CN116250911A - 蒸汽消融设备及其蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蒸汽消融装置及其蒸汽发生装置，包括线圈、电极、驱动电极运动以调节线圈接入其所在电路的有效长度的电机及控制电路，控制电路包括控制器及采样电路，采样电路包括温度采样电路、电压采样电路和电流采样电路，液体在线圈中被加热转换成蒸汽；温度采样电路采集线圈的当前温度发送给控制器，控制器根据当前温度及线圈温度与线圈阻值变化的对应关系，确定所述线圈的目标阻值；电压采样电路和电流采样电路分别采集线圈的当前工作电压和当前工作电流发送给控制器，控制器根据当前工作电压和当前工作电流确定线圈的当前阻值，根据当前阻值与目标阻值的差值，控制电机转动而驱动电极运动至目标位置，调节有效长度以与目标阻值对应。

Description

蒸汽消融设备及其蒸汽发生装置

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种蒸汽消融设备及其蒸汽发生装置。

背景技术

支气管镜热蒸汽发生器是通过将纯化水转换成热蒸汽进行消融的一种发生装置，将其产生的热蒸汽导到消融导管，再搭乘支气管镜到达过度膨胀的患病肺部气道和软组织等病灶区域进行热消融。目前，医生可根据患者的严重程度来对支气管镜热蒸汽发生器设置消融的时间(释放的能量的大小)，从而来达到消融效果。

然而，由于在加热线圈的过程中存在部分能量的损失，导致医生设置的释放的能量大小与线圈蒸汽口喷出的能量大小之间容易存在着偏差值。而且，在支气管镜热蒸汽发生器通过将纯化水转换成热蒸汽的过程中，随着温度的升高线圈的阻值不可避免的升高，阻值升高，实际的输出功率下降，从而阻值的变化影响热蒸汽形成的效果，一定程度地影响消融效果。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明提供一种能够保持线圈的输出功率稳定、有效减少偏差以提升消融效果的蒸汽消融设备及其蒸汽发生装置。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种蒸汽发生装置，包括内部呈中空状的线圈、与所述线圈电连接的电极、驱动所述电极运动以调节所述线圈接入其所在电路的有效长度的电机及控制所述电机工作的控制电路，所述控制电路包括控制器及连接于所述控制器和所述线圈之间的采样电路，所述采样电路包括温度采样电路、电压采样电路和电流采样电路，液体在所述线圈中被加热转换成蒸汽；所述温度采样电路采集所述线圈的当前温度发送给所述控制器，所述控制器根据所述当前温度及线圈温度与线圈阻值变化的对应关系，确定所述线圈的目标阻值；所述电压采样电路和所述电流采样电路分别采集所述线圈的当前工作电压和当前工作电流发送给所述控制器，所述控制器根据所述当前工作电压和所述当前工作电流确定所述线圈的当前阻值，根据所述当前阻值与所述目标阻值的差值，控制所述电机转动而驱动所述电极运动至目标位置，调节所述有效长度以与所述目标阻值对应。

一种蒸汽消融设备，包括本申请任一实施例提供的蒸汽发生装置、与所述蒸汽发生装置中所述线圈的输入口连通的灌注装置及与所述线圈的输出口连通的消融导管。

本发明实施例提供的蒸汽消融设备及其蒸汽发生装置，通过温度采样电路采集线圈的当前温度发送给控制器，由控制器确定出线圈的目标阻值，通过电压采样电路和电流采样电路采集线圈的当前工作电压和当前工作电流发送给控制器，由控制器确定出线圈的当前阻值，根据线圈的当前阻值与目标阻值的差值控制电极运动，以调节线圈接入其所在电路的有效长度，从而调节线圈接入其所在电路的阻抗，保持线圈输出功率稳定，如此，液体在所述线圈中被加热转换成蒸汽的过程中，线圈蒸汽口喷出的能量大小可以始终保持与医生设置的释放的能量大小之间保持一致性，确保持续的消融效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为已知的蒸汽消融设备的示意图；

图2为一实施例中蒸汽发生装置的示意图；

图3为一实施例中蒸汽发生装置的控制原理图；

图4为一实施例中主控芯片的电路示意图；

图5为一实施例中调试电路的电路示意图；

图6为一实施例中电源转换电路的电路示意图；

图7为一实施例中电压控制电路的电路示意图；

图8为一实施例中电机驱动电路的电路示意图；

图9为一实施例中环境温度检测电路的电路示意图；

图10为一实施例中电源反馈电路的防静电电路的部分示意图；

图11为一实施例中电源反馈电路的防静电电路排针部分的电路示意图；

图12为一实施例中按键控制电路的电路示意图；

图13为一实施例中电压采样电路的电路示意图；

图14为一实施例中电流采样电路的电路示意图；

图15为一实施例中第一温度采样电路的电路示意图；

图16为一实施例中第二温度采样电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

蒸汽消融术是一项新兴的无植入的支气管内镜介入技术，它通过气管镜将蒸汽导管送入高分辨CT识别的靶肺组织，释放预定计量的高温水蒸气产生热反应作用于患者靶肺区组织，引起局部肺组织发生急性炎症反应及损伤修复，产生肺组织纤维化和瘢痕修复，或者形成肺不张而达到肺减容的目的。请参阅图1，目前已知的蒸汽消融设备10主要包括依次连接的灌注装置11、蒸汽发生装置12、消融导管13及接头主体14，其中接头主体14接通外界气源，气体通过消融导管13进入膨胀气囊，使得膨胀气囊扩张，以抵持病灶处的气管内壁，蒸汽发生装置12通过消融导管13从接头主体14接入并穿过膨胀气囊，通过消融导管13向病灶处输出蒸汽。灌注装置11用于向蒸汽发生装置12的线圈内灌注用于形成蒸汽的液体，以保持蒸汽发生装置形成蒸汽的连续性。

蒸汽发生装置中线圈将水转换成蒸汽的过程中，加热线圈达到的最高温度可为250摄氏度，本申请发明人在研究中发现，每加热升高100摄氏度时，引起线圈阻值变化约35毫欧姆左右。为了解决线圈阻值变化影响线圈蒸汽口喷出的能量的损失，保证输出的发热功率恒定，本发明实施例提供可自动调节线圈接入电路中的有效阻抗，保持线圈输出功率恒定，使得线圈蒸汽口喷出的能量大小可以始终保持与医生设置的释放的能量大小之间的一致性，确保持续的消融效果的蒸汽发生装置及包括该蒸汽发生装置的蒸汽消融设备。

请结合参阅图2和图3，本发明实施例提供一种蒸汽发生装置，包括内部呈中空状的线圈120、与所述线圈120电连接的电极121、驱动所述电极121运动以调节所述线圈120接入其所在电路的有效长度的电机及控制所述电机123工作的控制电路，所述控制电路包括控制器20及连接于所述控制器20和所述线圈120之间的采样电路，所述采样电路包括温度采样电路24、电压采样电路23和电流采样电路25，液体在所述线圈120中被加热转换成蒸汽；所述温度采样电路24采集所述线圈120的当前温度发送给所述控制器20，所述控制器20根据所述当前温度及线圈温度与线圈阻值变化的对应关系，确定所述线圈120的目标阻值；所述电压采样电路23和所述电流采样电路25分别采集所述线圈120的当前工作电压和当前工作电流发送给所述控制器20，所述控制器20根据所述当前工作电压和所述当前工作电流确定所述线圈120的当前阻值，根据所述当前阻值与所述目标阻值的差值，控制所述电机123转动而驱动所述电极121运动至目标位置，调节所述有效长度以与所述目标阻值对应。

上述实施例中，蒸汽发生装置通过温度采样电路24采集线圈120的当前温度发送给控制器20，由控制器20确定出线圈120的目标阻值，通过电压采样电路23和电流采样电路25采集线圈120的当前工作电压和当前工作电流发送给控制器20，由控制器20确定出线圈120的当前阻值，根据线圈120的当前阻值与目标阻值的差值控制电极121运动，以调节线圈121接入其所在电路的有效长度，从而调节线圈121接入其所在电路的阻抗，保持线圈120输出功率稳定，如此，液体在所述线圈120中被加热转换成蒸汽的过程中，线圈蒸汽口喷出的能量大小可以始终保持与设置的释放的能量大小之间保持一致性，确保持续的消融效果。

其中，电极121通过电极夹片122与丝杆124连接，丝杆124与电机123的输出轴连接，电极夹片122将电极121夹持固定于丝杆124上，电机123的输出轴转动可驱动电极夹片122沿丝杆124的长度延伸方向移动，电极夹片122带动电极121移动从而可以调节电极121与线圈120上的不同位置接触，如此，线圈120可形成为滑动变阻器，与线圈120连接的电极121作为滑动变阻器的滑动部，电机123驱动电极夹臂122带动电极121顺沿线圈120的长度方向上运动，实现滑动部在滑动变阻器上的滑动，以改变滑动变阻器的电阻值。电机优选可以采用步进电机，步进电机协同丝杆控制改变电极在线圈上的位置，可以实现对线圈接入其所在电路中的有效长度进行精确地控制，相应实现对线圈接入其所在电路中的阻抗值进行精确地控制。

在一些实施例中，请参阅图4至图6，所述控制器包括主控芯片U1、与所述主控芯片U1连接的调试电路及电源转换电路，所述调试电路包括JTAG接口芯片J1、分别将所述JTAG接口芯片的测试复位端、测试数据串行输入端、测试模式选择端、测试数据串行输出端、测试时钟端、复位信号端、测试时钟返回信号端的多个电阻、将所述多个电阻连接至电极地的肖特基二极管及与所述JTAG接口芯片J1的电源输入端连接的滤波电容；所述电源转换电路包括稳压电源芯片U2、分别将所述稳压电源芯片U2的第一电源输入端和第二电源输入端与电极地连接的滤波电容、及将所述稳压电源芯片U2的输出端与电极地连接的电解电容。

其中，主控芯片U1采用微控制器MCU，主控芯片U1与其它电路之间进行控制和反馈。主控芯片U1可以通过SPI通信交互控制电机驱动，进而控制电机123驱动电极121进行相应运动。电机123运动控制线圈120的加热程度，对线圈120进行温度采样，当采样测得的线圈120温度处于预先设定的合适范围时，主控芯片U1控制输出一定的电压提供给线圈120，以维持线圈120的正常工作状态。开启线圈120的电压采样、电流采样，将采样得到的数据反馈给主控芯片U1，再计算出接入线圈120的电阻大小，继而将得到的电阻值与设定的标准阈值相比，再去控制电机123运动或者急停。所述调试电路与主控芯片U1相连，在时钟正常的情况下，调试电路通过Debug接口，可以访问主控芯片U1来下载程序用以调试。电源转换电路是用于给主控芯片U1提供3.3V电压，保证主控芯片U1的正常运行。

作为一种可选的具体示例，主控芯片U1采用型号为STM32F103RxT6的32位ARM微控制器。主控芯片U1的脚15用于反馈开关电源的状态，确保使开关电源保持持续输出状态，脚20、21、22、23四路为SPI的通信接口与电机进行交互通信，脚41、42、43、44分别连接四路状态灯，通过LED1～4来反映是否故障的状态。脚45输出电源状况。脚46、49、50是由调试电路的信号输入到主控芯片U1，脚55、56输出信号连接到调试电路。脚26、27、61、62分别由按键间接控制电机的启停、正转、反转、加速四个功能，将按键输出的命令反馈到主控芯片U1，再控制电机进行相应的运动。脚58、59为一路I2C通信接口，与电压采样电路23相连，通过I2C读取电压值。脚29、30为另一路I2C通信接口，与温度采样电路24相连，用以传输温度信号。脚35、36为故障信号的输入，用来控制脚34输出并控制步进电机如何工作的功能，若处于故障状态时，使电机驱动实现急停；正常情况下，正常驱动电机进行正反转。脚32、48、64、19表示的器件内部工作电压。脚12、31、47、18、63表示接地端电压。脚13为模拟信号输入正极。脚8为线圈的电压采样信号的反馈输入端。脚9为线圈的电流采样信号的反馈输入端。脚10为温度采样信号的反馈输入端。脚11是在线圈温度采样、电压采样、电流采样的采样电路一旦出现异常时，反馈回主控芯片，控制立刻急停电机的情况。脚24输入电流异常状态信号。脚25为温度异常状态的信号输入端。脚25、37、39、40、51、52、53均为电源反馈相关引脚。其中，脚25输入电源管理时钟信号，并通过脚37输出电源管理数据信号。脚39输入风扇异常状态信号。脚40、51、52、53四路均输入电源状态是否良好的信号。脚34用于实现控制步进电机工作的功能，脚34连接N沟道晶体管Q1，电阻R18、R19。晶体管Q1的栅极连接主控芯片的脚34，漏极连接至5V电源，源极连接一个信号电机驱动电路以及一个电阻R19接至电极地，在栅极和源极之间连接一个电阻R18。当晶体管Q1处于导通状态时，即满足晶体管Q1的栅极电压比漏极的电压大10V以上时，栅极才能准确输出驱动信号，控制电机急停；当晶体管Q1处于截止状态时，不输出信号到电机驱动电路中。

调试电路包括JTAG接口芯片J1，电阻R3～R10，电容C13、C14，肖特基二极管U3、U4。调试电路对主控芯片U1内部起下载程序的作用，JTAG接口芯片J1的脚1、2接3.3V电源，分别串联电容C13、C14接至电极地。脚3为测试复位端，串联一个电阻R5，将输出信号接至主控芯片的脚5、6用以调试。脚5为测试数据串行输入端，串联一个电阻R6，将输出信号接至主控芯片的脚50用以调试。脚7为测试模式选择端，串联一个电阻R7，并输出信号接至主控芯片的脚46用以调试。脚9为测试时钟端，串联一个电阻R8，并输出信号接至主控芯片的脚49用以调试。脚13为测试数据串行输出端，串联一个电阻R9，并输出信号接至主控芯片的脚55用以调试。脚15为复位信号端，串联一个电阻R10，并输出信号接至主控芯片的脚7用以复位。脚11为测试时钟返回信号端，脚17串联一个电阻R3接至地，脚19串联一个电阻R4接至地。其中脚3、5、7、9、13、15经过二极管U3和U4，即各串联一个二极管接至地。其中，电阻R3～R10以及肖特基二极管U3、U4起防止反冲电流的作用，滤波电容C13、C14起到滤波的作用。

电源转换电路用于将5V电压转3.3V电压，包括稳压电源芯片U2，电容C5、C6，电解电容E4。稳压电源芯片U2采用型号为LM3940IMP-3.3电源芯片。其中，电源转换电路的作用是为了给主控芯片U1供电。稳压电源芯片U2的脚1接至5V电源电压，脚3接至3.3V，脚2、4接电极地，在5V电源电压和地之间连接一个滤波电容C5，在3.3V与地之间接一个滤波电容C6，其中滤波电容C5、C6起滤波的作用，输出端与电极地之间连一个电解电容E4，电解电容E4起滤波和储能的作用。

在一些实施例中，所述控制电路还包括连接于所述控制器20与所述线圈120之间的电压控制电路22，所述控制器20根据所述当前温度符合预设温度范围时，控制所述电压控制电路22输出指定大小的电压值给所述线圈120。预设温度范围是指根据线圈正常工作所需的温度范围而预先设定的，在检测到线圈120的当前温度符合预设温度范围时，控制器20控制电压控制电路22输出指定大小的电压值给线圈120，以加热线圈120将液体转化为蒸汽，在当前温度超出预设温度范围时，控制器20控制电压控制电路22停止向线圈120提供电能。可选的，请结合参阅图7，电压控制电路22包括光耦隔离电路221、MOS开关电路222、连接于所述光耦隔离电路221和所述MOS开关电路222之间的MOS驱动电路223及连接于所述光耦隔离电路221和所述控制器20之间的升压电路224，所述升压电路224将所述控制器20的输出电压转换成所述光耦隔离电路221的工作电压，所述光耦隔离电路221将控制电路中电源输入部分和驱动部分隔离，所述MOS驱动电路222驱动所述MOS开关电路223中MOS管导通或截止，以调节所述电压控制电路22向所述线圈120输出指定大小的电压值。

其中，所述升压电路224包括升压芯片U9、将所述升压芯片U9的正极输入端Vin+与电极地GND连接的第一电容C30、将所述正极输入端Vin+和正极输出端Vout+连接的第二电容C26、将负极输入端Vin-与负极输出端Vout-连接的第三电容C27、将所述正极输出端Vout+和所述负极输出端Vout-连接的第四电容C29、将输入端电源与电极地连接的第五电容C31及将输出端电源与电极端连接的第六电容C28，所述第一电容C30、第五电容C31和第六电容C28用于滤波，所述第二电容C26、第三电容C27用于防止差模干扰，所述第四电容C29用于防高频干扰。所述光耦隔离电路221包括光耦隔离芯片U7、漏极与所述光耦隔离芯片U7的负载负极端连接的场效应管Q4、将所述场效应管Q4的栅极和源极连接的分压电阻R21、将所述光耦隔离芯U7片的负载正极端与所述升压电路224连接的钳位电阻R20及将所述光耦隔离芯片U7的电源输入端与隔离地IS0_GND连接的隔离电容C23，所述光耦隔离芯片U7的输出端与所述MOS驱动电路222连接，所述隔离电容C23起滤波作用，所述场效应管Q4的栅极和源极之间的电压差超过预设值时，所述场效应管Q4导通，所述分压电阻R21用于减小所述电压差以提升所述场效应管的抗干扰力。所述MOS驱动电路222包括MOS驱动芯片U8，所述MOS开关电路223包括与所述MOS驱动芯片U8的两路信号输出端分别连接的第一场效应管Q2和第二场效应管Q3、分别连接于所述第一场效应管Q2和第二场效应管Q3的源极和漏极之间的保护电路、分别与所述第一场效应管Q2和第二场效应管Q3的源极连接的共模电感L3以及连接于一路所述信号输出端和电极地之间的电阻器R90，所述保护电路包括串联连接于所述源极和漏极之间的保护电容C24(C25)和限流电阻R24(R24)及与所述保护电阻R24(R25)并联连接的二极管D6(D7)，所述保护电路对所述第一场效应管Q2和第二场效应管Q3截止时起防止高压损坏作用，所述共模电感L3起滤除共模电压干扰的作用，所述电阻器R90起电压采样作用。

作为一种可选的具体示例，电压控制电路22起到调节电压，主要由5V小电压来控制外界提供10V～30V范围内的电压的开通与关断的功能。光耦隔离电路221用于隔离电路中的控制部分和驱动部分，使得控制电路部分与驱动电路部分相互隔离，互不干扰，避免若驱动电路烧坏，也不会影响到控制电路损坏。光耦隔离电路221包括光耦隔离芯片U7，电阻R20、R21，晶体管Q4以及电容C23。光耦隔离芯片U7采用型号为TLP715的隔离芯片。晶体管Q4的漏极接至光耦隔离芯片U7的脚3，晶体管Q4的栅极和源极之间连一个电阻R21，光耦隔离芯片U7的脚1串联一个电阻R20接至5V的电压。光耦隔离芯片U7的脚6接隔离电压5V以及一个电容C23接至隔离地。光耦隔离芯片U7作为光耦隔离器，起隔离输入信号和输出信号的作用，让其不会受到彼此的干扰。电阻R20为钳位电阻，起到钳位的作用。电阻R21是当栅极和源极之间有电压差达到一定程度的时候，晶体管Q4就会导通，电阻R21可以在一定程度上减小栅极和源极之间的电压，可以增加晶体管的抗干扰能力。电容C23起到滤波的作用。

MOS驱动电路222实现以5V的小电压控制大电压(10V～30V范围内)的开通与关断。其中，MOS驱动电路包括MOS驱动芯片U8，排针J4、J5，晶体管Q2、Q3，电阻R22～25，电容C24、C25，二极管D6、D7。MOS管驱动芯片U8可采用型号为HT0440的双高压隔离MOS驱动器芯片，当逻辑输入A和B处于逻辑高时，MOS管驱动芯片U8的输出端VOUTA和VOUTB产生两个独立的直流隔离电压分别接至MOS开关电路。使用MOS开关电路中晶体管相当于继电器，具有无需接触控制的优势。第一场效应管Q2控制高端，第二场效应管Q3控制低端。若Q2、Q3导通时，电路形成通路，外部电压输出电压来加热线圈，若Q2、Q3截止时，电路断开，即MOS管驱动芯片U8输出的电压来控制Q2、Q3构成电路的导通和断开，起到开关作用。MOS管驱动芯片U8的脚1(A)，脚8(B)共同连接光耦隔离芯片U7的输出端脚5，脚2(CLK)和脚7(GND)共同接至隔离地。MOS管驱动芯片U8的输出接至MOS开关电路，其中包括第一场效应管Q2和第二场效应管Q3，电阻R22～25，二极管R24、R25，电容C24、C25。MOS管驱动芯片U8的输出VOUTA信号通过脚3、4输出，MOS管驱动芯片U8的脚4(VOUTA+)串联一个电阻R22接至第一场效应管Q2的脚1。第一场效应管Q2的脚4连接电容C24一端，电容C24连接一个电阻R24接至第一场效应管Q2的脚2、3、5、6、7，一个二极管D6与电阻R24并联，二极管D6的输入端与第一场效应管Q2的脚2、3、5、6、7相连，由电容C24、电阻R24、二极管D6构成第一场效应管Q2导通时的保护电路，起到滤波以及防止线圈反冲的作用。MOS管驱动芯片U8的脚3(VOUTA-)与第一场效应管Q2的脚2、电阻R24的输出端、二极管D6的输入端，接至共模电感L3的脚1。排针J4连接在共模电感L3的脚3、4两端。MOS管驱动芯片U8的输出VOUTB信号通过脚5、6输出，MOS管驱动芯片U8的脚5(VOUTB+)串联一个电阻R23接至第二场效应管Q3的脚1。第二场效应管Q3的脚4连接电容C25一端和共模电感L3的脚2，电容C25连接一个电阻R25接至第二场效应管Q3的脚2、3、5、6、7，一个二极管D7与电阻R25并联，二极管D7的输入端与第二场效应管Q3的脚2、3、5、6、7相连，由电容C25、电阻R25、二极管D7构成第二场效应管Q3导通时的保护电路，起到滤波以及防止线圈反冲的作用。MOS管驱动芯片U8的脚6(VOUTB-)接至电阻器R90的脚I1，再通过V1引脚输出当前电流(Current Measure)信号接至电流采样电路的电压放大电路中，电阻器R90的脚V2接地，脚I2接地和接J5的脚2。线圈接在排针J4，分别对线圈两端电压进行电压数据的采样，排针J4的脚1采样数据编号为Vn，排针J4的脚2采样数据编号为Vp，然后将线圈两端的电压接至电压采集电路的电压缩小电路中。其中，电阻R22、R23为限流限压电阻，起防止电流电压过高的作用，保证MOS开关电路中晶体管正常工作的作用。共模电感L3起滤除共模电压干扰的作用。电阻器R90起电压采样的作用。排针J5提供外部电源，即提供范围为10～30V的电压。

升压电路224包括升压芯片U9、电容C26～31。升压电路将3.3V电压升高电压到5V电压，用于给U7芯片提供电源，连接至U7的脚6(VDD)。升压芯片U9可采用型号为R1S-3.305的电源芯片，起到隔离作用，使输入端与输出端互不干扰。升压芯片U9的脚2(Vin+)由3.3V电压输入，输入端连接一个电容C30接至地。脚2与脚5之间连接一个电容C26。3.3V电压与地之间连接一个电容C28。升压芯片U9的脚1负极输入端接至电极地。脚4与脚1之间连接一个电容C27。脚4(Vout-)与脚5(Vout+)之间连一个电容C29，由于升压芯片U9中集成有斩波电路，通过电感能将能量累积起来，在处于正常情况下时，电流会降低。在隔离5V电压和隔离地之间连一个电容C31。其中，电容C30起到滤波的作用，电容C26、C27为安规电容，防止3.3V和5V之间的差模干扰，以及防护人身安全。电容C28、C31起到滤波的作用。电容C29起滤除高频干扰作用。

在一些实施例中，请结合参阅图3和图8，所述控制电路还包括连接于所述控制器20与所述电机123之间的电机驱动电路21，所述控制器20根据所述当前阻值与所述目标阻值的所述差值，通过所述电机驱动电路21控制所述电机123正向转动或者反向转动，以调节所述电极121的位置。控制器20通过电机驱动电路21控制电机123的转动方向和转动周数，以精确控制电极121的移动方向和移动距离，线圈120通过电极121接入其所在电路，从而改变电极121与线圈120的不同位置接触可以调节线圈120接入其所在电路的有效长度，实现对线圈120接入电路的阻抗的调节。可选的，所述电机驱动电路21包括电机控制芯片U5及向所述电机控制芯片U5提供电源的降压电路211，所述电机控制芯片U5的两个电机输出端分别与所述电机123的正输入端和负输入端连接，所述电机驱动电路21还包括将所述电机控制芯片U5的反馈端分别与所述电机的正输入端和负输入端连接的第一二极管D1和第二二极管D2、将所述第一二极管D1和第二二极管D2的输入端与电极地连接的多个隔离电阻、将测试模式端与所述隔离电阻连接的钳位电阻、与第一电源输入端连接的滤波电阻以及并联连接于第二电源输入端与电极地之间的多个储容电容和电解电容，所述第一二极管D1和第二二极管D2起防止电极反冲电流的作用，所述钳位电阻起钳位作用，所述滤波电阻起消除所述第一电源输入端噪声的作用，所述储容电容起滤波和储能作用，所述电解电容起滤波作用。所述降压电路211包括降压芯片U6、与降压芯片U6的输出端连接的滤波电感L2、连接于所述滤波电感L2的一端和电极地之间的二极管D5、连接于所述滤波电感L2的另一端和电极地之间的第一电解电容E3、连接于所述降压芯片U6的输入端与电极地之间的第二电解电容E2和滤波电容C61，所述二级管提供续流回路，所述滤波电感C61和所述第一电解电容E3起到消除电感放电带来的毛刺作用，所述滤波电容C61起滤波作用，所述第二电解电容E2起到防止产生干扰杂波的作用。

作为一种可选的具体示例，电机驱动电路21包括电机控制芯片U5、两相四线步进电机J2、J3，二极管D1～D4，电阻R11～17，电容C16～22、C63，电解电容E1。电机控制芯片U5采用型号为TMC2130的高压驱动器。电机控制芯片U5所需的5V电源电压是由12V电压通过降压电路获得，降压目的是为了保证电机控制芯片U5的正常使用，以防止电压过高而损坏。主控芯片与电机驱动电路连接的引脚产生步进和方向信号，通过在步进信号上发送脉冲来控制电机位置，同时在方向信号上指示方向。电机控制芯片U5提供了一个微步计数器和一个正弦表的信号，将信号转换为线圈电流，控制电机的位置。脚1为时钟输入，内部或者外部时钟用短线接到地线。脚2、3、4、5实现与电机控制芯片U5的通信交互作用。脚20输出信号接至TMC2130的脚2，用以调节SPI输入模式。主控芯片的脚21输出信号接至电机控制芯片U5的脚3，用以调节SPI串行时钟的输入模式。主控芯片的脚22输出信号接至电机控制芯片U5的脚4，用以SPI的数据输入。电机控制芯片U5的脚5输出反馈信号接至主控芯片的脚23(主设备数据输入)，用以输出SPI相关数据。脚8(VCC_IO)为所有数字引脚提供5V的电源电压。脚10带上拉电阻的模式选择输入，串联一个电阻R13接至5V电源电压，电阻R13为上拉电阻，处于绑高时，可用于控制SPI接口。脚11接地，未使用的引脚，连接到电极地，以兼容未来版本。在5V电源电压与地之间连接一个电容C15，脚12、35接地，连接一个电阻R12，该电阻R12的阻值为0欧。脚13(电机线圈B输出)接至一个两相四线步进电机J3的一端。脚14(BRB)线圈b的检测电阻连接一个电阻R15，电阻R15的电阻值为0欧，需要将检测电阻放置到地线附近的引脚。脚15(OB2电机线圈B输出2)接至一个两相四线步进电机J3的另一端。步进电机J3的两端都分别串联到一个二极管D3、D4的输入端。脚16(VS电机电源电压)串联一个电容C16接至地。18引脚(DCEN_CFG4)接地，接地可以选择脚10的模式为正常操作，即无转速随负载自动变化(dcStep)模式。脚20、21均是诊断输出引脚，具有报错功能，将相关故障信息传输给主控芯片，再由主控芯片通过脚22输入控制电机停止运功。脚23(AIN_IREF)串联一个电阻R17，连接一个上拉电阻R16。脚24(GNDA)接地。脚25(5VOUT)串联一个电容C22接至地。脚26(VCC)串联一个电容C21接至地。且在脚25、26之间连接一个电阻R16。脚27(CPO充电泵电容输出)和脚28(CPI充电泵电容输入)之间连接一个电容C20。脚29(VCP的电压)串联一个电容C19接至脚30。脚30(模拟电源电压为5V稳压器)与脚31(VS)连接至12V电源电压。在12V电源电压与地之间并联两个电容C17、C18和一个电解电容E1。脚31(电机电源电压)接至地，提供过滤能力。脚32(OA2电机线A输出2)接至一个两相四线步进电机J2的脚2。脚34(OA1线圈A输出1)接至两相四线步进电机J2的脚1。脚33(BRA，线圈A的检测电阻)通过并联的两个二极管D1、D2输入端接至两相四线步进电机J2的两个端口，最终放置于接地端。脚35(GNDP)串联一个的电阻R15接至二极管D1的左侧输入端。脚36(TST_MODE测试模式的输入)串联一个电阻R11接至电阻R15的一端。脚37(EP)接地，用作数字电路的接地引脚GND，将裸露的模垫连接到GND，提供尽可能多的通孔，以便将热传递到GND。其中，二极管D1、D2、D3、D4起防止电机的反冲电流的作用，电阻R13起钳位的作用，电阻R11、R12、R14、R15阻值为0欧，起隔离作用，电阻R16起消除脚25(5VOUT引脚)的噪声的作用，电容C15、C16、C20起滤波的作用，电容C17、C18、C19起滤波和储能的作用，电解电容E1起滤波的作用。C21的阻值为470nF。R16的阻值为2.2欧，电容C20阻值为22nF。电容C17、C18、C19为100nF。

其中，降压电路211包括降压芯片U6，电感L2，二极管D5，电解电容E2、E3，电容C61。降压电路211为BUCK降压电路，用于将12V电压降压成5V电压。降压芯片U6采用型号为LM25965的电源芯片，12V电源电压接至降压芯片U6的脚1(电压输入端)，输入端与地之间连一个电容C61。脚3(GND)接地，在12V电源电压与地之间接一个电解电容E25引脚(开关端)接地。脚2(电压输出端)串联一个电感L2接至5V，在地与5V之间接一个电解电容E3，电感L2和电容E3组成的LC滤波电路，起到提高电源质量、消除电感放电瞬间时电压急速上升带来的毛刺的作用。地与输出端之间连一个二极管D5，提供了一个续流回路。其中，电容C61起到滤波的作用，电解电容E2起到防止对电路产生干扰杂波的作用，二极管D5起到续流的作用。

在一些实施例中，所述控制电路还包括与所述控制器20连接的环境温度检测电路29，所述环境温度检测电路29检测所述电机周围环境的温度值，当所述温度值高于设定值控制所述电机123停止。环境温度检测电路29包括温度传感器。请参阅图9，作为一种可选的具体示例，温度传感器采用型号为MCP9804T-E/MS的数字传感器芯片U19，数字传感器芯片U19通过与主控芯片进行I2C通信交互，起检测手柄内部环境温度的作用，以防止手柄内部环境温度过高，一旦手柄内部环境温度过高，便会将信号反馈回主控芯片，进而控制电机停止运动，若温度符合正常运行状态，电机进行正常的正反转。主控芯片的脚30输出至数字传感器芯片U19的串行数据输入端脚2，数字传感器芯片U19的脚1与主控芯片的串行时钟端脚29相互传送数据，数字传感器芯片U19由主控芯片发出的信号控制启动或者结束。脚5、6、7、8接3.3V电源电压，脚4(公共接地端)接地，并在3.3V电源与地之间连接一个电容C56，电容C56起滤波的作用。

在一些实施例中，请结合参阅图3和图10至11，所述控制电路还包括与所述控制器20连接的电源反馈电路28，所述电源反馈电路28获取所述控制器20的反馈端输出的电压值，以确定所述电源是否处于正常状态。电源反馈电路28分别检测各路电源状态，起到预警作用。可选的，所述电源反馈电路28包括与所述反馈端连接的防静电电路，所述防静电电路包括分别与所述控制器20的输入端或输出端连接的开关芯片D9、D10、D11以及连接于对应的所述输入端、输出端与所述开关芯片D9、D10、D11之间的排针J9、J10、J11、J12，所述开关芯片D9、D10、D11为瞬态二极管芯片，每一所述开关芯片包括与所述反馈端连接的输入端、基极与所述控制器的电源使能端连接的三极管、将所述三极管的发射极连接至电源电压的上拉电阻及将所述三极管的集电极连接至所述电源电压的二极管，所述集电极与电极地连接，所述上拉电阻起钳位作用，所述二极管起防静电作用。

作为一种可选的具体示例，电源反馈电路28的多个信号经过静电措施后反馈输出的信号，配合电机调节电路，通过配合连接晶体管的导通或截止，来控制电压的通或者断，进而决定电机进行相应的运动。若受到干扰信号以及内部出现状态时，电压调节电路不用输出电压，起到保护作用，将相应信号反馈回MCU，再控制电机停止运动。若正常情况下，反馈回主控芯片，控制电压控制电路正常供给电压，电机也相应地进行正反转。开关芯片U1连接的V_SETPOINT信号反馈电源电压是否正常，POWER_GOOD_1、POWER_GOOD_2、POWER_GOOD_3分别为各路电源状况，以及风扇、温度警报、总线时钟、数据等信号都是为了起到警报作用，为了防止温度过高损坏器件，发出警报信号。防静电电路包括排针J9、J10、J11、J12，开关芯片采用型号为824001的瞬态二极管芯片D9、D10、D11，电阻R80～89，三极管Q9、Q10、Q11，二极管D12、D13、D14。从主控芯片U1输入或输出的信号并没有直接与开关芯片D9、D10、D11的端口相连，而是通过排针J9、J10、J11、J12连接，使用排针J9、J10、J11、J12是由于端口容易遇到静电，起到接口防止静电、防止干扰的作用，且将未使用的端口接地。开关芯片D9、D10、D11是TVS二极管阵列，用来隔离静电，不会干扰主控芯片工作。将主控芯片U1的PMBUS_CLK信号接至开关芯片D9的脚6，PMBUS_DATA信号接至脚4，经过开关芯片D9的脚1输出AC_FAIL信号到主控芯片U1的脚24，之间连接一个钳位电阻R83接至3.3V，与排针J9连接的电阻R80～83起到将信号钳位在高电平，同时起限流的作用。脚3接收由主控芯片的脚39输出FAN_FAIL信号，脚2(GND)接地，脚5(VCC)接3.3V。开关芯片D10的脚1输出POWER_GOOD_GLOBAL接至主控芯片的脚40，脚3输出TEMP_ALARM接至主控芯片的脚25，脚2(GND)接地，脚5(VCC)接3.3V。开关芯片D11的脚1输出POWER_GOOD_1接至主控芯片的脚53，脚3输出POWER_GOOD_2接至主控芯片的脚52，脚6输出POWER_GOOD_3接至主控芯片的脚51，脚4输入端是由主控芯片的脚15输出的V_SETPOINT信号，脚2(GND)接地，脚5(VCC)接3.3V。排针J10的脚2由开关芯片D11的脚1输出的POWER_GOOD_1信号，连接一个电阻R85。排针J10的脚6与由主控芯片的脚15输出的V_SETPOINT信号。由主控芯片的脚45输出的POWER_MOD_ENABLE信号输入到三极管Q9的脚1，三极管Q9的脚3连接一个上拉电阻R84接至5V，提供一个高电位，且从三极管Q9的脚3输出端连接一个二级管D12-1接至5V电源。三极管Q9的脚2接地，还连接一个二级管D12-2经过D12-1接至5V电源。其中，二极管D12中的两个二级管起到防静电的作用。电阻R84、R85起到钳位的作用。排针J11的脚2由开关芯片D11的脚3输出的POWER_GOOD_2信号，连接一个电阻R87。排针J11的脚6由主控芯片的脚15输出的V_SETPOINT信号。由主控芯片的脚45输出的POWER_MOD_ENABLE信号输入到三极管Q10的脚1，三极管Q10的脚3连接一个上拉电阻R86接至5V，提供一个高电平，且从三极管Q10的脚3输出端连接一个二级管D13-1接至5V电源。三极管Q10的脚2接地，还连接一个二级管D13-2经过D13-1接至5V电源。其中，二极管D13中两个二级管起到防静电的作用，电阻R86、R87起到钳位的作用。排针J12的脚2由开关芯片D11的脚6输出的信号，并连接一个上拉电阻R89。排针J12的脚6由主控芯片的脚15输出的V_SETPOINT信号，由主控芯片的脚45输出的POWER_MOD_ENABLE信号输入到三极管Q11的脚1，三极管Q11的脚3连接一个上拉电阻R88接至5V电源，提供一个高电平，且从三极管Q11的脚3输出连接一个二级管D14-1接至5V电源，三极管Q11的脚2接地，还连接一个二级管D14-2经过D14-1接至5V电源，其中，二极管D14的两个二级管起到防静电的作用，电阻R88、R89起到钳位的作用。

在一些实施例中，所述控制电路还包括指示电路，所述指示电路通过点亮或熄灭状态、或通过不同的点亮状态来指示所述控制器的工作状态。

在一些实施例中，请结合参阅图3和图12，所述控制电路还包括按键控制电路26，所述按键控制电路26接收到手动按键指令后，根据所述手动按键指令控制所述电机123正向转动、反向转动或停止。按键控制电路26用于手动控制电机123工作，手动调试数据以及正常工作前进行测试。按键按下即进行一种按键控制指示，如，按键控制电路26包括四个电路，分别实现启停、正转、反转、加速四个功能，将下达的指令反馈给主控芯片U1，方便其控制电机做出驱动以实施相应的功能，能方便得出测试的相关数据。可选的，所述按键控制电路26包括分别与所述控制器20的控制信号端Switch1～4连接的四个按键SW1～4、及分别与所述按键SW1～4连接的开关电路，以SW1为例，每一所述开关电路包括栅极与对应按键连接的场效应管Q5、连接于所述场效应管Q5的栅极和源极之间的第一分压电阻R72、将漏极与电源电压3.3V连接的第二分压电阻R73、将对应按键SW1与所述电源电压连接的第三分压电阻R68及与所述第三分压电阻R68并联连接的滤波电容C57。所述按键SW1～4分别控制所述电机123的启停、正转、反转和加速，当按键SW1～4断开时，对应按键SW1～4的所述开关电路的场效应管处于截止状态，当按键SW1～4按下时，对应按键SW1～4的所述开关电路的场效应管处于导通状态，向所述控制器20的控制信号端发送对应的手动按键指令。

作为一个可选的具体示例，按键控制电路26包括N沟道晶体管Q5～Q8，按键SW1～4，LED5～8，电阻R68～79，电容C57～60。四个按键SW1、SW2、SW3、SW4分别实现启停、正转、反转、加速四个功能的信息状态反馈到主控芯片U1的脚26、27、61、62，再由主控芯片U1的各引脚输出控制电机运动，即四个按键SW1、SW2、SW3、SW4间接控制电机123的作用。以按键SW1为例，晶体管Q5的栅极连接按键SW1和一个LED和一个电阻R68接至3.3V电源电压。在晶体管Q5的栅极和源极之间有一个电阻R76。晶体管Q5的漏极串联一个电阻R77接至3.3V，还有一个电容C59与电阻R70并联。晶体管Q5的源极接至地。由晶体管Q5的漏极输出信号反馈至主控芯片对应输入输出口。当按键SW1按下，即电路导通时，晶体管Q5处于导通状态，LED5点亮，给主控芯片发送命令信号。当按键SW1弹起，即所处支路断开时，晶体管Q5处于截止状态，该电路不通，不会给主控芯片U1发送信号。晶体管Q6、Q7、Q8组成的电路相同。其中，电阻R68起限流的作用。电阻R72起分压作用，即分栅极电压的作用。电容C59起滤波的作用。

在一些实施例中，请结合参阅图3和图13，所述电压采样电路23包括电压缩小电路231、光学隔离电路232和跟随器电路233，所述电压缩小电路231包括第一比较器U13A、分别连接于所述第一比较器U13A的正负输入端与所述线圈123的正负电压端之间的第一采样电阻R28和第二采样电阻R29、连接于所述正输入端和隔离地ISO_GND之间的隔离电阻R26及连接于所述负输入端和输出端之间的第一反馈电阻R27；所述第一采样电阻R28和所述第二采样电阻R29起限流作用；所述光学隔离电路232包括与所述第一比较器U13A的所述输出端连接的光学隔离电压传感器U10；所述跟随器电路233包括正负输入端分别与所述光学隔离电压传感器U10的正负输出端连接的第二比较器U12A及连接于所述第二比较器U12A的输出端和感应电压输出端之间的保护电阻R44，所述保护电阻R44起防止输出短路失效作用。

作为一个可选的具体示例，电压采样电路23用于精准地采样线圈电压的电压值，以VOLTAGE_SENSOR信号反馈回主控芯片U1。整个信号由采样得到的Vn和Vp信号分别输入到第一比较器U13A的脚2、3以实现电压缩小的功能，将电压信号的电压值缩小，将输出信号连接至光学隔离电压传感器U10的脚2输入端进行隔离处理，从隔离电路得到的信号接至跟随器电路，通过脚6、7两端输出电压连接至第二比较器U12A构成的跟随器电路，最后由脚1输出VOLTAGE_SENSOR信号反馈回主控芯片U1，能准确将电压采样值反馈到主控芯片中，经主控芯片可以计算出对应的电压值。第一比较器U13A采用型号为OPA2237EA比较器，第一比较器U13A，电阻R26～29构成的电路实现缩小电压的功能，将电压缩小0.056倍，采样得到的线圈的正电压Vp输入接一个电阻R28接至第一比较器U13A的脚3，采样得到的线圈的负电压Vn输入接一个电阻R29接至第一比较器U13A的脚2。在同相输入端与隔离地之间连一个电阻R26。在反相输入端与输出端之间连一个反馈电阻R27。第一比较器U13A的脚4接隔离地，脚8接隔离电压5V。光学隔离电压传感器U10采用型号为ACPL-C87B芯片，光学隔离电压传感器U10，电阻R32、R34，电容C32、C33、C36～38组成光学隔离电路。光学隔离电压传感器U10的脚1接至隔离电源电压5V和一个电容C32接至隔离地。经过R32的电压接至光学隔离电压传感器U10的脚3(SHDN关机引脚)，该引脚在高电位时起作用。脚3连接电阻R34的一端，电阻R34另一端连接至隔离地，以及连接一个电容C33至电阻R32的输出端。光学隔离电压传感器U10的脚4接到隔离地，U10的脚5接地以及连接一个电容C38接至3.3V。脚8(输出端的电源电压)接至3.3V电源电压，连接一个电容C37接至地。脚6(负极电压输出)、脚7(正极电压输出)之间连接一个电容C36。第二比较器U12A采用型号为OPA2237芯片，第二比较器U12A，电阻R36～39、保护电阻R44组成跟随器电路，光学隔离电压传感器U10的脚7(正极电压输出)串联一个电阻R36接至第二比较器U12A的脚3(同相输入端)，光学隔离电压传感器U10的脚6(负极电压输出)串联一个电阻R37接至U12A的脚2(反相输入端)，U12A的脚4接地，脚8接至3.3V，电阻R38一端与脚3(同相输入端)相连，另一端与地相连。电阻R39一端与脚2(反相输入端)相连，另一端与输出端相连，输出端串联一个电阻R45，最后输出一个电压采样值Voltage_SENSOR。其中，R26～29的电阻值决定了电压缩小电路实现的缩小倍数，缩小的倍数通过公式u＝|-Rf/R1|＝|-R27/R29|＝|-5K/88.7K|＝0.056，可知电压缩小0.056倍。通过公式u＝|-Rf/R1|＝|-R39/R37|＝|-10K/10K|＝1，可知跟随器的放大倍数为1。R28、R29起限流的作用。电容C32、C37、C38起滤波的作用，电阻R44起防止输出短路失效的作用。

在一些实施例中，请结合参阅图3和图14，所述电流采样电路25包括放大电压电路251、光学隔离电路252和跟随器电路253，所述放大电压电路251包括正输入端与电流信号输出端连接的第三比较器U13B、将所述第三比较器U13B的负输入端与隔离地ISO_GND连接的限流电阻R30及连接于所述负输入端和输出端之间的第二反馈电组R31；所述限流电阻R30起限流作用；所述光学隔离电路252包括与所述第三比较器U13B的所述输出端连接的光学隔离电压传感器U11；所述跟随器电路253包括正负输入端分别与所述光学隔离电压传感器U11的正负输出端连接的第四比较器U12B、连接于所述第四比较器U12B的正负输入端之间的保护电容C40及连接于所述第四比较器U12B的输出端和感应电流输出端之间的保护电阻R45，所述保护电容C40起避免高频交流信号和直流脉冲信号干扰的作用，所述保护电阻R45起防止输出短路失效作用。

作为一个可选的具体示例，电流采样电路用于精准地采样线圈电流的电流值，以CURRENT_SENSOR信号反馈回主控芯片。整个信号由电阻器R90输出的当前电流信号输入到第三比较器U13B的脚5实现电压放大功能，将电流信号的电压值放大，将输出信号连接至光学隔离电压传感器U11的脚2输入端进行隔离处理，从隔离电路得到的信号接至跟随器电路，通过脚6、7两端输出电压连接第三比较器U12B构成的跟随器电路，最后由脚7输出CURRENT_SENSOR信号反馈回主控芯片U1，能准确将电流采样值反馈到主控芯片中，经主控芯片可以计算出对应的电流值。第三比较器U13B采用型号为OPA2237EA比较器，第三比较器U13B，电阻R30、R31构成的电路实现放大电压的功能，将电压放大32.6倍，第三比较器U13B的脚5接电阻器R90的输出当前电流信号输入，第三比较器U13B的脚7串联一个电阻R33接至光学隔离电压传感器U11的脚2(VIN输入电压信号)。第三比较器U13B的脚6连接一个电阻R30接至隔离地，第三比较器U13B的脚4接隔离地，第三比较器U13B的脚8接隔离电压5V。负反馈电阻R31接至第三比较器U13B反相输入端经过第三比较器U13B的放大电路，光学隔离电压传感器U11采用型号为ACPL-C87B芯片，光学隔离电压传感器U11，电阻R33、R35，电容C34、C35、C39～41组成光学隔离电路。光学隔离电压传感器U11的脚1接至隔离电源电压5V和一个电容C34接至隔离地。经过电阻R33的电压接至光学隔离电压传感器U11的脚3(SHDN关机引脚)，该引脚在高电位时起作用。脚3连接电阻R35的一端，电阻R35另一端连接至隔离地，以及连接一个电容C35至电阻R33的输出端。光学隔离电压传感器U11的脚4接到隔离地，光学隔离电压传感器U11的脚5接地以及连接一个电容C41接至3.3V。脚8(输出端的电源电压)接至3.3V电源电压，连接一个电容C39接至地。脚6(负极电压输出)、脚7(正极电压输出)之间连接一个电容C40。跟随器电路包括U12B芯片OPA2237，电阻R40～43、R45。由光学隔离电压传感器U11的脚7(正极电压输出)串联一个电阻R40接至U12B的脚5(同相输入端)，光学隔离电压传感器U11的脚6(负极电压输出)串联一个电阻R41接至U12B的脚6(反相输入端)，第四比较器U12B的脚4接地，脚8接至3.3V，电阻R42一端与脚5(同相输入端)相连，另一端与地相连。电阻R43一端与脚6(反相输入端)相连，另一端与输出端相连，输出端串联一个电阻R45，最后输出一个电流采样值CURRENT_SENSOR。其中，根据电阻R30、R31的电阻值决定了该放大电路放大的倍数，放大的倍数通过公式u＝1+Rf/R1＝1+R31/R30＝1+1K/31.6K＝32.6，可知电压放大32.6倍。通过公式u＝|-Rf/R1|＝|-R43/R41|＝|-10K/10K|＝1，可知跟随器的放大倍数为1。电阻R30起限流的作用，电容C34、C39、C41起滤波的作用，电容C40起避免高频交流信号的干扰和直流脉冲干扰信号的干扰的作用，R45起防止输出短路失效的作用。

由电压、电流采样电路采样得到的数值反馈回主控芯片并计算出相应的电压、电流值，经计算可以得到所接入线圈的电阻值，能够实现控制接入线圈的阻值稳定的要求。

在一些实施例中，请结合参阅图3、图15至16，所述温度采样电路24包括温度处理电路和电压放大电路，所述温度处理电路包括对所述线圈120的蒸汽出水口温度进行采样的第一温度采样电路241及对所述线圈温度进行采样的第二温度采样电路242，所述第一温度采样电路241包括温度传感器芯片U16及与所述传感器芯片U16的正负输入端连接的热电偶J6，所述热电偶J6设置于所述线圈120的喷气口；所述电压放大电路包括正输入端与所述传感器芯片U16的输出端连接的第五比较器U15、将所述第五比较器U15的负输入端与电极地连接的第一分压电阻R58及连接于所述第一分压电阻R58和所述第五比较器U15的输出端之间的第二分压电阻R59，所述电压放大电路的放大比例与所述第一分压电阻R58和第二分压电阻R59决定；所述第二温度采样电路242包括温度信号转换电路、信号交互隔离电路和隔离电路，所述温度信号转换电路包括设于所述线圈120上的热电偶J7及正负输入端与所述热电偶J7连接的温度传感器U14A，所述信号交互隔离电路包括与所述温度传感器U14A通信连接的隔离芯片U18，所述隔离芯片U18的输出端与所述控制器20连接，所述隔离电路包括隔离式直流转直流转换器U17，所述隔离式直流转直流转换器U17的负输出端与所述温度传感器U14A的接地端连接、正输入端与所述温度传感器U14A的电源输入端连接。

作为一个可选的具体示例，对蒸汽出水口的第一温度采样电路241精准地采样线圈蒸汽出水口温度的电压值，以TEMP_SENSOR信号反馈回主控芯片。第一温度采样电路241从热电偶J6测得的蒸汽出水口的温度值，先经过RC滤波电路的滤波作用，再经过传感器芯片U16的输入端脚1、8输入，传感器芯片U16作为高精度的温度处理器，得到一个精度高的温度电压值，由传感器芯片U16的脚6输出信号接至第五比较器U15的脚3同相输入端，经过电压放大电路，将精确的温度的电压值放大1.59倍到主控芯片以方便读取数值，最后由脚1输出TEMP_SENSOR信号反馈回主控芯片，能准确将温度采样值反馈到主控芯片中，经主控芯片可以计算出对应的温度值。传感器芯片U16采用型号为AD8495ARMZ芯片，传感器芯片U16，电阻R49、R50、R53，电容C42、C44、C45、48组成高精度温度感应电路。热电偶J6为连在线圈上的喷气口温度的热电偶，传感器芯片U16采用型号为AD8495ARMZ高精度的温度传感器，由于流经电路的电压很小，需要进行高精度的处理，以便输出一个精度高的温度的电压值。热电偶J6的脚1输出端串联一个电阻R49接至传感器芯片U16的脚8(IN+)，热电偶J6的脚2输出端串联一个电阻R50接至U16的1引脚(IN-)。其中，电阻R49和电容C44、电阻R50和电容C45构成RC滤波电路，以滤除线路中高平的干扰。传感器芯片U16的脚2，该引脚必须由低阻抗驱动才能发挥作用。脚3(VS-)接地，脚5(SENSE)使用其测试模式，需将其连接到输出，即接至第五比较器U15的脚3(同相输入端)，脚7(正极供电)接至3.3V，在电源电压3.3V和地之间接一个电容C48。第五比较器U15采用型号为AD8603AUI芯片。第五比较器U15，电阻R58、R59，电容C49组成电压放大电路，第五比较器U15为MOS管运算放大器，构成的电路起到电压放大的作用。脚6(OUT)输出到第五比较器U15的脚3(同相输入端)，第五比较器U15的脚2(GND)接地，脚5(电源端)接3.3V，在地和3.3V电源之间接一个电容C49。脚4(负极输入端)连接一个电阻R58接地，以及连接一个电阻R59接至输出端。第五比较器U15的脚1输出端进行温度采集。输出端电压的输入与温度之间的相关信息：具有1.59的同相增益。经验证可知，在25℃下：Vout为199mV，在200℃下：Vout为1590mV，在250℃下：Vout为1990mV，在300℃下：Vout为2340mV，在400℃下：Vout为3180mV。其中，电阻R58、R59的阻值决定了放大比例。电容C48、C49起滤波的作用。

检测线圈温度的第二温度采样电路242，采取隔离措施是防止电位不平衡引起的干扰，将控制部分与驱动部分隔离开。热电偶J7设于线圈处，热电偶J7上的温度的电压信号通过脚1、2两端输出，进行RC滤波电路的滤波作用，将热电偶J7的电动势接入到温度传感器U14A的脚2(Vin+)和脚4(Vin-)两端，经过温度传感器U14A输出由电动势转换得到的相应的摄氏度，相关的摄氏度信号通过温度传感器U14A的I2C总线的信号线脚20(SDA)、脚19(SCL)两路与隔离芯片U18的脚6(SCL2)、脚7(SDA2)之间进行I2C通信交互，将得到的温度值通过隔离芯片U18的隔离处理，隔离芯片U18的脚2(SDA1)、脚3(SCL1)输出相应的线圈温度值，输出反馈到主控芯片的脚58、59，主控芯片根据得到的相应温度值，便于进行后续的电压、电流采样电路的开通或是电机急停等操作，其中隔离状态的3.3V电压是3.3V电压通过隔离式直流转直流转换器U17进行隔离式直流-直流转换得到，能够隔离高频干扰、防止由高电压产生的高压辐射，防止给其他元器件尤其是低压元器件的附加干扰，输出稳定的3.3V电压提供给线圈在隔离状态下使用。温度传感器U14采用型号为MCP9600芯片，温度传感器U14，热电偶J7、电阻R51、R52、R54～57，电容C43、C46、C47组成温度信号转换电路。热电偶J7设于线圈上，温度传感器U14起将热电偶J7的电动势转换为摄氏度的作用。热电偶J7的脚1输出端串联一个电阻R51接至温度传感器U14A的脚2，电阻R51输出端连接电阻R55接至温度模块的3.3V电压，以及通过电阻R56连至温度模块的地端，电容C46与电阻R49并联，电阻R51和电容C46构成RC滤波电路，为了滤除高平的干扰。热电偶J7的脚2输出端串联一个电阻R52接至温度传感器U14A的脚4，以及连接一个电阻R54接至温度模块的地。电阻R52输出端连接一个电容C47接至温度模块的地，电阻R52和电容C47构成滤波电路，为了滤除高平的干扰。将温度传感器U14A的脚2、4之间连一个电容C43。温度传感器U14A的脚19(SCL)输出信号接至隔离芯片U18的脚6(SCL2)，温度传感器U14A的脚20输出接至隔离芯片U18的脚7(SDA2)，脚19、20分别连接一个钳位电阻R60、R61并接至温度模块的3.3V。针对温度传感器U14的另一个功能端U14B的引脚除脚8接温度模块的3.3V以外，其余全部接温度模块的地，并在温度模块的3.3V电源和地之间连接一个电容C54。其中，电容C43起防止差模干扰的作用，电容C50、C54起到滤波的作用。电阻R60、R61起到钳位的作用。

隔离芯片U18采用型号为ISO1540DR，隔离芯片U18，电阻R60～63，电容C50、C51组成信号交互隔离电路。隔离芯片U18是将输入的温度摄氏度信号，运用隔离芯片隔离后输出稳定的线圈温度的I2C信号，使输入端与输出端互不干扰，便于进行I2C数据传输与主控芯片进行反馈传输得到温度值。由主控芯片的脚58输出I2C1_SCL接至隔离芯片U18的脚2(SDA1)，主控芯片的脚59(I2C1_SDA)输入/输出信号至隔离芯片U18的脚3(SCL1)，且脚2、3分别连接一个钳位电阻R62、R63，以保证脚2、3的进行正常通信交互。隔离芯片U18的脚1(VCC1)接至3.3V电源电压，3.3V电源电压与地之间连接一个电容C51，隔离芯片U18的脚8(VCC2)接至温度模块的3.3V电源电压，在地与温度模块的3.3V之间接一个电容C50。隔离芯片U18的脚4接地，脚5接温度模块的地。其中，电容C50、C51起滤波的作用。电阻R62、R63在输入信号时起对该引脚的抗干扰性。

隔离式直流转直流转换器U17采用型号为MEU1S0303ZC芯片，隔离式直流转直流转换器U17，电容C52、C53、C55组成隔离电路。隔离式直流转直流转换器U17的输入端与输出端的电压值相同，起到隔离高频干扰、防止由高电压产生的高压辐射，防止给其他元器件尤其是低压元器件的附加干扰。隔离式直流转直流转换器U17的脚1(Vin+)由电源电压3.3V输入，脚2(Vin-)接地，且在电源电压3.3V与地之间接一个电容C52。脚3(Vout-)接温度模块的地，脚4(Vout+)接至温度模块的3.3V，且在温度模块的3.3V与温度模块的地之间接一个电容C53。在隔离式直流转直流转换器U17的脚3、4之间连接一个电容C55。其中，电容C52、C53、C55起到滤波的作用。

上述实施例中，对线圈的电压、电流、温度的采样过程优选具有一定的先后顺序，先进行对线圈的温度采样，当测得的线圈温度处于预先设置的标准阈值时，再开启电压控制电路中的电压控制开关。然后，电压采样、电流采样电路才开始工作，将采样得到的数据输出反馈给主控芯片，计算出接入电路的线圈的有效长度的阻抗值，继而将得到的数据与设定的标准阈值相比。若反馈的数值不符合设定的标准阈值，主控芯片会控制电机进行急停，若反馈的数值符合设定的标准阈值，再控制电机驱动电路进行正常的正反转。另外，电压、电流采样先通过放大/缩小电压，再接一个隔离电路和一个跟随器电路，可以避免高频交流信号的干扰和直流脉冲干扰信号的干扰，用以精准输出测量值。且对线圈的温度采样采取隔离措施，以防止线圈电压产生干扰。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种蒸汽发生装置，其特征在于，包括内部呈中空状的线圈、与所述线圈电连接的电极、驱动所述电极运动以调节所述线圈接入其所在电路的有效长度的电机及控制所述电机工作的控制电路，所述控制电路包括控制器及连接于所述控制器和所述线圈之间的采样电路，所述采样电路包括温度采样电路、电压采样电路和电流采样电路，液体在所述线圈中被加热转换成蒸汽；

所述温度采样电路采集所述线圈的当前温度发送给所述控制器，所述控制器根据所述当前温度及线圈温度与线圈阻值变化的对应关系，确定所述线圈的目标阻值；

所述电压采样电路和所述电流采样电路分别采集所述线圈的当前工作电压和当前工作电流发送给所述控制器，所述控制器根据所述当前工作电压和所述当前工作电流确定所述线圈的当前阻值，根据所述当前阻值与所述目标阻值的差值，控制所述电机转动而驱动所述电极运动至目标位置，调节所述有效长度以与所述目标阻值对应。

2.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述控制器包括主控芯片、与所述主控芯片连接的调试电路及电源转换电路，所述调试电路包括JTAG接口芯片、分别将所述JTAG接口芯片的测试复位端、测试数据串行输入端、测试模式选择端、测试数据串行输出端、测试时钟端、复位信号端、测试时钟返回信号端的多个电阻、将所述多个电阻连接至电极地的肖特基二极管及与所述JTAG接口芯片的电源输入端连接的滤波电容；

所述电源转换电路包括稳压电源芯片、分别将所述稳压电源芯片的第一电源输入端和第二电源输入端与电极地连接的滤波电容、及将所述稳压电源芯片的输出端与电极地连接的电解电容。

3.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述控制电路还包括连接于所述控制器与所述线圈之间的电压控制电路，所述控制器根据所述当前温度符合预设温度范围时，控制所述电压控制电路输出指定大小的电压值给所述线圈。

4.如权利要求3所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述电压控制电路包括光耦隔离电路、MOS开关电路、连接于所述光耦隔离电路和所述MOS开关电路之间的MOS驱动电路及连接于所述光耦隔离电路和所述控制器之间的升压电路，所述升压电路将所述控制器的输出电压转换成所述光耦隔离电路的工作电压，所述光耦隔离电路将电源输入部分和驱动部分隔离，所述MOS驱动电路驱动所述MOS开关电路中MOS管导通或截止，以调节所述电压控制电路向所述线圈输出指定大小的电压值。

5.如权利要求4所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述升压电路包括升压芯片、将所述升压芯片的正极输入端与电极地连接的第一电容、将所述正极输入端和正极输出端连接的第二电容、将负极输入端与负极输出端连接的第三电容、将所述正极输出端和所述负极输出端连接的第四电容、将输入端电源与电极地连接的第五电容及将输出端电源与电极端连接的第六电容，所述第一电容、第五电容和第六电容用于滤波，所述第二电容、第三电容用于防止差模干扰，所述第四电容用于防高频干扰。

6.如权利要求4所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述光耦隔离电路包括光耦隔离芯片、漏极与所述光耦隔离芯片的负载负极端连接的场效应管、将所述场效应管的栅极和源极连接的分压电阻、将所述光耦隔离芯片的负载正极端与所述升压电路连接的钳位电阻及将所述光耦隔离芯片的电源输入端与隔离地连接的隔离电容，所述光耦隔离芯片的输出端与所述MOS驱动电路连接，所述隔离电容起滤波作用，所述场效应管的栅极和源极之间的电压差超过预设值时，所述场效应管导通，所述分压电阻用于减小所述电压差以提升所述场效应管的抗干扰力。

7.如权利要求4所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述MOS驱动电路包括MOS驱动芯片，所述MOS开关电路包括与所述MOS驱动芯片的两路信号输出端分别连接的第一场效应管和第二场效应管、分别连接于所述第一场效应管和第二场效应管的源极和漏极之间的保护电路、分别与所述第一场效应管和第二场效应管的源极连接的共模电感以及连接于一路所述信号输出端和电极地之间的电阻器，所述保护电路包括串联连接于所述源极和漏极之间的保护电容和限流电阻及与所述保护电阻并联连接的二极管，所述保护电路对所述第一场效应管和第二场效应管截止时起防止高压损坏作用，所述共模电感起滤除共模电压干扰的作用，所述电阻器起电压采样作用。

8.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述控制电路还包括连接于所述控制器与所述电机之间的电机驱动电路，所述控制器根据所述当前阻值与所述目标阻值的所述差值，通过所述电机驱动电路控制所述电机正向转动或反向转动，以调节所述电极的位置。

9.如权利要求8所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述电机驱动电路包括电机控制芯片及向所述电机控制芯片提供电源的降压电路，所述电机控制芯片的两个电机输出端分别与所述电机的正输入端和负输入端连接，所述电机驱动电路还包括将所述电机控制芯片的反馈端分别与所述电机的正输入端和负输入端连接的第一二极管和第二二极管、将所述第一二极管和第二二极管的输入端与电极地连接的多个隔离电阻、将测试模式端与所述隔离电阻连接的钳位电阻、与第一电源输入端连接的滤波电阻以及并联连接于第二电源输入端与电极地之间的多个储容电容和电解电容，所述第一二极管和第二二极管起防止电极反冲电流的作用，所述钳位电阻起钳位作用，所述滤波电阻起消除所述第一电源输入端噪声的作用，所述储容电容起滤波和储能作用，所述电解电容起滤波作用。

10.如权利要求9所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述降压电路包括降压芯片、与所述降压芯片的输出端连接的滤波电感、连接于所述滤波电感的一端和电极地之间的二极管、连接于所述滤波电感的另一端和电极地之间的第一电解电容、连接于所述降压芯片的输入端与电极地之间的第二电解电容和滤波电容，所述二级管提供续流回路，所述滤波电感和所述第一电解电容起到消除电感放电带来的毛刺作用，所述滤波电容起滤波作用，所述第二电解电容起到防止产生干扰杂波的作用。

11.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述控制电路还包括与所述控制器连接的环境温度检测电路，所述环境温度检测电路检测所述电机周围环境的温度值，当所述温度值高于设定值控制所述电机停止。

12.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述控制电路还包括与所述控制器连接的电源反馈电路，所述电源反馈电路获取所述控制器的反馈端输出的电压值，以确定所述电源是否处于正常状态。

13.如权利要求12所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述电源反馈电路包括与所述反馈端连接的防静电电路，所述防静电电路包括分别与所述控制器的输入端或输出端连接的开关芯片以及连接于对应的所述输入端、输出端与所述开关芯片之间的排针，所述开关芯片为瞬态二极管芯片，每一所述开关芯片包括与所述反馈端连接的输入端、基极与所述控制器的电源使能端连接的三极管、将所述三极管的发射极连接至电源电压的上拉电阻及将所述三极管的集电极连接至所述电源电压的二极管，所述集电极与电极地连接，所述上拉电阻起钳位作用，所述二极管起防静电作用。

14.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述控制电路还包括指示电路，所述指示电路通过点亮或熄灭状态、或通过不同的点亮状态来指示所述控制器的工作状态。

15.如权利要求1所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述控制电路还包括按键控制电路，所述按键控制电路接收到手动按键指令后，根据所述手动按键指令控制所述电机正向转动、反向转动或停止。

16.如权利要求15所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述按键控制电路包括分别与所述控制器的控制信号端连接的四个按键及分别与所述按键连接的开关电路，每一所述开关电路包括栅极与对应按键连接的场效应管、连接于所述场效应管的栅极和源极之间的第一分压电阻、将漏极与电源电压连接的第二分压电阻、将对应按键与所述电源电压连接的第三分压电阻及与所述第三分压电阻并联连接的滤波电容，所述按键分别控制所述电机的启停、正转、反转和加速，当按键断开时，对应按键的所述开关电路的场效应管处于截止状态，当按键按下时，对应按键的所述开关电路的场效应管处于导通状态，向所述控制器的控制信号端发送对应的手动按键指令。

17.如权利要求1至16中任一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述电压采样电路包括电压缩小电路、光学隔离电路和跟随器电路，所述电压缩小电路包括第一比较器、分别连接于所述第一比较器的正负输入端与所述线圈的正负电压端之间的第一采样电阻和第二采样电阻、连接于所述正输入端和隔离地之间的隔离电阻及连接于所述负输入端和输出端之间的第一反馈电阻；所述第一采样电阻和所述第二采样电阻起限流作用；

所述光学隔离电路包括与所述第一比较器的所述输出端连接的光学隔离电压传感器；

所述跟随器电路包括正负输入端分别与所述光学隔离电压传感器的正负输出端连接的第二比较器及连接于所述第二比较器的输出端和感应电压输出端之间的保护电阻，所述保护电阻起防止输出短路失效作用。

18.如权利要求1至16中任一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述电流采样电路包括放大电压电路、光学隔离电路和跟随器电路，所述放大电压电路包括正输入端与电流信号输出端连接的第三比较器、将所述第三比较器的负输入端与隔离地连接的限流电阻及连接于所述负输入端和输出端之间的第二反馈电路；所述限流电阻起限流作用；

所述光学隔离电路包括与所述第三比较器的所述输出端连接的光学隔离电压传感器；

所述跟随器电路包括正负输入端分别与所述光学隔离电压传感器的正负输出端连接的第四比较器、连接于所述第四比较器的正负输入端之间的保护电容及连接于所述第四比较器的输出端和感应电流输出端之间的保护电阻，所述保护电容起避免高频交流信号和直流脉冲信号干扰的作用，所述保护电阻起防止输出短路失效作用。

19.如权利要求1至16中任一项所述的蒸汽发生装置，其特征在于，所述温度采样电路包括温度处理电路和电压放大电路，所述温度处理电路包括对所述线圈的蒸汽出水口温度进行采样的第一温度采样电路及对所述线圈温度进行采样的第二温度采样电路，所述第一温度采样电路包括温度传感器芯片及与所述传感器芯片的正负输入端连接的热电偶，所述热电偶设置于所述线圈的喷气口；

所述电压放大电路包括正输入端与所述传感器芯片的输出端连接的第五比较器、将所述第五比较器的负输入端与电极地连接的第一分压电阻及连接于所述第一分压电阻和所述第五比较器的输出端之间的第二分压电阻，所述电压放大电路的放大比例与所述第一分压电阻和第二分压电阻决定；

所述第二温度采样电路包括温度信号转换电路、信号交互隔离电路和隔离电路，所述温度信号转换电路包括设于所述线圈上的热电偶及正负输入端与所述热电偶连接的温度传感器，所述信号交互隔离电路包括与所述温度传感器通信连接的隔离芯片，所述隔离芯片的输出端与所述控制器连接，所述隔离电路包括隔离式直流转直流转换器，所述隔离式直流转直流转换器的负输出端与所述温度传感器的接地端连接、正输入端与所述温度传感器的电源输入端连接。

20.一种蒸汽消融设备，其特征在于，包括如权利要求1至19中任一项所述的蒸汽发生装置、与所述蒸汽发生装置中所述线圈的输入口连通的灌注装置及与所述线圈的输出口连通的消融导管。

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