CN114545835A - 一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路 - Google Patents

一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，属于电磁激励领域，电磁刺激控制电路包括：电磁刺激模块、第一供电模块、第二供电模块、开关控制模块、压控恒流源模块及电流范围控制模块；第一供电模块用于为电磁刺激模块提供电源；开关控制模块用于根据微控制单元产生的第一信号控制第一供电模块的通断；压控恒流源模块用于根据微控制单元产生的PWM信号调节电磁刺激模块的电磁刺激强度；第二供电模块用于为压控恒流源模块提供电源；电流范围控制模块用于根据微控制单元产生的第二信号控制电磁刺激模块的电磁刺激强度范围。既能精准调节电磁刺激强度且具有3种不同的电磁刺激强度范围的电路，极大提升了电磁刺激效果。

Description

一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路
技术领域
本发明涉及电磁激励领域，特别是涉及一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路。
背景技术
电磁刺激电路可应用于磁刺激仪或帮助睡眠的装置中，无论将电磁刺激电路应用到何种设备中，都需要对电磁刺激的强度进行调节，而目前市面上的电磁刺激控制电路对电磁刺激强度的调节不够精细、且不稳定。另外，现有的电磁刺激控制电路不能调节电磁刺激强度的范围，进而影响电磁刺激的效果。
基于上述问题，亟需一种新的控制电路以提高电磁刺激强度调节的精准度。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，可准确调节电磁刺激强度，并且可调节电磁刺激强度的范围。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，包括：电磁刺激模块、第一供电模块、第二供电模块、开关控制模块、压控恒流源模块及电流范围控制模块；
所述第一供电模块用于为所述电磁刺激模块提供电源；
所述开关控制模块分别与所述第一供电模块、所述电磁刺激模块及所述微控制单元连接，所述开关控制模块用于根据所述微控制单元产生的第一信号控制所述第一供电模块的通断；
所述压控恒流源模块分别与所述第二供电模块、所述电磁刺激模块、所述电流范围控制模块及所述微控制单元连接，所述恒流源模块用于根据所述微控制单元产生的PWM信号调节所述电磁刺激模块的电磁刺激强度；
所述第二供电模块用于为所述压控恒流源模块提供电源；
所述电流范围控制模块与所述微控制单元连接，所述电流范围控制模块用于根据所述微控制单元产生的第二信号控制所述电磁刺激模块的电磁刺激强度范围。
可选地，所述开关控制模块包括：第一三极管、第一电阻及第二电阻；
所述第一三极管的基极与所述第二电阻的一端连接，所述第一三极管的发射极与所述第一供电模块的输出端连接，所述第一三极管的集电极与所述电磁刺激模块连接；
所述第二电阻的另一端与所述微控制单元的使能端口连接；
所述第一电阻并联至所述第一三极管的发射极与基极之间；
在所述微控制单元的使能端口输出的第一信号为低电平时，所述第一三极管导通，所述第一供电模块的电压经过所述第一三极管为电磁刺激模块提供工作电压。
可选地，所述第一三极管为PNP型三极管。
可选地，所述压控恒流源模块包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、运放芯片及第二三极管；
所述第二三极管的集电极所述电磁刺激模块连接，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的一端连接，所述第二三极管的发射极与所述电流范围控制模块连接；
所述第三电阻的另一端与所述运放芯片的输出端口连接；
所述第四电阻的一端与所述微控制单元的PWM信号输出端口连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接；
所述第五电阻的另一端与所述运放芯片的同相输入端连接；
所述第六电阻的一端接地，所述第六电阻的另一端连接至所述第四电阻与所述第五电阻之间；
所述运放芯片的反向输入端与所述电流范围控制模块连接。
可选地，所述第二三极管为NPN型三极管。
可选地，所述压控恒流源模块还包括：
电容，一端接地，另一端与所述运放芯片的电源端连接；
所述第二供电模块连接至所述电容与所述运放芯片的电源端之间。
可选地，所述第二信号为低电平；所述电流范围控制模块包括第七电阻、第八电阻及第九电阻；
所述第七电阻、所述第八电阻及所述第九电阻的一端均与所述微控制单元的IO端口连接；
所述第七电阻、第八电阻及第九电阻的另一端均与所述压控恒流源模块连接；
所述微控制单元的IO端口用于输出低电平，控制所述第七电阻、第八电阻、第九电阻中的一个导通。
可选地，所述第七电阻、所述第八电阻及所述第九电阻的阻值不同。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：通过开关控制模块控制电磁刺激模块打开或关闭，通过调节PWM信号的占空比，采用压控恒流源的方式实现输入电压可调，使得压控恒流源的电流可调，从而实现电磁刺激强度的稳定调节，通过电流范围控制模块实现不同恒定电磁刺激强度范围。既能精准调节电磁刺激强度且具有3种不同的电磁刺激强度范围的电路，极大提升了电磁刺激效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于压控恒流源的电磁刺激控制电路的模块结构示意图；
图2为本发明基于压控恒流源的电磁刺激控制电路的电路图。
符号说明：
电磁刺激模块-1，第一供电模块-2，第二供电模块-3，开关控制模块-4，压控恒流源模块-5，电流范围控制模块-6，微控制单元-7；
第一三极管-Q1，第二三极管-Q2，第一电阻-R1，第二电阻-R2，第三电阻-R3，第四电阻-R4，第五电阻-R5，第六电阻-R6，第七电阻-R7，第八电阻-R8，第九电阻-R9，运放芯片-U1，电容-C1；
微控制单元的使能端口-MAG_EN，PWM信号输出端口-MAG_PWM，第一IO口-MAG_IO1，第二IO口-MAG_IO2，第三IO口-MAG_IO3。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，通过开关控制模块控制电磁刺激模块打开或关闭，通过调节PWM信号的占空比，采用压控恒流源的方式实现输入电压可调，使得压控恒流源的电流可调，从而实现电磁刺激强度的稳定调节，通过电流范围控制模块实现不同恒定电磁刺激强度范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明基于压控恒流源的电磁刺激控制电路与微控制模块或单片机连接。如图1所示，本发明基于压控恒流源的电磁刺激控制电路包括：电磁刺激模块1、第一供电模块2、第二供电模块3、开关控制模块4、压控恒流源模块5及电流范围控制模块6。
其中，所述第一供电模块2用于为所述电磁刺激模块1提供电源。在本实施例中，所述电磁刺激模块1为电磁刺激电路或电磁片。
所述开关控制模块4分别与所述第一供电模块2、所述电磁刺激模块1及所述微控制单元7连接，所述开关控制模块4用于根据所述微控制单元7产生的第一信号控制所述第一供电模块2的通断。
所述压控恒流源模块5分别与所述第二供电模块3、所述电磁刺激模块1、所述电流范围控制模块6及所述微控制单元7连接，所述恒流源模块用于根据所述微控制单元7产生的PWM信号调节所述电磁刺激模块1的电磁刺激强度。
所述第二供电模块3用于为所述压控恒流源模块5提供电源。
所述电流范围控制模块6与所述微控制单元7连接，所述电流范围控制模块6用于根据所述微控制单元7产生的第二信号控制所述电磁刺激模块1的电磁刺激强度范围。
进一步地，如图2所示，所述开关控制模块4包括：第一三极管Q1、第一电阻R1及第二电阻R2。
其中，所述第一三极管Q1的基极与所述第二电阻R2的一端连接，所述第一三极管Q1的发射极与所述第一供电模块2的输出端连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述电磁刺激模块1连接。在本实施例中，所述第一三极管Q1为PNP型三极管。
所述第二电阻R2的另一端与所述微控制单元7的使能端口MAG_EN连接。所述第一电阻R1并联至所述第一三极管Q1的发射极与基极之间。
在所述微控制单元7的使能端口MAG_EN输出的第一信号为低电平时，所述第一三极管Q1导通，所述第一供电模块2的电压经过所述第一三极管Q1为电磁刺激模块1提供工作电压。具体地，所述第一电阻R1为上拉电阻，第二电阻R2为限流电阻，第一三极管Q1作为一个开关，通过与微控制模块使能端连接来控制整个电路电源的通断，以达到控制电磁刺激电路工作的目的。
进一步地，所述压控恒流源模块5包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、运放芯片U1及第二三极管Q2。
其中，所述第二三极管Q2的集电极所述电磁刺激模块1连接，所述第二三极管Q2的基极与所述第三电阻R3的一端连接，所述第二三极管Q2的发射极与所述电流范围控制模块6连接。在本实施例中，所述第二三极管Q2为NPN型三极管。
所述第三电阻R3的另一端与所述运放芯片U1的输出端口OUT连接。具体地，所述第三电阻R3为运放芯片U1输出端的限流电阻。
所述第四电阻R4的一端与所述微控制单元7的PWM信号输出端口MAG_PWM连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第五电阻R5的一端连接。
所述第五电阻R5的另一端与所述运放芯片U1的同相输入端IN+连接。具体地，所述第五电阻R5为运放芯片U1的同相输入的限流电阻。
所述第六电阻R6的一端接地，所述第六电阻R6的另一端连接至所述第四电阻R4与所述第五电阻R5之间。具体地，所述第四电阻R4与所述第六电阻R6组成一个分压电路，为运放芯片U1的同相输入端IN+提供控制电压。
所述运放芯片U1的反向输入端IN-与所述电流范围控制模块6连接。在本实施例中，所述运放芯片U1为高精度运放芯片U1。所述运放芯片U1与NPN型三极管组成压控恒流源。
微控制单元7的PWM信号输出端口MAG_PWM输出高有效的占空比可调的PWM波形，经过第四电阻R4与第六电阻R6后，为运放芯片U1的同相输入端IN+提供可调节的输入端电压。本发明采用压控恒流源的方式实现输入电压可调，使得压控恒流源的电流可调，从而实现电磁刺激强度的细小调节和稳定。
更进一步地，所述压控恒流源模块5还包括电容C1。所述电容C1的一端接地，另一端与所述运放芯片U1的电源端连接。所述第二供电模块3连接至所述电容C1与所述运放芯片U1的电源端之间。具体地，所述电容C1为运放芯片U1供电电源的滤波电容C1。
具体地，所述第二信号为低电平。所述电流范围控制模块6包括第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9。所述第七电阻R7、所述第八电阻R8及所述第九电阻R9的一端均与所述微控制单元7的IO端口连接。所述第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9的另一端均与所述压控恒流源模块5连接。具体地，所述第七电阻R7与微控制单元7的第一IO端口连接，所述第八电阻R8与微控制单元7的第二IO端口连接，所述第九电阻R9与微控制单元7的第三IO端口连接。
所述微控制单元7的IO端口用于输出低电平，控制所述第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9中的一个导通。
优选地，所述第七电阻R7、所述第八电阻R8及所述第九电阻R9的阻值不同。在本实施例中所述第七电阻R7的阻值为0.5欧，第八电阻R8的阻值为0.75欧，第九电阻R9的阻值为1欧。
通过将微控制单元7的三个IO端口设置为输出低电平或输入悬空，可以分别控制三个电阻是否接入电路，进而通过三个阻值不同的电阻，实现三种不同的恒流源可输出电流范围，从而实现三种不同恒定电磁刺激强度范围。具体地，第一IO端口、第二IO端口、第三IO端口任意一个输出低电平为有效，另外两个配置为输入悬空无效，则输出低电平的端口对应的电阻接入电路。
电磁刺激模块1接J1位置本发明基于压控恒流源的电磁刺激控制电路的工作原理为：
在微控制单元7的使能端口MAG_EN输出低电平时，第一三极管Q1导通，第一供电模块2的电压经过第一三极管Q1为电磁刺激模块1提供工作电压。微控制单元7的PWM信号输出端口MAG_PWM输出高有效的占空比可调的PWM波形，经过第四电阻R4与第六电阻R6后，为运放芯片U1的同相输入端提供可调节的输入端电压。微控制单元7的第一IO端口、第二IO端口、第三IO端口任意一个输出低电平为有效，另外两个配置为输入悬空无效，则输出低电平的端口对应的电阻接入电路。运放芯片U1与NPN型三极管组成压控恒流源电路，J1位置接入电磁刺激模块1，整个电路形成通路，电磁刺激电路开始工作，KEY1 TP2和KEY2 TP2为两个测试点，可以通过测试点测试电路是否正常。
通过微控制单元7的使能端口MAG_EN控制状态，打开或关闭电磁刺激电路。通过调节微控制单元7的PWM信号输出端口MAG_PWM输出的PWM信号的占空比，调节整个电路的工作电流，从而达到调节电磁刺激强度的目的；通过调节微控制单元7的第一IO口MAG_IO1、第二IO口MAG_IO2及第三IO口MAG_IO3的控制状态，调节整个电路的工作电流范围，从而达到电磁刺激强度范围可调的目的。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，与微控制单元连接，其特征在于，所述基于压控恒流源的电磁刺激控制电路包括：电磁刺激模块、第一供电模块、第二供电模块、开关控制模块、压控恒流源模块及电流范围控制模块；
所述开关控制模块分别与所述第一供电模块、所述电磁刺激模块及所述微控制单元连接，所述开关控制模块用于根据所述微控制单元产生的第一信号控制所述第一供电模块的通断；所述第一供电模块用于为所述电磁刺激模块提供电源；
所述压控恒流源模块分别与所述第二供电模块、所述电磁刺激模块、所述电流范围控制模块及所述微控制单元连接，所述恒流源模块用于根据所述微控制单元产生的PWM信号调节所述电磁刺激模块的电磁刺激强度；
所述第二供电模块用于为所述压控恒流源模块提供电源；
所述电流范围控制模块与所述微控制单元连接，所述电流范围控制模块用于根据所述微控制单元产生的第二信号控制所述电磁刺激模块的电磁刺激强度范围。
2.根据权利要求1所述的基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，其特征在于，所述开关控制模块包括：第一三极管、第一电阻及第二电阻；
所述第一三极管的基极与所述第二电阻的一端连接，所述第一三极管的发射极与所述第一供电模块的输出端连接，所述第一三极管的集电极与所述电磁刺激模块连接；
所述第二电阻的另一端与所述微控制单元的使能端口连接；
所述第一电阻并联至所述第一三极管的发射极与基极之间；
在所述微控制单元的使能端口输出的第一信号为低电平时，所述第一三极管导通，所述第一供电模块的电压经过所述第一三极管为电磁刺激模块提供工作电压。
3.根据权利要求2所述的基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，其特征在于，所述第一三极管为PNP型三极管。
4.根据权利要求1所述的基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，其特征在于，所述压控恒流源模块包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、运放芯片及第二三极管；
所述第二三极管的集电极所述电磁刺激模块连接，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的一端连接，所述第二三极管的发射极与所述电流范围控制模块连接；
所述第三电阻的另一端与所述运放芯片的输出端口连接；
所述第四电阻的一端与所述微控制单元的PWM信号输出端口连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接；
所述第五电阻的另一端与所述运放芯片的同相输入端连接；
所述第六电阻的一端接地，所述第六电阻的另一端连接至所述第四电阻与所述第五电阻之间；
所述运放芯片的反向输入端与所述电流范围控制模块连接。
5.根据权利要求4所述的基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，其特征在于，所述第二三极管为NPN型三极管。
6.根据权利要求4所述的基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，其特征在于，所述压控恒流源模块还包括：
电容，一端接地，另一端与所述运放芯片的电源端连接；
所述第二供电模块连接至所述电容与所述运放芯片的电源端之间。
7.根据权利要求1所述的基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，其特征在于，所述第二信号为低电平；所述电流范围控制模块包括第七电阻、第八电阻及第九电阻；
所述第七电阻、所述第八电阻及所述第九电阻的一端均与所述微控制单元的IO端口连接；
所述第七电阻、第八电阻及第九电阻的另一端均与所述压控恒流源模块连接；
所述微控制单元的IO端口用于输出低电平，控制所述第七电阻、第八电阻、第九电阻中的一个导通。
8.根据权利要求7所述的基于压控恒流源的电磁刺激控制电路，其特征在于，所述第七电阻、所述第八电阻及所述第九电阻的阻值不同。
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