CN117180637A - 一种紫外治疗仪的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种紫外治疗仪的控制系统，涉及医疗器械技术领域，其装置包括控制主机，控制主机连接有电源模块、人机交互模块、光源模块、散热模块、按键模块、模数转换模块、温度检测模块、存储模块、LED和蜂鸣器；电源模块用于对控制主机进行供电；人机交互模块用于界面显示和数据收发；光源模块包括有氯化氙准分子灯，氯化氙准分子灯用于出光；同时，模数转换模块还包括有光强检测模块和铂电阻检测模块。本发明通过光源模块发出308nm准分子紫外光进行治疗；通过模数转换模块与温度检测模块对光源模块与控制主机进行实时检测，使得本发明系统能够准确控制治疗时间和治疗剂量进行治疗，并且还具有操作方便快捷的优点。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种紫外治疗仪的控制系统。
背景技术
如何有效治疗白癜风、银屑病等皮肤病这个问题已经困扰了许多皮肤病患者，研究表明波长在308nm处的紫外光被认为是治疗白癜风、银屑病的最佳波段。随着人工光源技术的不断发展，其中，作为代表的准分子能够发出高强度的紫外光，使治疗周期明显缩短，可以在短时间内清除病灶；同时，得益于嵌入式技术的不断成熟，使得为有效治疗多种皮肤病提供了可能。
因此，需要一种控制系统，在运用308nm准分子紫外光进行治疗，可以进行准确的控制治疗时间和治疗剂量，以满足大多数皮肤病患者的需求来达到治疗目的。
为解决上述问题，我们提出一种紫外治疗仪的控制系统来解决上述问题。
发明内容
为解决背景技术中的问题，本发明提供一种紫外治疗仪的控制系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种紫外治疗仪的控制系统，包括控制主机，所述控制主机连接有电源模块、人机交互模块、光源模块、散热模块、按键模块、模数转换模块、温度检测模块、存储模块、LED和蜂鸣器；
其中，所述电源模块用于对控制主机进行供电；
所述人机交互模块用于界面显示和数据收发；
所述光源模块包括有氯化氙准分子灯，所述氯化氙准分子灯用于出光；
所述散热模块用于对光源模块进行散热；
所述按键模块用于对控制主机进行开关机和对光源模块进行开启或关闭；
所述模数转换模块包括有光强检测模块和铂电阻检测模块；
其中，所述光强检测模块用于检测光源模块的出光强度大小，所述铂电阻检测模块用于检测控制主机内部的温度；所述温度检测模块用于检测光源模块内部的温度；所述存储模块用于存储控制主机的数据参数；所述LED用于指示光源模块的光源输出；
其中，当温度检测模块检测到光源模块内部的温度超过安全数值时，蜂鸣器发出提示和警报。
作为上述方案的进一步改进，所述人机交互模块包括有触摸式的大彩串口屏，所述大彩串口屏通过8P接线端子PH2.0-8P与控制主机进行连接；
所述8P接线端子PH2.0-8P的第一端子与第二端子均接地，8P接线端子PH2.0-8P的第七端子与第八端子均连接有5V电源，8P接线端子PH2.0-8P的第三端子与第四端子均连接第一线束USART2 TX，以及8P接线端子PH2.0-8P的第五端子连接第二线束USART2 RX。
作为上述方案的进一步改进，所述散热模块包括有散热风扇，所述散热风扇与控制主机相连；
所述散热风扇包括散热风扇控制电路，所述散热风扇控制电路包括第二PMOS管Q2，所述第二PMOS管Q2用于控制12V电源的通断，所述第二PMOS管Q2连接有第三NPN型三极管Q3，所述第二PMOS管Q2与第三NPN型三极管Q3之间设置有第九电阻R9，所述PMOS管Q2通过第八电阻R8连接有12V电源，所述第三NPN型三极管Q3连接有第十二电阻R12，所述第十二电阻R12通过第十三电阻R13接地。
作为上述方案的进一步改进，所述按键模块包括按键模块控制电路，所述按键模块控制电路包括2P接线端子PH2.0-2P，所述2P接线端子PH2.0-2P中的第一端子连接有稳压二极管，包括有第一稳压二极管DZ1和第二稳压二极管DZ2，所述第一稳压二极管DZ1通过第十四电阻R14连接有5V电源，所述第二稳压二极管DZ2通过第十五电阻R15连接有5V电源，所述第二稳压二极管DZ2连接有第四PMOS管Q4，所述第四PMOS管Q4连接有5V电源；
所述第二稳压二极管DZ2还连接有第五NPN型三极管Q5，所述第十八电阻R18连接有第十六电阻R16，所述第五NPN型三极管Q5通过第十八电阻R18接地；
所述2P接线端子PH2.0-2P的第一端子通过第十五电容C15接地；
所述2P接线端子PH2.0-2P的第二端子接地。
作为上述方案的进一步改进，所述温度检测模块包括温度检测控制电路，所述温度检测控制电路包括有DS18B20温度传感器和3P接线端子PH2.0-3P，所述DS18B20温度传感器通过3P接线端子PH2.0-3P与控制主机进行连接；
所述DS18B20温度传感包括有GND接口、I/O接口和VCC接口；
所述GND接口接地；
所述VCC接口通过第一电阻R1连接有3.3V电源，所述VCC接口通过第一电容C1接地；
所述I/O接口通过第五电阻R5与3P接线端子PH2.0-3P的第二端子进行连接；
所述3P接线端子PH2.0-3P第一端子接地；
所述3P接线端子PH2.0-3P第三个端子通过第二电容C2接地。
作为上述方案的进一步改进，所述光强检测模块包括GaN的紫外传感器，所述紫外传感器与控制主机进行连接，所述紫外传感器包括紫外传感器控制电路；
所述紫外传感器控制电路包括光强传感器PD；
所述光强传感器PD连接有两组输入端IN，所述输入端IN的一端连接有5V电源，且通过第二电容C2接地，所述输入端IN的第二端接地；
所述光强传感器PD通过第一电阻R1连接有第一电容C1；
所述光强传感器PD的正极接地；
所述紫外传感器计算公式为：
1
2
其中，表示峰值响应度，是一个与准分子灯的光波长有关的定值，单位为安培每瓦特/>，/>表示紫外传感器芯片的尺寸，单位为平方厘米/>，/>表示入射紫外线功率密度，单位为瓦特每平方厘米/>，/>表示经过光强传感器（PD）的电流，单位为安培/>，/>表示第一电阻（R1）的电阻值，单位为欧姆/>，/>表示输出的电压值，单位为伏特/>。
通过确定电压值，进而确定经过所述光强传感器PD的电流，通过上述公式1和2可以确定出光源模块发出的辐照强度。
作为上述方案的进一步改进，所述铂电阻检测模块包括PT100温度传感器，所述PT100温度传感器包括PT100温度传感器控制电路，所述PT100温度传感器通过2P接线端子PH2.0-2P和控制主机进行连接；
所述2P接线端子PH2.0-2P的第一端子接地；
所述2P接线端子PH2.0-2P的第二端子通过第二电阻R2连接电源VCC，所述2P接线端子PH2.0-2P的第二端子还连接有瞬变抑制二极管U1，所述瞬变抑制二极管U1接地。
作为上述方案的进一步改进，所述存储模块包括存储芯片AT24C08，所述存储芯片AT24C08控制电路包括有多组端口，从上至下依次为端口A0、端口A1、端口A2和端口GND，所述端口A0、端口A1、端口A2和端口GND均接地；
所述存储芯片AT24C08控制电路还包括有，从上至下依次为VCC接口、WP接口、SCL接口和SDA接口，所述VCC接口连接有电源VCC，所述VCC接口和WP接口均通过第二十电容C20接地；
所述SCL接口通过第二十电阻R20连接电源VCC；
所述SDA接口通过第二十一电阻R21连接电源VCC；
所述存储芯片AT24C08通过SCL接口和SDA接口与控制主机进行连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是基于嵌入式的308nm准分子紫外光治疗仪进行使用，在治疗过程中，通过光源模块发出308nm准分子紫外光进行治疗；同时，通过光强检测模块检测光源模块的出光强度大小，铂电阻检测模块检测控制主机内部的温度，温度检测模块检测光源模块内部的温度，使得本发明系统能够准确控制治疗时间和治疗剂量进行治疗，并且还具有操作方便快捷的优点。
附图说明
图1为本发明的控制系统硬件结构图；
图2为本发明中人机交互模块控制电路图；
图3为本发明中散热风扇控制电路图；
图4为本发明中按键模块控制电路图；
图5为本发明中温度检测控制电路图；
图6为本发明中紫外传感器控制电路图；
图7为本发明中PT100温度传感器控制电路图；
图8为本发明中存储芯片AT24C08控制电路图。
具体实施方式
本申请实施例中的技术方案为解决上述背景技术的问题，总体思路如下：
实施例：参照图1所示，为本实施例的一种紫外治疗仪的控制系统的硬件结构图，其装置包括控制主机，控制主机连接有电源模块、人机交互模块、光源模块、散热模块、按键模块、模数转换模块、温度检测模块、存储模块、LED和蜂鸣器。
其中，电源模块用于对控制主机进行供电；人机交互模块用于界面显示和数据收发；光源模块包括有氯化氙准分子灯，氯化氙准分子灯用于出光；散热模块用于对光源模块进行散热；按键模块用于对控制主机进行开关机和对光源模块的开启或关闭进行控制。
同时，模数转换模块还包括有光强检测模块和铂电阻检测模块；
其中，光强检测模块用于检测光源模块的出光强度大小，铂电阻检测模块用于检测控制主机内部的温度；温度检测模块用于检测光源模块内部的温度。
存储模块用于存储控制主机的数据参数；LED用于指示光源模块的光源输出。
其中，当温度检测模块检测到光源模块内部的温度超过安全数值时，蜂鸣器发出提示和警报，而光源模块则会停止出光，散热模块继续为光源模块进行散热降温。
参照图2所示，为本实施例中人机交互模块控制电路图：
人机交互模块包括有触摸式的大彩串口屏，大彩串口屏通过8P接线端子PH2.0-8P与控制主机进行连接；其中，8P接线端子PH2.0-8P的第一端子与第二端子均接地，8P接线端子PH2.0-8P的第七端子与第八端子均连接有5V电源，8P接线端子PH2.0-8P的第三端子与第四端子均连接第一线束USART2 TX，8P接线端子PH2.0-8P的第五端子连接第二线束USART2RX。
参照图3所示，为本实施例中散热风扇控制电路图：
散热模块包括有散热风扇，散热风扇包括散热风扇控制电路，散热风扇控制电路包括第二PMOS管Q2，第二PMOS管Q2用于控制12V电源的通断，第二PMOS管Q2连接有第三NPN型三极管Q3，第二PMOS管Q2与第三NPN型三极管Q3之间设置有第九电阻R9，PMOS管Q2通过第八电阻R8连接有12V电源，第三NPN型三极管Q3连接有第十二电阻R12，第十二电阻R12通过第十三电阻R13接地。
其中，散热风扇直接与控制主机相连，控制主机通过散热风扇的12V电源来直接控制散热风扇的运行，当光源模块开启的时候，散热风扇开始工作，当光源模块关闭的时候，散热风扇停止工作，在这个过程中，一旦光源模块内部温度超过设置的阈值，即使光源模块关闭，散热风扇也会继续进行散热工作。
参照图4所示，为本实施例中按键模块控制电路图：
按键模块包括按键模块控制电路，按键模块控制电路包括2P接线端子PH2.0-2P，2P接线端子PH2.0-2P中的第一端子连接有稳压二极管，包括有第一稳压二极管DZ1和第二稳压二极管DZ2，第一稳压二极管DZ1通过第十四电阻R14连接有5V电源，第二稳压二极管DZ2通过第十五电阻R15连接有5V电源，第二稳压二极管DZ2连接有第四PMOS管Q4，第四PMOS管Q4连接有5V电源。
第二稳压二极管DZ2还连接有第五NPN型三极管Q5，第十八电阻R18连接有第十六电阻R16，第五NPN型三极管Q5通过第十八电阻R18接地；
2P接线端子PH2.0-2P的第一端子通过第十五电容C15接地；2P接线端子PH2.0-2P的第二端子接地。
其中，所述的按键模块采用实体按键，并通过2P接线端子PH2.0-2P与控制主机进行连接，在使用过程中，长按实现系统的开机和关机，短按控制光源模块的强度输出，同时，按键直接与控制主机相连，当按键按下的时候，控制主机检测到低电平，否则检测到高电平。
参照图5所示，为本实施例中温度检测控制电路图：
温度检测模块包括温度检测控制电路，温度检测控制电路包括有DS18B20温度传感器和3P接线端子PH2.0-3P，DS18B20温度传感器通过3P接线端子PH2.0-3P与控制主机进行连接；
DS18B20温度传感包括有GND接口、I/O接口和VCC接口；GND接口接地；
VCC接口通过第一电阻R1连接有3.3V电源，VCC接口通过第一电容C1接地。
其中，I/O接口通过第五电阻R5与3P接线端子PH2.0-3P的第二端子进行连接；3P接线端子PH2.0-3P第一端子接地；3P接线端子PH2.0-3P第三个端子通过第二电容C2接地。
其中，通过采用DS18B20温度传感器，应用范围非常广泛，具有体积小、硬件资源耗费小、抗干扰能力强、精度高等特点，其测温范围可以达到-55~ 125 ℃，并且在DS18B20温度传感器内部含有EEPROM，能够在掉电以后保存分辨率及报警温度的阈值；当温度发生变化时，可以直接读取DS18B20温度传感器的温度。
参照图6所示，为本实施例中紫外传感器控制电路图：
光强检测模块包括GaN的紫外传感器，紫外传感器包括紫外传感器控制电路；紫外传感器控制电路包括光强传感器PD；光强传感器PD连接有两组输入端IN，输入端IN的一端连接有5V电源，且通过第二电容C2接地，输入端IN的第二端接地；光强传感器PD通过第一电阻R1连接有第一电容C1；光强传感器PD的正极接地；紫外传感器与控制主机相连，当光源模块出光时，控制主机通过ADC采集其电压值，确定对应的电流，从而计算出其辐照强度值；
具体计算公式为：
1
2
其中，表示峰值响应度，是一个与准分子灯的光波长有关的定值，单位为安培每瓦特/>，/>表示紫外传感器芯片的尺寸，单位为平方厘米/>，/>表示入射紫外线功率密度，单位为瓦特每平方厘米/>，/>表示经过光强传感器（PD）的电流，单位为安培/>，/>表示第一电阻（R1）的电阻值，单位为欧姆/>，/>表示输出的电压值，单位为伏特/>。
通过确定电压值，进而确定经过光强传感器PD的电流，通过上述公式1和2可以确定出光源模块发出的辐照强度。
参照图7所示，为本实施例中PT100温度传感器控制电路图：
铂电阻检测模块包括PT100温度传感器，PT100温度传感器包括PT100温度传感器控制电路，PT100温度传感器通过2P接线端子PH2.0-2P和控制主机进行连接；
其中，2P接线端子PH2.0-2P的第一端子接地；2P接线端子PH2.0-2P的第二端子通过第二电阻R2连接电源VCC，2P接线端子PH2.0-2P的第二端子还连接有瞬变抑制二极管U1，瞬变抑制二极管U1接地，当温度发生变化时，PT100温度传感器的阻值也会随之发生变化，此时通过ADC采集其电压可以计算出PT100温度传感器的阻值，通过查表法得到其温度。
参照图8所示，为本实施例中存储芯片AT24C08控制电路图：
存储模块包括存储芯片AT24C08，存储芯片AT24C08控制电路包括有多组端口，从上至下依次为端口A0、端口A1、端口A2和端口GND，端口A0、端口A1、端口A2和端口GND均接地；存储芯片AT24C08控制电路还包括有，从上至下依次为VCC接口、WP接口、SCL接口和SDA接口，VCC接口连接有电源VCC，VCC接口和WP接口均通过第二十电容C20接地；SCL接口通过第二十电阻R20连接电源VCC；SDA接口通过第二十一电阻R21连接电源VCC。
其中，存储芯片AT24C08的SCL接口和SDA接口与控制主机相连，当其进行读写操作时，通过改变SCL接口和SDA接口的时序来完成数据的读取和写入，并且，存储芯片AT24C08是一种串行的EEPROM，支持IIC总线传输协议，具有工作电压宽、擦写次数多、写入速度快等特点，能够实现掉电存储。
本发明是基于嵌入式的308nm准分子紫外光治疗仪进行使用，在治疗过程中，通过光源模块发出308nm准分子紫外光进行治疗；同时，通过光强检测模块检测光源模块的出光强度大小，铂电阻检测模块检测控制主机内部的温度，温度检测模块检测光源模块内部的温度，使得本发明系统能够准确控制治疗时间和治疗剂量进行治疗，并且还具有操作方便快捷的优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种紫外治疗仪的控制系统，包括控制主机，其特征在于，所述控制主机连接有电源模块、人机交互模块、光源模块、散热模块、按键模块、模数转换模块、温度检测模块、存储模块、LED和蜂鸣器；
其中，所述电源模块用于对控制主机进行供电；
所述人机交互模块用于界面显示和数据收发；
所述光源模块包括有氯化氙准分子灯，所述氯化氙准分子灯用于出光；
所述散热模块用于对光源模块进行散热；
所述按键模块用于对控制主机进行开关机和对光源模块进行开启或关闭；
所述模数转换模块包括有光强检测模块和铂电阻检测模块；
其中，所述光强检测模块用于检测光源模块的出光强度大小，所述铂电阻检测模块用于检测控制主机内部的温度；
所述温度检测模块用于检测光源模块内部的温度；
所述存储模块用于存储控制主机的数据参数；
所述LED用于指示光源模块的光源输出；
其中，当温度检测模块检测到光源模块内部的温度超过安全数值时，蜂鸣器发出提示和警报。
2.根据权利要求1所述一种紫外治疗仪的控制系统，其特征在于，所述人机交互模块包括有触摸式的大彩串口屏，所述大彩串口屏通过8P接线端子（PH2.0-8P）与控制主机进行连接；
所述8P接线端子（PH2.0-8P）的第一端子与第二端子均接地，8P接线端子（PH2.0-8P）的第七端子与第八端子均连接有5V电源，8P接线端子（PH2.0-8P）的第三端子与第四端子均连接第一线束（USART2 TX），以及8P接线端子（PH2.0-8P）的第五端子连接第二线束（USART2RX）。
3.根据权利要求1所述一种紫外治疗仪的控制系统，其特征在于，所述散热模块包括有散热风扇，所述散热风扇与控制主机相连；
所述散热风扇包括散热风扇控制电路，所述散热风扇控制电路包括第二PMOS管（Q2），所述第二PMOS管（Q2）用于控制12V电源的通断，所述第二PMOS管（Q2）连接有第三NPN型三极管（Q3），所述第二PMOS管（Q2）与第三NPN型三极管（Q3）之间设置有第九电阻（R9），所述PMOS管（Q2）通过第八电阻（R8）连接有12V电源，所述第三NPN型三极管（Q3）连接有第十二电阻（R12），所述第十二电阻（R12）通过第十三电阻（R13）接地。
4.根据权利要求1所述一种紫外治疗仪的控制系统，其特征在于，所述按键模块包括按键模块控制电路，所述按键模块控制电路包括2P接线端子（PH2.0-2P），所述2P接线端子（PH2.0-2P）中的第一端子连接有稳压二极管，包括有第一稳压二极管（DZ1）和第二稳压二极管（DZ2），所述第一稳压二极管（DZ1）通过第十四电阻（R14）连接有5V电源，所述第二稳压二极管（DZ2）通过第十五电阻（R15）连接有5V电源，所述第二稳压二极管（DZ2）连接有第四PMOS管（Q4），所述第四PMOS管（Q4）连接有5V电源；
所述第二稳压二极管（DZ2）还连接有第五NPN型三极管（Q5），所述第十八电阻（R18）连接有第十六电阻（R16），所述第五NPN型三极管（Q5）通过第十八电阻（R18）接地；
所述2P接线端子（PH2.0-2P）的第一端子通过第十五电容（C15）接地；
所述2P接线端子（PH2.0-2P）的第二端子接地。
5.根据权利要求1所述一种紫外治疗仪的控制系统，其特征在于，所述温度检测模块包括温度检测控制电路，所述温度检测控制电路包括有DS18B20温度传感器和3P接线端子（PH2.0-3P），所述DS18B20温度传感器通过3P接线端子（PH2.0-3P）与控制主机进行连接；
所述DS18B20温度传感包括有GND接口、I/O接口和VCC接口；
所述GND接口接地；
所述VCC接口通过第一电阻（R1）连接有3.3V电源，所述VCC接口通过第一电容（C1）接地；
所述I/O接口通过第五电阻（R5）与3P接线端子（PH2.0-3P）的第二端子进行连接；
所述3P接线端子（PH2.0-3P）第一端子接地，所述3P接线端子（PH2.0-3P）第三个端子通过第二电容（C2）接地。
6.根据权利要求1所述一种紫外治疗仪的控制系统，其特征在于，所述光强检测模块包括GaN的紫外传感器，所述紫外传感器与控制主机进行连接，所述紫外传感器包括紫外传感器控制电路；
所述紫外传感器控制电路包括光强传感器（PD）；
所述光强传感器（PD）连接有两组输入端（IN），所述输入端（IN）的一端连接有5V电源，且通过第二电容（C2）接地，所述输入端（IN）的第二端接地；
所述光强传感器（PD）通过第一电阻（R1）连接有第一电容（C1）；
所述光强传感器（PD）的正极接地；
所述紫外传感器计算公式为：
（1）
（2）
其中，表示峰值响应度，是一个与准分子灯的光波长有关的定值，单位为安培每瓦特/>，/>表示紫外传感器芯片的尺寸，单位为平方厘米/>，/>表示入射紫外线功率密度，单位为瓦特每平方厘米/>，/>表示经过光强传感器（PD）的电流，单位为安培/>，/>表示第一电阻（R1）的电阻值，单位为欧姆/>，/>表示输出的电压值，单位为伏特/>；
通过确定电压值，进而确定经过所述光强传感器（PD）的电流，通过上述公式（1）和（2）可以确定出光源模块发出的辐照强度。
7.根据权利要求1所述一种紫外治疗仪的控制系统，其特征在于，所述铂电阻检测模块包括PT100温度传感器，所述PT100温度传感器包括PT100温度传感器控制电路，所述PT100温度传感器通过2P接线端子（PH2.0-2P）和控制主机进行连接；
所述2P接线端子（PH2.0-2P）的第一端子接地；
所述2P接线端子（PH2.0-2P）的第二端子通过第二电阻（R2）连接电源（VCC），所述2P接线端子（PH2.0-2P）的第二端子还连接有瞬变抑制二极管（U1），所述瞬变抑制二极管（U1）接地。
8.根据权利要求1所述一种紫外治疗仪的控制系统，其特征在于，所述存储模块包括存储芯片（AT24C08），所述存储芯片（AT24C08）控制电路包括有多组端口，从上至下依次为端口A0、端口A1、端口A2和端口GND，所述端口A0、端口A1、端口A2和端口GND均接地；
所述存储芯片（AT24C08）控制电路还包括有，从上至下依次为VCC接口、WP接口、SCL接口和SDA接口，所述VCC接口连接有电源（VCC），所述VCC接口和WP接口均通过第二十电容（C20）接地；
所述SCL接口通过第二十电阻（R20）连接电源（VCC），所述SDA接口通过第二十一电阻（R21）连接电源（VCC）；
所述存储芯片（AT24C08）通过SCL接口和SDA接口与控制主机进行连接。
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