CN115454185B - 一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法包括通过接收导入界面输入的各节点参数,建立目标设备在连续输出一串磁刺激脉冲时所需求的电源调幅配置策略;构建目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制,基于获取的主要节点参数对串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源调幅电压进行计算。本发明通过提出配置电源调幅配置策略的方式,得到在目标设备电源调幅下降或上升时间内,输出的串磁刺激脉冲强度与刺激时间间的关系后,再通过计算目标设备在连续输一串磁刺激脉冲时电源调幅电压大小的最优参数的方式,从而实现目标设备电源自适应控制电压调幅,使得本发明具备响应快、指令精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电源调幅控制技术领域,具体为一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法及其控制系统。
背景技术
电源作为一个具有自主MCU控制的独立模块,不依附于主控板也可以工作,只要通过RS485接口给电源发送给电容充电的电压,并将充电使能I/O口置高即可,电源MCU控制芯片会根据设置的充电电压自动升压并稳压,直至充电使能I/O被置低。在稳压的过程中,也可以通过指令更改电源的充电电压,电源会根据最新的设置控制充电。
同样的,磁刺激设备就是通过主控板对电源的控制,实现对脉冲电容的充放电。由于电源具有自主调幅的功能,理解为就是设备在连续输一串磁刺激脉冲时会有强度逐渐升高和逐渐下降的过程,强度调节的过程就是电源电压调节的过程。
但是,由于现有磁刺激设备在一串脉冲的输出频率是不固定的或者是变化的频率,(其最高频率200Hz,脉冲最大间隔为5ms),因此,就存在由主控板通过RS485接口发送指令控制电源电压调节时,发送效率低下,同时也存在增加RS485总线的通讯负载,系统不稳定的风险。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明目的是提供一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法及其控制系统,通过配置电源调幅配置策略,计算目标设备在连续输一串磁刺激脉冲时电源调幅电压大小的最优参数,实现目标设备电源自适应控制电压调幅的方式。以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法,包括以下步骤:
通过接收导入界面输入的各节点参数,建立目标设备在连续输出一串磁刺激脉冲时所需求的电源调幅配置策略;
根据获取的各节点参数从预先建立的电源调幅配置策略中选择最能体现所述磁刺激脉冲强度变化的主要节点参数,以作为计算目标设备在连续输一串磁刺激脉冲时电源调幅电压大小的最优参数;
构建目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制,基于获取的主要节点参数对所述串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源调幅电压进行计算,以对目标设备主控板输出的电源控制指令进行修正,消除主控板与电源之间的指令差异,以实现目标设备电源自适应控制电压调幅。
作为对本发明中所述一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法的改进,构建的电源调幅配置策略为;
自定义在目标设备电源调幅上升时间内,连续输出的串磁刺激脉冲由强度的50%逐渐上升至强度的100%;而
在目标设备电源调幅下降时间内,连续输出的串磁刺激脉冲由强度的100%逐渐下降至强度的50%;
所述主要节点参数包括目标设备串刺激时间stim_time、电源调幅上升时间am_rise_time以及电源调幅下降时间am_down_time,其中,所述电源调幅上升时间am_rise_time+电源调幅下降时间am_down_time≦目标设备串刺激时间stim_time。
作为对本发明中所述一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法的改进,构建的目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制为:
目标设备在连续输一串磁刺激脉冲时,主控板将串同步I/O信号置高,此时目标设备的电源检测到同步I/O信号为高电平时,认为目标设备的脉冲串开始,同时在进行脉冲输出时,主控板串同步I/O信号始终保持高电平;而
当目标设备的脉冲串结束或停止时,主控板将串同步I/O信号置低,此时目标设备的电源检测到同步I/O信号为低电平时,认为目标设备的脉冲串结束,同时在无脉冲输出时,主控板串同步I/O信号始终保持低电平,以保证目标设备的电源与主控板间的快速响应。
作为对本发明中所述一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法的改进,在完成目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制后,对所述串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源调幅电压进行计算的具体方式为:
当主控板将串同步I/O信号置高,目标设备电源检测脉冲串信号后,启动定时器开始计时脉冲串进行时间,其中,
若,电源调幅上升时间am_rise_time=0,且电源调幅下降时间am_down_time=0,则,此时的目标设备电源调幅电压am_voltage=充电电压charge_voltage;
若,脉冲串进行时间stim_ing_time<电源调幅上升时间am_rise_time,则,此时的目标设备电源调幅电压am_voltage为
am_voltage=充电电压charge_voltage/2*(脉冲串进行时间stim_ing_time/电源调幅上升时间am_rise_time+1);
若,目标设备串刺激时间stim_time与脉冲串进行时间stim_ing_time的差值<电源调幅下降时间am_down_tim,则,此时的目标设备电源调幅电压为
am_voltage=充电电压charge_voltage/2*[(串刺激时间stim_time-脉冲串进行时间stim_ing_time)/电源调幅下降时间am_down_time+1]。
作为对本发明中所述一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法的改进,在对所述串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源进行电压调幅过程中,还需要对目标设备刺激过程中出现的暂停情况进行预处理,以避免目标设备电源调幅进程受到影响,其具体处理方式为:
主控板接收到导入界面输入的暂停指令时,主控板将串同步I/O信号置低,此时目标设备的电源认为目标设备的脉冲串结束,同时将脉冲串进行时间stim_ing_time清零;
直至主控板接收到导入界面输入的继续指令后,主控板将暂停时同步计时的脉冲串进行时间stim_ing_time发送至电源,同时,主控板将串同步I/O信号置高,电源基于置高的串同步I/O信号,以同步到定时器中的脉冲串进行时间stim_ing_time继续工作。
作为本发明的第二方面,提出了一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统,包括采集模块、主控模块、高压放电回路模块以及座椅控制模块,其中,所述采集模块连接主控模块,以根据接收的目标设备导入界面输入的各节点参数进行所需求的电源调幅配置策略下发;所述高压放电回路模块连接主控模块,以接收主控模块下发的参数及指令控制电源给脉冲电容充电并监控电源运行状态;所述座椅控制模块耦接主控模块,基于接收主控模块下发的参数及指令控制座椅反转不同的角度,以达到对用户刺激部位精确的刺激效果。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
为解决现有技术中,主控板通过RS485接口发送指令控制电源电压调节效率下低、增加RS485总线的通讯负载的问题,本发明通过提出配置电源调幅配置策略的方式,得到在目标设备电源调幅下降或上升时间内,输出的串磁刺激脉冲强度与刺激时间间的关系后,再通过计算目标设备在连续输一串磁刺激脉冲时电源调幅电压大小的最优参数的方式,对目标设备主控板输出的电源控制指令进行修正,消除主控板与电源之间的指令差异,从而实现目标设备电源自适应控制电压调幅,使得本发明具备响应快、指令精度高的优点。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解,附图仅仅用于说明目的,而并非意在对本发明的保护范围构成限制,在附图中,相同的附图标记用于指代相同的部件。其中:
图1为本发明一实施例中所提出的对目标设备电源调幅电压进行计算的时序步骤流程示意图;
图2为本发明一实施例中所提出的在对目标设备刺激过程中出现的暂停情况,主控板接收到导入界面输入的继续指令后,继续进行充电控制的时序步骤流程示意图;
图3本发明一实施例中所提出的脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统框图一;
图4本发明一实施例中所提出的脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统框图二;
图5本发明一实施例中所提出的电源控制电路的原理图;
图6本发明一实施例中所提出的升压电源电路的原理图。
具体实施方式
容易理解,根据本发明的技术方案,在不变更本发明实质精神下,本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此,以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明,而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
以下结合附图对本发明作近一步详细说明,但不作为对本发明的限定。
作为对本发明技术构思以及实现原理的理解,为实现电源自主控制调幅的功能,本发明首先是建立调幅策略,即,找到一串磁刺激脉冲主要的三个参数,一是串刺激时间stim_time,二是调幅上升时间am_rise_time,三是调幅下降时间am_down_time,am_rise_time+am_down_time<=stim_time,判断得到在目标设备电源调幅下降或上升时间内,输出的串磁刺激脉冲强度与刺激时间间的关系;同时,考虑到,在串磁刺激脉冲起始与结束的过程中,由于电源只负责充电,磁脉冲的触发都是主控板控制,所以电源并不知道脉冲串什么时候开始和结束,主控板通过指令控制误差过大问题,为此,本发明再预留一路串同步I/O连接到主控板;最后,考虑到,在串刺激过程中可能会出现暂停的情况,而为了继续时不影响调幅进程,本发明提高电源的独立性,即,电源不用了解目前处于什么刺激状态,只要被动的根据设置的参数按照已经定义好的规则自动充电或稳压即可。
为此,为实现上述技术构思,以及解决现有的技术方案缺陷。
如图1-2所示,作为本发明的一实施例,提出一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法,包括步骤:
第一步,通过接收导入界面输入的各节点参数,建立目标设备在连续输出一串磁刺激脉冲时所需求的电源调幅配置策略;根据获取的各节点参数从预先建立的电源调幅配置策略中选择最能体现磁刺激脉冲强度变化的主要节点参数,以作为计算目标设备在连续输一串磁刺激脉冲时电源调幅电压大小的最优参数。
基于上述技术构思,需要说明的是,构建的电源调幅配置策略为:首先,自定义在目标设备电源调幅上升时间内,连续输出的串磁刺激脉冲由强度的50%逐渐上升至强度的100%;而在目标设备电源调幅下降时间内,连续输出的串磁刺激脉冲由强度的100%逐渐下降至强度的50%,同时,在具体实施时,如果在此期间强度发生了变化,则按照新的强度乘以调幅百分比。
可以理解的是,建立电源调幅配置策略的主要依据参数为从各节点参数中最能体现磁刺激脉冲强度变化的主要节点参数:目标设备串刺激时间stim_time、电源调幅上升时间am_rise_time以及电源调幅下降时间am_down_time,其中,电源调幅上升时间am_rise_time+电源调幅下降时间am_down_time≦目标设备串刺激时间stim_time。
在本发明的一实施例中,考虑到,在串磁刺激脉冲起始与结束的过程中,由于电源只负责充电,磁脉冲的触发都是主控板控制,所以电源并不知道脉冲串什么时候开始和结束,主控板通过指令控制误差过大问题,为此,本发明再预留一路串同步I/O连接到主控板,即,提出:
本发明的第二步,构建目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制,基于获取的主要节点参数对串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源调幅电压进行计算,以对目标设备主控板输出的电源控制指令进行修正,消除主控板与电源之间的指令差异,以实现目标设备电源自适应控制电压调幅。
基于上述技术构思,需要说明的是,构建的目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制为:目标设备在连续输一串磁刺激脉冲时,主控板将串同步I/O信号置高,此时目标设备的电源检测到同步I/O信号为高电平时,认为目标设备的脉冲串开始,同时在进行脉冲输出时,主控板串同步I/O信号始终保持高电平;而当目标设备的脉冲串结束或停止时,主控板将串同步I/O信号置低,此时目标设备的电源检测到同步I/O信号为低电平时,认为目标设备的脉冲串结束,同时在无脉冲输出时,主控板串同步I/O信号始终保持低电平,以保证目标设备的电源与主控板间的快速响应。
需要说明的是,在串同步I/O信号置高时,为解决主控板是如何检测到电源,不继续(故障/暂停)以及在电源发生了故障后,在什么样的判定条件下,停止了充电控制的问题,本发明提出对充电控制的判定方式:即,当电源发生异常时,会停止充电动作并置状态位,主控板查询到电源异常,设备停止工作,状态灯亮红灯表示故障或者亮蓝灯表示预警,上位机子模块查询主控板电源状态异常时,在显示屏上提示对应异常类型及故障码。(电源异常类型包括故障和预警,故障分别有负载短路故障、辅助电源故障、IGBT热敏电阻故障、过流故障、升压超时故障、放电回路故障),当故障发生时电源停止充电且不可恢复,直至故障被解决;(预警分别为IGBT过温预警、基板过温预警,)当预警发生时电源停止充电待到预警解除后可以恢复。
作为本发明的一实施例,基于上述第一步和第二步的技术构思,在完成目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制后,对串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源调幅电压进行计算的具体方式为:
当主控板将串同步I/O信号置高,目标设备电源检测脉冲串信号后,启动定时器开始计时脉冲串进行时间,其中,
若,电源调幅上升时间am_rise_time=0,且电源调幅下降时间am_down_time=0,则,此时的目标设备电源调幅电压am_voltage=充电电压charge_voltage;
若,脉冲串进行时间stim_ing_time<电源调幅上升时间am_rise_time,则,此时的目标设备电源调幅电压am_voltage为am_voltage=充电电压charge_voltage/2*(脉冲串进行时间stim_ing_time/电源调幅上升时间am_rise_time+1);
若,目标设备串刺激时间stim_time与脉冲串进行时间stim_ing_time的差值<电源调幅下降时间am_down_tim,则,此时的目标设备电源调幅电压为am_voltage=充电电压charge_voltage/2*[(串刺激时间stim_time-脉冲串进行时间stim_ing_time)/电源调幅下降时间am_down_time+1]。
在本发明的一实施例中,考虑到在串刺激过程中可能会出现暂停的情况,而为了继续时不影响调幅进程,本发明提出需要提高电源的独立性,即,电源不用了解目前处于什么刺激状态,只要被动的根据设置的参数按照已经定义好的规则自动充电或稳压即可:其具体实施方式为:
主控板接收到导入界面输入的暂停指令时,主控板将串同步I/O信号置低,此时目标设备的电源认为目标设备的脉冲串结束,同时将脉冲串进行时间stim_ing_time清零;
直至主控板接收到导入界面输入的继续指令后,主控板将暂停时同步计时的脉冲串进行时间stim_ing_time发送至电源,同时,主控板将串同步I/O信号置高,电源基于置高的串同步I/O信号,以同步到定时器中的脉冲串进行时间stim_ing_time继续工作。
如图3-4所示,作为发明的第二方面,提出一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统,包括采集模块、主控模块、高压放电回路模块、座椅控制模块、上位机子模块以及液冷模块,其中,采集模块连接主控模块,以根据接收的目标设备导入界面输入的各节点参数进行所需求的电源调幅配置策略下发;高压放电回路模块连接主控模块,以接收主控模块下发的参数及指令控制电源给脉冲电容充电并监控电源运行状态;座椅控制模块耦接主控模块,基于接收主控模块下发的参数及指令控制座椅反转不同的角度,以达到对用户刺激部位精确的刺激效果;上位机子模块包括人机交互模块以及输入端与人机交互模块连接、且输出端与主控模块连接的核心板,用于编辑目标设备输出的参数,以对主控板下发开始、结束指令,并同步对目标设备的刺激状态进行可视化;液冷模块连接核心板,用于对目标设备的刺激线圈和主机进行降温,防止温度过高对刺激对象和设备造成损伤。
基于上述技术构思,需要说明的是,在具体实施时,高压放电回路模块由依次连接的升压电源电路、脉冲电容以及刺激线圈组成,其中,刺激线圈采用大圆线圈或盆底线圈或8字线圈或锥形线圈或椭圆线圈或小圆线圈或腹部线圈或臀部线圈;而,主控模块通过电源控制电路连接升压电源电路,电源控制电路输出PWM信号,以驱动升压电源电路。
如图5所示,电源控制电路包括双路PWM控制器U2(型号为UC3525)、双通道低侧栅极驱动器U3(型号为UCC27324)、双路比较器U1(型号为LM393)、单精度计时器U4(型号为NE555)以及接口JP1(可包含用于实现自主调幅功能的RS485接口、串同步I/O、电压反馈信号以及升压电路驱动信号等接口)。
需要说明的是,PWM控制器U2引脚6串联一电阻R1后接地,引脚5同时连接电容C1的第一端以及电阻R6的第一端;电容C1的第二端同时连接PWM控制器U2引脚1、电阻R4的第一端、电容C7的第一端后,再接地,电阻R4的第二端同时连接PWM控制器U2的引脚2、电阻R5的第一端、电容C7的第二端、电压比较器U1B的同相输入端以及电压比较器U1A的反相输入端;PWM控制器U2的VCC引脚15连接PWM控制器U2引脚13后再串联一电容C2接地,且PWM控制器U2的VCC引脚15同时连接+15V电压;PWM控制器U2的REF输出引脚16依次串联电阻R5、串联电阻R4后接地;PWM控制器U2的引脚7连接电阻R6的第二端;PWM控制器U2的引脚8同时连接电压比较器U1B的输出端、电压比较器U1A的输出端以及电阻R8的第一端;电阻R8的第二端依次串联一电容C11、一电阻R16后接入电压比较器U1A的同相输入端;PWM控制器U2的引脚14和引脚11分别连接双通道低侧栅极驱动器U3的引脚2和引脚4;
双通道低侧栅极驱动器U3的GND引脚3同时连接电容C4的第二端、钳位二极管D2的正极以及钳位二极管D1的正极后接地;双通道低侧栅极驱动器U3的引脚5连接钳位二极管D2的负极后,再串联电阻R13和R14接地;双通道低侧栅极驱动器U3的引脚7连接钳位二极管D1的负极后,再串联电阻R9和R10接地;双通道低侧栅极驱动器U3的VDD引脚6连接+15V电压后,再连接电容C4接入GND引脚3;
接口JP1为目标设备的控制部分与升压部分的接口,且其引脚8连接电压比较器U1B的反相输入端后接地;其引脚12同时连接钳位二极管D3、电阻R15第一端、电阻R12第一端,电阻R12第二端连接单精度计时器U4的引脚3,用于实现电源控制电路的自主调幅功能;
单精度计时器U4的引脚7同时连接电阻R17的第二端以及电阻R11的第一端,电阻R17的第一端同时连接单精度计时器U4的VCC引脚8、电容C16的第一端、电阻R19的第一端以及接口JP1的引脚20,电容C16的第二端接地,电阻R11的第二端连接单精度计时器U4的引脚6后,再连接电容C14接地;单精度计时器U4的引脚4连接电阻R19的第二端后,再连接晶体管Q1后接地,用于输出一定频率的信号以驱动电源输出回路上的电子开关。
基于上述技术构思,由于U2(UC3525)是一款双路PWM控制器,该控制器输出两路PWM信号,配合双通道低侧栅极驱动器U3(UCC27324),以驱动升压电路,该驱动电路具有电流限制、死区控制以及软启动功能,而由于U1(LM393)是一款双路比较器,一方面对电源输出电压进行比较,实现硬件过压保护,提高电源安全性,另一方面可以通过软件控制比较器的输出,实现精准的输出电压控制,同时,由于U4(NE555)是一款经典的单精度计时器,本应用中NE555工作于单稳态,输出一定频率的信号以驱动电源输出回路上的电子开关,由于JP1是控制部分与升压部分的接口,因此,其在具体实施时,可包含用于实现自主调幅功能的RS485接口、串同步I/O、电压反馈信号以及升压电路驱动信号等。
如图6所示,升压电源电路包括由IGBT管Q5、Q6、Q9以及Q10组成的全桥电路;分别与全桥电路耦接的驱动变压器T1、T2;与全桥电路耦接的升压变压器T3;与升压变压器T3耦接的驱动变压器T4、IGBT管Q7以及IGBT管Q8;分别与驱动变压器T1、T2、升压变压器T3以及驱动变压器T4耦接的接口JP3。
可以理解的是,全桥电路经驱动变压器T1、T2驱动,输出的电压经升压变压器T3进行升压后,再经全波整流电路以及输出电容,输出直流高压;驱动变压器T4驱动IGBT管Q7以及IGBT管Q8,以控制电源输出回路的通断;接口JP3为目标设备电源与主控板的接口,用于实现升压电源电路的自主调幅功能。
基于上述技术构思,本发明在具体实施时,Q5、Q6、Q9、Q10可均采用600V、40A的IGBT管;Q7、Q8可均采用1350V、40A的IGBT管,由于接口JP3为目标设备电源与主控板的接口,因此,其可以采用实现自主调幅功能的RS485接口、串同步I/O等。
基于此,可以理解的是,本发明通过提出配置电源调幅配置策略的方式,得到在目标设备电源调幅下降或上升时间内,输出的串磁刺激脉冲强度与刺激时间间的关系后,再通过计算目标设备在连续输一串磁刺激脉冲时电源调幅电压大小的最优参数的方式,对目标设备主控板输出的电源控制指令进行修正,消除主控板与电源之间的指令差异,从而实现目标设备电源自适应控制电压调幅,使得本发明具备响应快、指令精度高的优点。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容,本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下,对上述实施例进行多种变形和修改,而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
通过接收导入界面输入的各节点参数,建立目标设备在连续输出一串磁刺激脉冲时所需求的电源调幅配置策略;
根据获取的各节点参数从预先建立的电源调幅配置策略中选择最能体现所述磁刺激脉冲强度变化的主要节点参数,以作为计算目标设备在连续输出一串磁刺激脉冲时电源调幅电压大小的最优参数;
构建目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制,基于获取的主要节点参数对所述串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源调幅电压进行计算,以对目标设备主控板输出的电源控制指令进行修正,消除主控板与电源之间的指令差异,以实现目标设备电源自适应控制电压调幅;其中,
构建的目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制为:
目标设备在连续输出一串磁刺激脉冲时,主控板将串同步I/O信号置高,此时目标设备的电源检测到同步I/O信号为高电平时,认为目标设备的脉冲串开始,同时在进行脉冲输出时,主控板串同步I/O信号始终保持高电平;而
当目标设备的脉冲串结束或停止时,主控板将串同步I/O信号置低,此时目标设备的电源检测到同步I/O信号为低电平时,认为目标设备的脉冲串结束,同时在无脉冲串输出时,主控板串同步I/O信号始终保持低电平,以保证目标设备的电源与主控板间的快速响应;
在完成目标设备电源与主控板间的串同步I/O通信机制后,对所述串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源调幅电压进行计算的具体方式为:
当主控板将串同步I/O信号置高,目标设备电源检测脉冲串信号后,启动定时器开始计时脉冲串进行时间,其中,
若,电源调幅上升时间am_rise_time=0,且电源调幅下降时间am_down_time=0,则,此时的目标设备电源调幅电压am_voltage = 充电电压charge_voltage;
若,脉冲串进行时间stim_ing_time < 电源调幅上升时间am_rise_time,则,此时的目标设备电源调幅电压am_voltage为
am_voltage=充电电压charge_voltage /2 * ( 脉冲串进行时间stim_ing_time /电源调幅上升时间am_rise_time + 1 );
若,目标设备串刺激时间stim_time与脉冲串进行时间stim_ing_time 的差值<电源调幅下降时间am_down_tim,则,此时的目标设备电源调幅电压为
am_voltage = 充电电压charge_voltage/2 * [ ( 串刺激时间stim_time - 脉冲串进行时间stim_ing_time ) / 电源调幅下降时间am_down_time + 1 ]。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法,其特征在于:
构建的电源调幅配置策略为;
自定义在目标设备电源调幅上升时间内,连续输出的串磁刺激脉冲由强度的50%逐渐上升至强度的100%;而
在目标设备电源调幅下降时间内,连续输出的串磁刺激脉冲由强度的100%逐渐下降至强度的50%;
所述主要节点参数包括目标设备串刺激时间stim_time、电源调幅上升时间am_rise_time以及电源调幅下降时间am_down_time,其中,所述电源调幅上升时间am_rise_time +电源调幅下降时间am_down_time ≦目标设备串刺激时间stim_time。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法,其特征在于:
在对所述串同步I/O通信机制在输出不同串同步I/O信号时的目标设备电源进行电压调幅过程中,还需要对目标设备刺激过程中出现的暂停情况进行预处理,以避免目标设备电源调幅进程受到影响,其具体处理方式为:
主控板接收到导入界面输入的暂停指令时,主控板将串同步I/O信号置低,此时目标设备的电源认为目标设备的脉冲串结束,同时将脉冲串进行时间stim_ing_time清零;
直至主控板接收到导入界面输入的继续指令后,主控板将暂停时同步计时的脉冲串进行时间stim_ing_time发送至电源,同时,主控板将串同步I/O信号置高,电源基于置高的串同步I/O信号,以同步到定时器中的脉冲串进行时间stim_ing_time继续工作。
4.一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统,基于权利要求1-3任一项所述的脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制方法,其特征在于:包括
采集模块、主控模块、高压放电回路模块以及座椅控制模块,其中,
所述采集模块连接主控模块,以根据接收的目标设备导入界面输入的各节点参数进行所需求的电源调幅配置策略下发;
所述高压放电回路模块连接主控模块,以接收主控模块下发的参数及指令控制电源给脉冲电容充电并监控电源运行状态;
所述座椅控制模块耦接主控模块,基于接收的主控模块下发的参数及指令控制座椅反转不同的角度,以达到对用户刺激部位精确的刺激效果。
5.根据权利要求4所述的一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统,其特征在于:
还包括上位机子模块以及液冷模块,其中,
所述上位机子模块包括人机交互模块以及输入端与所述人机交互模块连接、且输出端与主控模块连接的核心板,用于编辑目标设备输出的参数,以对主控板下发开始、结束指令,并同步对目标设备的刺激状态进行可视化;
所述液冷模块连接核心板,用于对目标设备进行降温。
6.根据权利要求4所述的一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统,其特征在于:所述高压放电回路模块由依次连接的升压电源电路、脉冲电容以及刺激线圈组成,其中,
所述刺激线圈采用圆形线圈或盆底线圈或8字形线圈或锥形线圈或椭圆形线圈或腹部线圈或臀部线圈;
所述主控模块通过电源控制电路连接升压电源电路,电源控制电路输出PWM信号,以驱动升压电源电路。
7.根据权利要求6所述的一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统,其特征在于:所述电源控制电路包括PWM控制器U2、双通道低侧栅极驱动器U3、双路比较器U1、单精度计时器U4以及接口JP1,其中,
所述PWM控制器U2引脚6串联一电阻R1后接地,引脚5同时连接电容C1的第一端以及电阻R6的第一端;电容C1的第二端同时连接PWM控制器U2引脚1、电阻R4的第一端、电容C7的第一端后,再接地,电阻R4的第二端同时连接PWM控制器U2的引脚2、电阻R5的第一端、电容C7的第二端、电压比较器U1B的同相输入端以及电压比较器U1A的反相输入端;PWM控制器U2的VCC引脚15连接PWM控制器U2引脚13后再串联一电容C2接地,且PWM控制器U2的VCC引脚15同时连接+15V电压;PWM控制器U2的REF输出引脚16依次串联电阻R5、串联电阻R4后接地;PWM控制器U2的引脚7连接电阻R6的第二端;PWM控制器U2的引脚8同时连接电压比较器U1B的输出端、电压比较器U1A的输出端以及电阻R8的第一端;电阻R8的第二端依次串联一电容C11、一电阻R16后接入电压比较器U1A的同相输入端;所述PWM控制器U2的引脚14和引脚11分别连接双通道低侧栅极驱动器U3的引脚2和引脚4;
所述双通道低侧栅极驱动器U3的GND引脚3同时连接电容C4的第二端、钳位二极管D2的正极以及钳位二极管D1的正极后接地;双通道低侧栅极驱动器U3的引脚5连接钳位二极管D2的负极后,再串联电阻R13和R14接地;双通道低侧栅极驱动器U3的引脚7连接钳位二极管D1的负极后,再串联电阻R9和R10接地;双通道低侧栅极驱动器U3的VDD引脚6连接+15V电压后,再连接电容C4接入GND引脚3;
所述接口JP1为目标设备的控制部分与升压部分的接口,且其引脚8连接电压比较器U1B的反相输入端后接地;其引脚12同时连接钳位二极管D3、电阻R15第一端、电阻R12第一端,电阻R12第二端连接单精度计时器U4的引脚3,用于实现电源控制电路的自主调幅功能;
所述单精度计时器U4的引脚7同时连接电阻R17的第二端以及电阻R11的第一端,电阻R17的第一端同时连接单精度计时器U4的VCC引脚8、电容C16的第一端、电阻R19的第一端以及接口JP1的引脚20,电容C16的第二端接地,电阻R11的第二端连接单精度计时器U4的引脚6后,再连接电容C14接地;单精度计时器U4的引脚4连接电阻R19的第二端后,再连接晶体管Q1后接地,用于输出一定频率的信号以驱动电源输出回路上的电子开关;
PWM控制器U2的型号为:UC3525;
双通道低侧栅极驱动器U3的型号为UCC27324;
单精度计时器U4的型号为:NE555。
8.根据权利要求6所述的一种脉冲磁刺激仪的可调幅电源控制系统,其特征在于:所述升压电源电路包括
由IGBT管Q5、Q6、Q9以及Q10组成的全桥电路;
分别与所述全桥电路耦接的驱动变压器T1、T2;
与所述全桥电路耦接的升压变压器T3;
与所述升压变压器T3耦接的驱动变压器T4、IGBT管Q7以及IGBT管Q8;
分别与驱动变压器T1、T2、升压变压器T3以及驱动变压器T4耦接的接口JP3,
其中,
所述全桥电路经驱动变压器T1、T2驱动,输出的电压经升压变压器T3进行升压后,再经全波整流电路以及输出电容,输出直流高压;
所述驱动变压器T4驱动IGBT管Q7以及IGBT管Q8,以控制电源输出回路的通断;
所述接口JP3为目标设备电源与主控板的接口,用于实现升压电源电路的自主调幅功能。
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