CN114415770A - 用于磁共振设备的匀场电流源装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于磁共振设备的匀场电流源装置，该装置包括微控制器、上位机、数模转换芯片、放大电路、模数转换芯片、温度检测模块、电流检测模块及电源模块，所述上位机、数模转换芯片、模数转换芯片及温度检测模块分别与所述微控制器电连接，所述放大电路串接于所述模数转换芯片与温度检测模块之间，并与所述数模转换芯片电连接，所述电源模块分别与微控制器、数模转换芯片、放大电路、模数转换芯片、温度检测模块及电流检测模块电连接。本发明具有电流稳定性好，控制精度高，可以通过上位机直接控制输出电流，实时监控电路状态并显示当前电流值，可动态修改输出电流数据，并可同时驱动多路匀场线圈等特点。

Description

用于磁共振设备的匀场电流源装置
【技术领域】
本发明涉及医学诊断用的磁共振技术领域，特别是涉及一种用于磁共振设备的匀场电流源装置。
【背景技术】
随着科技发展,在科研和工程应用场合中需要多路的恒流驱动装置,不仅在于提供稳定的恒定大电流,实现对低压负载的多路电路恒流放电,而且要满足分布式多通道控制要求。目前应用较为普遍的是直流恒流驱动，但大多数装置电流可调性差，电流大小很难根据用户需要而动态改变，恒流电流的精度不是很高。而受所选元器件精度限制，要提高精度，就要增加成本，使其实用性受到较大限制。此外，当一个系统中需要多路独立的恒流驱动且需要统一控制时，目前尚无较好的解决方案。
现有技术中，有人通过功率放大电路、信号调理电路、基准电压电路、D/A电路、微控制器、RS485通信接口和上位机结构实现恒流，然而，该方案无法实时监控主要运放芯片的温度并反馈到MCU做出处理，因而无法避免因电路温度过高而导致的问题。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种电流稳定性好，控制精度高，可以通过匀场电流源软件直接控制输出电流，实时监控电路状态并显示当前电流值，可动态修改输出电流数据，并可同时驱动多路匀场线圈的用于磁共振设备的匀场电流源装置。
为实现上述目的，本发明提供一种用于磁共振设备的匀场电流源装置，用于磁共振设备的匀场电流源装置，该装置包括微控制器、上位机、数模转换芯片、放大电路、模数转换芯片、温度检测模块、电流检测模块及电源模块，所述上位机、数模转换芯片、模数转换芯片及温度检测模块分别与所述微控制器电连接，所述放大电路串接于所述模数转换芯片与温度检测模块之间，并与所述数模转换芯片电连接，所述电流检测模块连接于模数转换芯片与放大电路之间，所述电源模块分别与所述微控制器、数模转换芯片、放大电路、模数转换芯片、温度检测模块及电流检测模块电连接。
所述放大电路包括第一运算放大器芯片和第二运算放大器芯片，该第一运算放大器芯片与第二运算放大器芯片对称设置为推挽结构，，其输入端接入正的参考电压，以得到正负双极性的输出电流。。
第一运算放大器芯片的输入端与滤波电路相连接，该滤波电路包括连接于第一运算放大器芯片正输入端的电容C1、电阻R7、电阻R9及连接于第一运算放大器芯片的负输入端的电阻R3、电阻R6、电阻R8，所述电阻R9另一端接参考电压，所述电阻R8另一端接输入电压，在所述电阻R8与电阻R6之间及电阻R7与电阻R9之间并接有电容C2，所述第一运算放大器芯片的输出端经电阻R10、电感L1和电阻R13与所述第二运算放大器芯片的输出端相连接，第一运算放大器芯片的负输入端和输出端并接有电阻R1、电阻R2、电容C3，第一运算放大器芯片的正输入端和输出端并接有电阻R5、电阻R4、电容C4。
所述第二运算放大器芯片的正输入端连接有电阻R15、电阻R16，所述电阻R15的一端接输入电源，电阻R16一端接地，第二运算放大器芯片的输出端与电阻R13串接，第二运算放大器芯片的负输入端与输出端之间并接有电阻R14。
所述数模转换芯片具有八个电压输出通道，八个电压输出通道分别与八个所述放大电路电连接。
所述电源模块可将主供电电源降压成可为不同芯片供电的多种不同电压。
该装置通过USB线与上位机连接，所述上位机为电脑，该电脑内置有用于控制匀场电流源输出多通道电流及显示检测到的多通道的电流值以及当前温度是否过高的程序。
本发明的贡献在于，其有效解决了现有技术中存在的问题。本发明可通过匀场电流源软件直接控制输出电流，实时监控电路状态，动态显示当前电流值，可动态修改输出电流数据，并可同时驱动多路匀场线圈。本发明由两个运算放大器芯片形成推挽结构，其中一个运算放大器芯片在输出电流同时，另一个运算放大器芯片则在吸收电流，因而可对不同负载做出不同补偿，还可以灵活设置和改变放大电路的增益。因而具有电流稳定性好、控制精度高等特点。
【附图说明】
图1是本发明的整体结构框图。
图2是本发明的电路图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。
参阅图1，本发明的用于磁共振设备的匀场电流源装置包括微控制器10、上位机20、数模转换芯片30、放大电路40、模数转换芯片50、温度检测模块60、电流检测模块70及电源模块80。
如图1、图2所示，所述上位机20、数模转换芯片30、模数转换芯片50及温度检测模块60分别与所述微控制器10电连接，其中，所述微控制器10为本装置的中央处理器，负责各种指令的控制及信号的处理。所述上位机20为电脑其内置有控制APP，其可控制微控制器10进而控制多通道数模转换芯片30及显示检测到的多通道的电流值以及当前温度是否过高等功能。所述数模转换芯片30分别与微控制器10及放大电路40电连接，用于将数字量转成模拟量，将微控制器10输出的数字电压转成模拟电压输出。本实施例中，该数模转换芯片30具有八个电压输出通道，八个电压输出通道分别与八个所述放大电路40电连接。电脑20的APP可发送指令控制8通道数模转换芯片30同时工作，电脑APP可以显示检测到的8个通道的电流值以及当前温度是否过高。所述模数转换芯片50分别与放大电路40及微控制器10电连接，用于将放大电路40输出的模拟电压值转成数字电压值显示。所述放大电路40串接于所述模数转换芯片50与温度检测模块60之间，并与所述数模转换芯片30电连接，所述温度检测模块60用于当第一运算放大器芯片41和第二运算放大器芯片42温度过高时，通过微控制器10停止数模转换芯片30的电压输出，以保护电路。所述电流检测模块70连接于模数转换芯片50与放大电路40之间，用于采集放大电路40中的电流值，再传给模数转换芯片50。
如图2所示，所述放大电路40包括第一运算放大器芯片41和第二运算放大器芯片42，该第一运算放大器芯片41与第二运算放大器芯片42对称设置为推挽结构，该推挽结构同时也构成反馈，第一运算放大器芯片41和第二运算放大器芯片42中，第一运算放大器芯片41在输出电流同时，第二运算放大器芯片42在吸收电流，因而可对不同负载做出不同补偿，还可以改变并灵活设置放大电路的增益。该放大电路40结构如图2所示，所述第一运算放大器芯片41的输入端与滤波电路43相连接，该滤波电路43包括电容C1、电阻R7、电阻R9、电阻R3、电阻R6、电阻R8，其中，电容C1、电阻R7、电阻R9连接于第一运算放大器芯片41正输入端，所述电阻R9另一端接参考电压，所述电阻R8另一端接输入电压。电阻R3、电阻R6、电阻R8连接于第一运算放大器芯片41的负输入端。在所述电阻R8与电阻R6之间及电阻R7与电阻R9之间并接有电容C2。所述第一运算放大器芯片41的输出端经电阻R10、电感L1和电阻R13与所述第二运算放大器芯片42的输出端相连接，所述电阻R10和电阻R13为采样电阻，用于采集运放输出电流反馈给微控制器10。第一运算放大器芯片41的负输入端和输出端并接有电阻R1、电阻R2、电容C3，第一运算放大器芯片41的正输入端和输出端并接有电阻R5、电阻R4、电容C4，电阻R1和R5用于调整放大电路增益，可以设置为设定增益，本实施例中设置为1V/A，即输入1V电压，输出1A电流，比例为1，因此可有效提高精度。电阻R2、电容C3和电阻R4、电容C4用于根据不同负载来调整电路响应时间。电感L1是模拟负载。所述第二运算放大器芯片42的正输入端连接有电阻R15、电阻R16，所述电阻R15的一端接输入电源，电阻R16一端接地。所述第二运算放大器芯片42的输出端与电阻R13串接，第二运算放大器芯片42的负输入端与输出端之间并接有电阻R14。所述电源模块80分别与所述微控制器10、数模转换芯片30、放大电路40、模数转换芯片50、温度检测模块60、电流检测模块70电连接，用于将主供电电源降压成可为不同芯片供电的多种不同电压，包括12V转5V、5V转3.3V、5V转2.5V、12V转12V_STB_F。
本发明的装置工作时，上电后所述微控制器10进入主程序，初始化数模转换芯片30、模数转换芯片50、各串口及相关I/O口。初始化完成后微控制器10进入主循环，等待上位机20发送指令，收到指令后根据指令设置每个通道输出电流值，再经模数转换芯片50采集电流值发送给上位机20，上位机显示当前电路各种状态。
籍此，本发明可通过上位机20直接控制输出电流，实时监控电路状态，动态显示当前电流值，可动态修改输出电流数据，并可同时驱动多路匀场线圈。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种用于磁共振设备的匀场电流源装置，其特征在于，该装置包括微控制器(10)、上位机(20)、数模转换芯片(30)、放大电路(40)、模数转换芯片(50)、温度检测模块(60)、电流检测模块(70)及电源模块(80)，所述上位机(20)、数模转换芯片(30)、模数转换芯片(50)及温度检测模块(60)分别与所述微控制器(10)电连接，所述放大电路(40)串接于所述模数转换芯片(50)与温度检测模块(60)之间，并与所述数模转换芯片(30)电连接，所述电流检测模块(70)连接于模数转换芯片(50)与放大电路(40)之间，所述电源模块(80)分别与所述微控制器(10)、数模转换芯片(30)、放大电路(40)、模数转换芯片(50)、温度检测模块(60)及电流检测模块(70)电连接。
2.如权利要求1所述的用于磁共振设备的匀场电流源装置，其特征在于，所述放大电路(40)包括第一运算放大器芯片(41)和第二运算放大器芯片(42)，该第一运算放大器芯片(41)与第二运算放大器芯片(42)对称设置为推挽结构，其输入端接入正的参考电压，以得到正负双极性的输出电流。
3.如权利要求2所述的用于磁共振设备的匀场电流源装置，其特征在于，所述第一运算放大器芯片(41)的输入端与滤波电路(43)相连接，该滤波电路(43)包括连接于第一运算放大器芯片(41)正输入端的电容C1、电阻R7、电阻R9及连接于第一运算放大器芯片(41)的负输入端的电阻R3、电阻R6、电阻R8，所述电阻R9另一端接参考电压，所述电阻R8另一端接输入电压，在所述电阻R8与电阻R6之间及电阻R7与电阻R9之间并接有电容C2，所述第一运算放大器芯片(41)的输出端经电阻R10、电感L1和电阻R13与所述第二运算放大器芯片(42)的输出端相连接，第一运算放大器芯片(41)的负输入端和输出端并接有电阻R1、电阻R2、电容C3，第一运算放大器芯片(41)的正输入端和输出端并接有电阻R5、电阻R4、电容C4。
4.如权利要求2述的用于磁共振设备的匀场电流源装置，其特征在于，所述第二运算放大器芯片(42)的正输入端连接有电阻R15、电阻R16，所述电阻R15的一端接输入电源，电阻R16一端接地，第二运算放大器芯片(42)的输出端与电阻R13串接，第二运算放大器芯片(42)的负输入端与输出端之间并接有电阻R14。
5.如权利要求1所述的用于磁共振设备的匀场电流源装置，其特征在于，所述数模转换芯片(30)具有八个电压输出通道，八个电压输出通道分别与八个所述放大电路(40)电连接。
6.如权利要求1所述的用于磁共振设备的匀场电流源装置，其特征在于，所述电源模块(80)可将主供电电源降压成可为不同芯片供电的多种不同电压。
7.如权利要求1所述的用于磁共振设备的匀场电流源装置，其特征在于，该装置通过USB线与上位机(20)连接，所述上位机(20)为电脑，该电脑内置有用于控制匀场电流源输出多通道电流及显示检测到的多通道的电流值以及当前温度是否过高的程序。
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