CN203619524U - 一种医用led冷光源调节保护控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种医用LED冷光源调节保护控制系统，包括微控制器单元、按键单元、显示单元、显示驱动单元、光照度取样单元、光照度调节单元、光源通断电控制单元、温度取样单元和与风机相连的风机调速单元，按键单元、显示驱动单元、光照度取样单元、光照度调节单元、光源通断电控制单元、温度取样单元及风机调速单元分别和微控制器单元相连，显示驱动单元再和显示单元相连，光照度调节单元和LED冷光源相连，温度取样单元及风机分别设于LED冷光源旁。本实用新型集超温保护、光照度调节、过流及过压保护于一体，实现温度和光照度的自动调节及LED冷光源的自动开启或关闭，达到方便、灵活及安全、高效的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种医用LED冷光源，尤其涉及一种医用LED冷光源调节保护控制系统。
背景技术
随着医用光学仪器的发展和普及，特别是关节镜、腹腔镜等医用内窥镜在临床微创手术中的广泛应用，对医用冷光源的数量和特性要求越来越高。医用冷光源的基本功能是产生冷光，可供采用光学纤维导光束的各种内窥镜作为光源，为进行内腔观察和检查提供亮度照明。医用冷光源不仅要有足够的光通量、高色温，而且要工作可靠，使用安全。
初期使用的大功率卤钨灯光效率和色温都低，所观察或显示的图像颜色偏红，色还原性较差，冲击电流大。目前使用的氙灯和金属卤化物灯虽然都具有高色温，但都属于气体放电灯，需要万伏以上高压放电，启动电磁干扰大，氙灯的光效低，金属卤化物灯平均寿命短。随着LED技术的不断发展，高光效、高色温、长寿命及节能环保的大功率白光LED已广泛应用于道路交通和矿山照明等领域，因而取代传统医用冷光源应用于医学临床照明成为今后的发展方向，大功率LED要成为医用冷光源的主体，安全、高效、方便和灵活的集成控制系统是推广应用大功率LED作为医用冷光源的关键技术，目前还没有这样一种调节方便且全面的控制系统。
发明内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种医用LED冷光源调节保护控制系统，其集超温保护、光照度调节、过流及过压调节于一体，调节方便且全面，达到安全、高效、方便和灵活的目的。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括微控制器单元、按键单元、显示单元、显示驱动单元、光照度取样单元、光照度调节单元和光源通断电控制单元，所述的按键单元、显示驱动单元、光照度取样单元、光照度调节单元及光源通断电控制单元分别和所述的微控制器单元相连，显示驱动单元再和所述的显示单元相连，光照度调节单元和所述的LED冷光源相连。通过按键单元设定各种工作参数，微控制器单元根据设定输出控制给光源通断电控制单元，对LED冷光源进行开启或关闭控制。光照度取样单元实时采集光照度，并输送给微控制器单元，经微控制器单元处理，和设定值比较，输出控制信号给光照度调节单元，自动将LED冷光源的光照度调节到合适值。同时，微控制器单元输出信号给显示驱动单元，由显示驱动单元控制显示单元，对实时光照度进行显示。
作为优选，所述的医用LED冷光源调节保护控制系统设有电压取样单元和电流取样单元，电压取样单元及电流取样单元分别和所述的微控制器单元相连。电压取样单元和电流取样单元分别实时采集LED冷光源的电压值和电流值，并输送给微控制器单元，经微控制器单元处理，将电压值和电流值送显示单元显示。并且，一旦电压值和电流值超过设定值，则微控制器单元输出控制信号给光源通断电控制单元，关闭LED冷光源，实现过压及过流保护。
作为优选，所述的医用LED冷光源调节保护控制系统包括温度取样单元和与风机相连的风机调速单元，温度取样单元及风机分别设于LED冷光源旁，温度取样单元及风机调速单元分别和所述的微控制器单元相连。温度取样单元实时采集LED冷光源的温度，并输送给微控制器单元，经微控制器单元处理，将温度值送显示单元显示。并且，一旦温度值过高，即超过设定值，则微控制器单元输出控制信号给风机调速单元，使风机加速运转，达到降温目的，实现超温保护。
作为优选，所述的微控制器单元包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5410单片机；所述的光照度取样单元包括电阻R11、电阻R13及与接口J3相连的双联马达电位器；所述的光照度调节单元包括电阻R2、电阻R3、二极管D2、三极管T2、三极管T2、三极管T3及继电器K2；所述的显示单元包括光照度指示单元，光照度指示单元包括光柱DA1～DA20及数码管SG1；所述的显示驱动单元包括移位寄存器U6和移位寄存器U7；所述的按键单元包括按键S1～S4；所述的光源通断电控制单元包括继电器K1、二极管D1、三极管T1及接口J1；接口J3的1脚接电压VCC，接口J3的2脚和单片机U1的21脚相连，接口J3的3脚经电阻R11和电阻R13连成的串联电路接地；所述的双联马达电位器中的电机MG1的两端分别经继电器K2的两组触点开关和三极管T3的集电极相连，三极管T3的发射极接地，三极管T3的基极经电阻R3和单片机U1的24脚相连，继电器K2的一个驱动端接+12V电压，另一个驱动端和三极管T2的集电极相连，三极管T2的发射极接地，三极管T2的基极经电阻R2和单片机U1的23脚相连，二极管D2和继电器K2的驱动端并联；移位寄存器U6和移位寄存器U7的9脚均接电压VCC，移位寄存器U6和移位寄存器U7的的8脚均接单片机U1的4脚，移位寄存器U7的1脚和2脚均接单片机U1的5脚，单片机U1的26脚、27脚、1脚及2脚分别和光柱DA20、光柱DA19、光柱DA18及光柱DA17的负极相连，光柱DA17～光柱DA20的正极经电阻组RA4接电压VCC，移位寄存器U6的3脚～6脚及10脚～13脚分别和光柱DA9～光柱DA16的负极相连，光柱DA9～光柱DA16的正极经电阻组RA2接电压VCC，移位寄存器U6的1脚和2脚均和移位寄存器U7的13脚相连，移位寄存器U7的3脚～6脚及10脚～13脚分别和光柱DA1～光柱DA8的负极相连，光柱DA1～光柱DA8的正极经电阻组RA1接电压VCC，单片机U1的25脚经电阻R1接数码管SG1；单片机U1的8脚～11脚分别经按键S1～按键S4接地，单片机U1的8脚～11脚又经电阻组RA3接电压VCC；单片机U1的12脚，一路经电阻R6接地，另一路经电阻R5和三极管T1的基极相连，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极和继电器K1的一个驱动端相连，继电器K1的另一个驱动端接+12V电压，二极管D1和继电器K1的两个驱动端并联，继电器K1的一组触点开关和接口J1的1脚和2脚并联，接口J1串联在LED冷光源的供电线路中。
作为优选，所述的温度取样单元包括温度传感器U4，温度传感器U4采用DS18B20传感器；所述的风机调速单元包括接口J4、电阻R7、电阻R8、电阻R10和二极管D3、三极管T4、三极管T5、场效应管Q1；所述的显示单元包括数码管SG2～数码管SG9，所述的显示驱动单元包括驱动芯片U2，驱动芯片U2采用ZLG7289B驱动芯片；所述的温度传感器U4的1脚接地，温度传感器U4的2脚既接单片机U1的13脚又经电阻R18接电压VCC，温度传感器U4的3脚接电压VCC；三极管T4和三极管T5的基极及电阻R7、电阻R8的一端并接，电阻R8的另一端和单片机U1的22脚相连，电阻R7的另一端及三极管T5的集电极接地，三极管T4的集电极接电压VCC，三极管T5的发射极和三极管T4的发射极相连并和场效应管Q1的栅极相连，场效应管Q1的源极经电阻R10接地，接口J4的2脚、4脚均和场效应管Q1的漏极相连，二极管D3连接在三极管T3的漏极和源极之间，接口J4的1脚、3脚均接电压VCC，接口J4和风机相连；单片机U1的15脚～18脚分别和驱动芯片U2的8脚、7脚、6脚及28脚相连，驱动芯片U2的10脚～17脚分别和电阻组RP1的8脚～1脚相连，电阻组RP1的9脚～16脚和数码管SG2～数码管SG9的八个输入端相连，驱动芯片U2的18脚～25脚分别和数码管SG2～数码管SG9的公共端相连。
本实用新型的有益效果是：集超温保护、光照度调节、过流及过压保护于一体，实现温度和光照度的自动调节及LED冷光源的自动开启或关闭，达到方便、灵活及安全、高效的目的。
附图说明
图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。
图2是本实用新型的一种电路原理图。
图中1.微控制器单元，2.按键单元，3.显示单元，4.显示驱动单元，5.光照度取样单元，6.光照度调节单元，7.光源通断电控制单元，8.电压取样单元，9.电流取样单元，10.温度取样单元，11.风机调速单元。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种医用LED冷光源调节保护控制系统，如图1所示，包括微控制器单元1、按键单元2、显示单元3、显示驱动单元4、光照度取样单元5、光照度调节单元6、光源通断电控制单元7、温度取样单元10、风机调速单元11、电压取样单元8和电流取样单元9，光照度调节单元6和LED冷光源相连，温度取样单元10安装于LED冷光源旁，风机调速单元11和安装于LED冷光源旁的风机相连，按键单元2、显示驱动单元4、光照度取样单元5、光照度调节单元6、光源通断电控制单元7、温度取样单元10、风机调速单元11、电压取样单元8及电流取样单元9分别和微控制器单元1相连，显示驱动单元4再和显示单元3相连。显示单元3包括光照度指示单元和电压指示单元、电流指示单元及温度指示单元。
如图2所示，微控制器单元1包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5410单片机；光照度取样单元5包括电阻R11、电阻R13及与接口J3相连的双联马达电位器；光照度调节单元6包括电阻R2、电阻R3、二极管D2、三极管T2、三极管T2、三极管T3及继电器K2；光照度指示单元包括光柱DA1～DA20及数码管SG1，数码管SG2～数码管SG9构成电压指示单元、电流指示单元和温度指示单元；显示驱动单元4包括移位寄存器U6和移位寄存器U7以及驱动芯片U2，移位寄存器U6和移位寄存器U7采用74LS164芯片，驱动芯片U2采用ZLG7289B驱动芯片；所述的按键单元2包括按键S1～S4；光源通断电控制单元7包括继电器K1、二极管D1、三极管T1及接口J1；温度取样单元10包括温度传感器U4，温度传感器U4采用DS18B20传感器；风机调速单元11包括接口J4、电阻R7、电阻R8、电阻R10和二极管D3、三极管T4、三极管T5、场效应管Q1；电压取样单元8包括电阻R9和电阻R14；电流取样单元9包括运放U3A、运放U3B和电阻R12、电阻R15。
光照度取样单元和光照度调节单元中，接口J3的1脚接电压VCC，接口J3的2脚和单片机U1的21脚相连，接口J3的3脚经电阻R11和电阻R13连成的串联电路接地。双联马达电位器中的电机MG1的两端分别经继电器K2的两组触点开关和三极管T3的集电极相连，三极管T3的发射极接地，三极管T3的基极经电阻R3和单片机U1的24脚相连，继电器K2的一个驱动端接+12V电压，另一个驱动端和三极管T2的集电极相连，三极管T2的发射极接地，三极管T2的基极经电阻R2和单片机U1的23脚相连，二极管D2和继电器K2的驱动端并联，连在接口J3上的双联马达电位器和LED冷光源相连。移位寄存器U6和移位寄存器U7的9脚均接电压VCC，移位寄存器U6和移位寄存器U7的的8脚均接单片机U1的4脚，移位寄存器U7的1脚和2脚均接单片机U1的5脚，单片机U1的26脚、27脚、1脚及2脚分别和光柱DA20、光柱DA19、光柱DA18及光柱DA17的负极相连，光柱DA17～光柱DA20的正极经电阻组RA4接电压VCC，移位寄存器U6的3脚～6脚及10脚～13脚分别和光柱DA9～光柱DA16的负极相连，光柱DA9～光柱DA16的正极经电阻组RA2接电压VCC，移位寄存器U6的1脚和2脚均和移位寄存器U7的13脚相连，移位寄存器U7的3脚～6脚及10脚～13脚分别和光柱DA1～光柱DA8的负极相连，光柱DA1～光柱DA8的正极经电阻组RA1接电压VCC，单片机U1的25脚经电阻R1接数码管SG1。数码管SG2～数码管SG9实现电压指示、电流指示和温度指示，单片机U1的15脚～18脚分别和驱动芯片U2的8脚、7脚、6脚及28脚相连，驱动芯片U2的10脚～17脚分别和电阻组RP1的8脚～1脚相连，电阻组RP1的9脚～16脚和数码管SG2～数码管SG9的八个输入端相连，驱动芯片U2的18脚～25脚分别和数码管SG2～数码管SG9的公共端相连。按键单元中，单片机U1的8脚～11脚分别经按键S1～按键S4接地，单片机U1的8脚～11脚又经电阻组RA3接电压VCC。光源通断电控制单元中，单片机U1的12脚，一路经电阻R6接地，另一路经电阻R5和三极管T1的基极相连，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极和继电器K1的一个驱动端相连，继电器K1的另一个驱动端接+12V电压，二极管D1和继电器K1的两个驱动端并联，继电器K1的一组触点开关和接口J1的1脚和2脚并联，接口J1串联在LED冷光源的供电线路中。温度取样单元中，温度传感器U4的1脚接地，温度传感器U4的2脚既接单片机U1的13脚又经电阻R18接电压VCC，温度传感器U4的3脚接电压VCC。风机调速单元中，三极管T4和三极管T5的基极及电阻R7、电阻R8的一端并接，电阻R8的另一端和单片机U1的22脚相连，电阻R7的另一端及三极管T5的集电极接地，三极管T4的集电极接电压VCC，三极管T5的发射极和三极管T4的发射极相连并和场效应管Q1的栅极相连，场效应管Q1的源极经电阻R10接地，接口J4的2脚、4脚均和场效应管Q1的漏极相连，二极管D3连接在三极管T3的漏极和源极之间，接口J4的1脚、3脚均接电压VCC，接口J4和风机相连。电压取样单元中，电阻R9和电阻R14串联，该串联电路的两端分别接+12V电压和地，电阻R9和电阻R14的并接点和单片机U1的20脚相连。电流取样单元中，接口J2的1脚、2脚分别和开关电源的接地端、+12V相连，接口J2的3脚和2脚相连，接口J2的3脚及4脚和LED冷光源的电源端相连，接口J2的4脚和运放U3A的同相输入端相连，运放U3A的反相输入端和其输出端相连并和运放U3B的同相输入端相连，放U3B的反相输入端，一路经电阻R12接地，另一路经电阻R15和运放U3B的输出端相连，运放U3B的输出端和单片机U1的19脚相连。
本实用新型实时采集LED冷光源的温度、电压、电流和光照度值，并传输给单片机，单片机读取数据后，经过处理，由数码管SG2～数码管SG9显示出电压、电流和温度值，由光柱DA1～光柱DA20指示出光照度，光柱点亮得多，表明光照度强。再由单片机根据按键操作分别输出控制信号给光源通断电控制单元和光照度调节单元，通过光源通断电控制单元对LED冷光源进行开启或关闭的自动控制，通过光照度调节单元控制LED冷光源输出合适的光照度。在医用内窥镜使用过程中根据LED冷光源温度的高低，通过风机调速单元对风机的转速进行PWM调速，使LED冷光源维持在一定温度，并降低能耗和风机运转声音。对LED冷光源的工作电压、电流、温度进行实时监测，一旦超出允许的值，立即通过光源通断电控制单元关闭LED冷光源，达到保护设备及患者安全的目的。
Claims (5)
1.一种医用LED冷光源调节保护控制系统，其特征在于包括微控制器单元（1）、按键单元（2）、显示单元（3）、显示驱动单元（4）、光照度取样单元（5）、光照度调节单元（6）和光源通断电控制单元（7），所述的按键单元（2）、显示驱动单元（4）、光照度取样单元（5）、光照度调节单元（6）及光源通断电控制单元（7）分别和所述的微控制器单元（1）相连，显示驱动单元（4）再和所述的显示单元（3）相连，光照度调节单元（6）和所述的LED冷光源相连。
2.根据权利要求1所述的一种医用LED冷光源调节保护控制系统，其特征在于设有电压取样单元（8）和电流取样单元（9），电压取样单元（8）及电流取样单元（9）分别和所述的微控制器单元（1）相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种医用LED冷光源调节保护控制系统，其特征在于包括温度取样单元（10）和与风机相连的风机调速单元（11），温度取样单元（10）及风机分别设于LED冷光源旁，温度取样单元（10）及风机调速单元（11）分别和所述的微控制器单元（1）相连。
4.根据权利要求3所述的一种医用LED冷光源调节保护控制系统，其特征在于所述的微控制器单元（1）包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5410单片机；所述的光照度取样单元（5）包括电阻R11、电阻R13及与接口J3相连的双联马达电位器；所述的光照度调节单元（6）包括电阻R2、电阻R3、二极管D2、三极管T2、三极管T2、三极管T3及继电器K2；所述的显示单元（3）包括光照度指示单元，光照度指示单元包括光柱DA1～DA20及数码管SG1；所述的显示驱动单元（4）包括移位寄存器U6和移位寄存器U7；所述的按键单元（2）包括按键S1～S4；所述的光源通断电控制单元（7）包括继电器K1、二极管D1、三极管T1及接口J1；接口J3的1脚接电压VCC，接口J3的2脚和单片机U1的21脚相连，接口J3的3脚经电阻R11和电阻R13连成的串联电路接地；所述的双联马达电位器中的电机MG1的两端分别经继电器K2的两组触点开关和三极管T3的集电极相连，三极管T3的发射极接地，三极管T3的基极经电阻R3和单片机U1的24脚相连，继电器K2的一个驱动端接+12V电压，另一个驱动端和三极管T2的集电极相连，三极管T2的发射极接地，三极管T2的基极经电阻R2和单片机U1的23脚相连，二极管D2和继电器K2的驱动端并联；移位寄存器U6和移位寄存器U7的9脚均接电压VCC，移位寄存器U6和移位寄存器U7的的8脚均接单片机U1的4脚，移位寄存器U7的1脚和2脚均接单片机U1的5脚，单片机U1的26脚、27脚、1脚及2脚分别和光柱DA20、光柱DA19、光柱DA18及光柱DA17的负极相连，光柱DA17～光柱DA20的正极经电阻组RA4接电压VCC，移位寄存器U6的3脚～6脚及10脚～13脚分别和光柱DA9～光柱DA16的负极相连，光柱DA9～光柱DA16的正极经电阻组RA2接电压VCC，移位寄存器U6的1脚和2脚均和移位寄存器U7的13脚相连，移位寄存器U7的3脚～6脚及10脚～13脚分别和光柱DA1～光柱DA8的负极相连，光柱DA1～光柱DA8的正极经电阻组RA1接电压VCC，单片机U1的25脚经电阻R1接数码管SG1；单片机U1的8脚～11脚分别经按键S1～按键S4接地，单片机U1的8脚～11脚又经电阻组RA3接电压VCC；单片机U1的12脚，一路经电阻R6接地，另一路经电阻R5和三极管T1的基极相连，三极管T1的发射极接地，三极管T1的集电极和继电器K1的一个驱动端相连，继电器K1的另一个驱动端接+12V电压，二极管D1和继电器K1的两个驱动端并联，继电器K1的一组触点开关和接口J1的1脚和2脚并联，接口J1串联在LED冷光源的供电线路中。
5.根据权利要求4所述的一种医用LED冷光源调节保护控制系统，其特征在于所述的温度取样单元（10）包括温度传感器U4，温度传感器U4采用DS18B20传感器；所述的风机调速单元（11）包括接口J4、电阻R7、电阻R8、电阻R10和二极管D3、三极管T4、三极管T5、场效应管Q1；所述的显示单元（3）包括数码管SG2～数码管SG9，所述的显示驱动单元（4）包括驱动芯片U2，驱动芯片U2采用ZLG7289B驱动芯片；所述的温度传感器U4的1脚接地，温度传感器U4的2脚既接单片机U1的13脚又经电阻R18接电压VCC，温度传感器U4的3脚接电压VCC；三极管T4和三极管T5的基极及电阻R7、电阻R8的一端并接，电阻R8的另一端和单片机U1的22脚相连，电阻R7的另一端及三极管T5的集电极接地，三极管T4的集电极接电压VCC，三极管T5的发射极和三极管T4的发射极相连并和场效应管Q1的栅极相连，场效应管Q1的源极经电阻R10接地，接口J4的2脚、4脚均和场效应管Q1的漏极相连，二极管D3连接在三极管T3的漏极和源极之间，接口J4的1脚、3脚均接电压VCC，接口J4和风机相连；单片机U1的15脚～18脚分别和驱动芯片U2的8脚、7脚、6脚及28脚相连，驱动芯片U2的10脚～17脚分别和电阻组RP1的8脚～1脚相连，电阻组RP1的9脚～16脚和数码管SG2～数码管SG9的八个输入端相连，驱动芯片U2的18脚～25脚分别和数码管SG2～数码管SG9的公共端相连。
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|---|---|---|---|---|
| CN107846758A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-03-27 | 伊婕 | 一种低功耗教学设备专用温度控制电路 |
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2013
- 2013-11-22 CN CN201320749472.8U patent/CN203619524U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107846758A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-03-27 | 伊婕 | 一种低功耗教学设备专用温度控制电路 |
| CN107846758B (zh) * | 2017-12-11 | 2019-11-12 | 周凤菊 | 一种低功耗教学设备专用温度控制电路 |
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