康复训练仪控制电路，其特征在于：稳压电路一、稳压电路二的芯片型号分别为LM2576-12、LM2576-5。
5.根据权利要求4所述的上下肢主被动康复训练仪控制电路，其特征在于：电平转换芯片型号为MAX232，信号驱动器一、信号驱动器二的芯片型号为74HC125。
6.根据权利要求5所述的上下肢主被动康复训练仪控制电路，其特征在于：触发反相器的型号为74HC14，半桥驱动器一、半桥驱动器二型号为IR2104、IR2104，MOS管的型号为IR3815。
7.根据权利要求1-6任一项所述的上下肢主被动康复训练仪控制电路，其特征在于：单片机电路为微处理器ATmega64。
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