CN206761670U - 一种基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，包括微控制器以及分别与微控制器连接的霍尔元件和LED芯片，其中霍尔元件周边设置有磁铁，磁铁设置在运动部件上，通过运动部件带动磁铁相对霍尔元件运动，从而调整运动部件与霍尔元件之间的距离。当运动部件带动磁铁运动靠近霍尔元件时，则霍尔元件输出至微控制器的信号电压值升高，当运动部件带动磁铁运动远离霍尔元件时，则霍尔元件输出至微控制器的信号电压值降低。而微控制器输出至LED芯片的脉冲信号频率随着霍尔元件的输出至微控制的信号电压值的升高而升高，因此本实用新型装置通过霍尔元件实现冷光源亮度的线性调整，因此在调光过程中对内窥镜采集的图像质量不会产生影响。

Description

一种基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置

技术领域

本实用新型涉及一种医用内窥镜冷光源装置，特别涉及一种基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置。

背景技术

医用内窥镜是一种常用的医疗器械，由可弯曲部分、光源及一组镜头组成。内窥镜经人体的天然孔道，或者是经手术做的小切口进入人体的，使用时将内窥镜导入预检查的器官，可直接窥视有关部位的变化。医用内窥镜的光源用来把光线导入体内，照亮所要看的部分。早期是将小灯泡放在内窥镜前端，现代则将光源置于体外，经由光纤导入体内。

随着高亮度LED的技术不断发展，医用内窥镜光源领域以大功率LED发光芯片作为核心的内窥镜冷光源逐渐代替原先的卤钨灯和疝气灯等。LED冷光源可以有效地克服现有卤钨灯、疝气灯等内窥镜光源的不足，以其亮度高、色温合适、发热量少、寿命长等众多优点而受到广大用户的青睐。

在内窥镜使用过程中，通常要对光源的亮度进行调整，以使得内窥镜适应各种使用环境。现有技术中通常采用电位器作为调光部件对光源的亮度进行调整，现有技术中电位器作为内窥镜的调光部件对光源亮度的调整一般只有10个等级，每一级光源亮度等级明显，很难实现光源亮度的线性调整，而冷光源亮度调整过程中亮度的突变会直接影响内窥镜采集的图像质量。

另外，为了病患的安全，防止手术或者医疗过程中内窥镜上的细菌和病毒给病患带来威胁，内窥镜在使用之前必须在消毒杀菌液体中进行长时间的消毒和杀菌，此时最好可以将内窥镜的整个冷光源置于消毒杀菌液体，以实现全面的消毒杀菌。而要将内窥镜的整个冷光源置于消毒杀菌液体中的话，就必须要求内窥镜的整个冷光源为防水的，现有技术中将电位器作为调光部件，在调光过程中，操作人员必须直接接触电位器进行调整，因此电位器部件必须落出至冷光源外壳表面使得操作人员能够接触到，而电位器与电源以及光源直接为电连接，要使电位器部件落出冷光源外壳表面的话，冷光源就很难做到完全防水，因此现有技术中电位器作为调光部件对内窥镜的全面杀菌和消毒起到了一定的阻碍。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，该装置通过霍尔元件实现冷光源亮度的线性调整，因此在调光过程中对内窥镜采集的图像质量不会产生影响。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，包括微控制器以及分别与微控制器连接的霍尔元件和LED芯片，所述霍尔元件周边设置有磁铁，所述磁铁设置在运动部件上，通过运动部件带动磁铁相对霍尔元件运动。

优选的，还包括省电控制模块，所述省电控制模块包括场效应管和稳压器，所述场效应管的源极连接直流电源，栅极连接微控制器，通过微控制器控制场效应管的工作状态；所述场效应管的漏极通过电阻连接稳压器后再连接霍尔元件的电源端。

更进一步的，所述省电控制模块中的稳压器连接微控制器，通过稳压器为微控制器提供参考电压信号。

更进一步的，所述稳压器为LM4040芯片，其中所述场效应管的漏极通过电阻连接LM4040芯片的引脚1，所述LM4040芯片的引脚1连接霍尔元件的电源端，为霍尔元件提供电源；所述LM4040芯片的引脚1连接微控制器。

优选的，所述微控制器通过恒流驱动模块连接LED芯片。

更进一步的，所述恒流驱动模块的个数为两个，分别为第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块，微控制器通过并联的第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块连接LED芯片。

更进一步的，所述第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块为CN5711芯片，所述微控制器的脉冲信号输出端分别连接第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块的CE端，第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块的LED端分别连接LED芯片。

优选的，还包括与微控制器连接的温度传感器。

优选的，所述微控制器为单片机。

优选的，所述运动部件为一圆环，所述霍尔元件置于圆环内部非中心位置处，所述磁铁固定在圆环上，圆环转动带动磁铁相对于霍尔元件运动。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本实用新型装置包括微控制器以及分别与微控制器连接的霍尔元件和LED芯片，其中霍尔元件周边设置有磁铁，磁铁设置在运动部件上，通过运动部件带动磁铁相对霍尔元件运动，从而调整运动部件与霍尔元件之间的距离。当运动部件带动磁铁运动靠近霍尔元件时，则霍尔元件输出至微控制器的信号电压值升高，当运动部件带动磁铁运动远离霍尔元件时，则霍尔元件输出至微控制器的信号电压值降低。而微控制器输出至LED芯片的脉冲信号频率随着霍尔元件输出至微控制器的信号电压值的升高而升高，因此本实用新型装置可以通过霍尔元件实现对光源亮度的调整，由于霍尔元件对光源亮度的调整线性度极高，能够保证医用内窥镜在亮度调整过程中采集的图像质量。

(2)本实用新型装置中是通过运动部件带动磁铁运动来调整磁铁和霍尔元件之间相对距离的，从而实现霍尔元件输出电压值的调整。由于磁铁和霍尔元件为非接触的形式，并且与装置中其他的部件均不存在电连接，因此可以将存在电连接的所有部件密封后，再在冷光源外壳表面设置磁铁，能够有效做到防水，使得本实用新型冷光源装置做到全面的杀菌消毒。

(3)本实用新型装置中还设置省电控制模块，省电控制模块包括与微控制器连接的场效应管，同时直流电源通过场效应管连接的稳压器，当微控制器检测到霍尔元件输出信号的电压值高于一定值的时候，输出脉冲信号控制LED芯片工作，同时微控制器控制场效应管导通，通过稳压器为霍尔元件供电，使得霍尔元件保持正常工作；当微控制器检测到霍尔元件输出信号的电压值低于一定值并且持续一段时间时，微控制器进入低功耗模式；微控制器在进入低功耗模式后，控制场效应管每隔一段时间导通一次，使得霍尔元件每隔一段时间通电一次，从而每隔一段时间能够将电压信号反馈至微控制器，实现在微控制器低功耗模式的情况下定时判断霍尔元件输出信号的电压值是否高于一定值，当高于一定值时即唤醒微控制器，因此省电控制模块使得本实用新型装置能够节省用电的同时不影响正常的工作。

(4)本实用新型省电控制模块中稳压器连接微控制器，以输出稳定的电压至微控制器，为微控制器提供AD参考电压信号，使得微控制器即使在直流电源供电电压稍低的情况下，同样可以准确的判断出霍尔元件发送信号的电压值。

(5)本实用新型装置在微控制器和LED芯片之间连接有恒流驱动模块，以输出恒流驱动LED芯片，使得LED芯片工作更加稳定。另外恒流驱动模块可以为多个并联的，使得每个恒流驱动模块的热度更低，提高LED芯片的使用寿命。

(6)本实用新型装置包括与微控制器连接的温度传感器，当温度传感器检测到温度高于一定值时，控制不输出脉冲信号至LED芯片，保证为微控制器及其他器件提供电源的电池能够安全使用。

附图说明

图1是本实用新型装置结构图。

图2是本实用新型装置运动部件结构图。

图3是本实用新型装置中霍尔元件的电路原理图。

图4a和图4b是本实用新型装置中省电控制模块的电路原理图。

图5是本实用新型装置中恒流驱动模块的电路原理图。

图6是本实用新型装置中温度传感器的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，如图1所示，包括微控制器以及分别与微控制器连接的霍尔元件和LED芯片，霍尔元件周边设置有磁铁，磁铁设置在运动部件上，通过运动部件带动磁铁相对霍尔元件运动，从而调整运动部件与霍尔元件之间的距离。

在本实施例中，如图2所示，运动部件2为一圆环，霍尔元件1置于圆环内部非中心位置处，磁铁3固定在圆环上，圆环2转动带动磁铁1相对于霍尔元件1运动，改变了运动部件2与霍尔元件1之间的距离。

本实施例中当运动部件带动磁铁运动靠近霍尔元件时，则霍尔元件输出至微控制器的信号电压值升高，当运动部件带动磁铁运动远离霍尔元件时，则霍尔元件输出至微控制器的信号电压值降低。霍尔元件输出至微控制器的信号电压值越高，则微控制器输出至LED芯片的脉冲信号频率越高，LED芯片的亮度就越亮；霍尔元件输出至微控制器的信号电压值越低，则微控制器输出至LED芯片的脉冲信号频率越低，LED芯片的亮度就越暗，因此本实施例能够通过霍尔元件反馈至微控制器的信号电压值实现光源亮度的调整，由于霍尔元件的亮度调整等级可以达到100多个等级，因此其对光源的亮度调整线性度极高，保证了医用内窥镜在亮度调整过程中采集的图像质量。另外本实施例装置中是通过运动部件带动磁铁运动来调整磁铁和霍尔元件之间相对距离，从而实现霍尔元件输出电压值的调整。由于磁铁和霍尔元件为非接触的形式，并且与装置中其他的部件均不存在电连接，因此可以将存在电连接的所有部件密封后，再在冷光源外壳表面设置磁铁，能够有效做到防水，使得本实施例冷光源装置做到全面的杀菌消毒。

本实施例中微控制器可以为单片机。

本实施例装置还包括省电控制模块，如图4a和4b所示，省电控制模块包括场效应管和稳压器，如图4a所示，场效应管的源极连接直流电源+5V，栅极连接微控制器，通过微控制器控制场效应管的工作状态；如图3、4a和4b所示，场效应管的漏极通过电阻连接稳压器后再连接霍尔元件的电源端，霍尔元件的电压信号输出端连接微处理器，其中场效应管漏极输出的+5V电压经过稳压器稳压后输出+3V电压至霍尔元件的电源端。本实施例中的场效应管为耗尽型PMOS管，当微控制器输出为低电平时，PMOS管导通，直流电源通过稳压器为霍尔元件供电，当微控制器输出高电平时，PMOS管截止，霍尔元件断电。在本实施例中，当微控制器检测到霍尔元件输出信号的电压值高于1.65V时，输出脉冲信号控制LED芯片工作，同时微控制器控制场效应管处于导通状态，通过稳压器为霍尔元件供电，使得霍尔元件保持正常工作。当微控制器检测到霍尔元件输出信号的电压值低于1.65V并且持续2秒钟时，微控制器进入低功耗模式；微控制器在低功耗模式，通过输出的电平控制场效应管每隔1秒时间持续导通10毫秒，使得霍尔元件每隔1秒能够持续通电10毫秒的时间，从而每隔1秒的时间能够将其输出的电压信号反馈至微控制器，实现在微控制器低功耗模式的情况下定时判断霍尔元件输出信号的电压值是否高于1.65V，当高于1.65V值时，即唤醒微控制器，退出低功耗模式。

在本实施例中省电控制模块中的稳压器连接微控制器，通过稳压器为微控制器提供稳定的AD参考电压信号+3V，使得微控制器即使在直流电源供电电压稍低的情况下，仍然能够进行正常的AD采样，同样可以准确的判断出霍尔元件发送信号的电压值。

如图4b所示，本实施例中稳压器为LM4040芯片，其中场效应管的漏极通过电阻连接LM4040芯片的引脚1，LM4040芯片的引脚1连接霍尔元件的电源端，为霍尔元件提供电源；LM4040芯片的引脚1连接微控制器，为微控制器提供AD参考电压信号。

本实施例装置在低功耗模式下，微控制器中只有与霍尔元件、场效应管以及稳压器连接的端口才处于工作状态，因此本实用新型在节省用电的同时不影响正常的工作。

本实施例装置中，微控制器通过恒流驱动模块连接LED芯片。如图5所示，其中本实施例中，恒流驱动模块的个数为两个，分别为第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块，微控制器通过并联的第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块连接LED芯片。本实施例中第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块为CN5711芯片，微控制器的脉冲信号输出端分别连接第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块的CE端，第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块的LED端分别连接LED芯片。本实施例中微控制器和LED芯片之间连接的恒流驱动模块能够输出恒定的电流驱动LED芯片，使得LED芯片工作更加稳定。并且恒流驱动模块可以为多个并联的，使得每个恒流驱动模块的热度更低，提高LED芯片的使用寿命。

如图6所示，本实施例装置中还包括与微控制器连接的温度传感器。当温度传感器检测到温度高于一定值时，控制不输出脉冲信号至LED芯片，保证为微控制器及其他器件提供电源的电池能够安全使用。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，包括微控制器以及分别与微控制器连接的霍尔元件和LED芯片，所述霍尔元件周边设置有磁铁，所述磁铁设置在运动部件上，通过运动部件带动磁铁相对霍尔元件运动。

2.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，还包括省电控制模块，所述省电控制模块包括场效应管和稳压器，所述场效应管的源极连接直流电源，栅极连接微控制器，通过微控制器控制场效应管的工作状态；所述场效应管的漏极通过电阻连接稳压器后再连接霍尔元件的电源端。

3.根据权利要求2所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，所述省电控制模块中的稳压器连接微控制器，通过稳压器为微控制器提供参考电压信号。

4.根据权利要求3所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，所述稳压器为LM4040芯片，其中所述场效应管的漏极通过电阻连接LM4040芯片的引脚1，所述LM4040芯片的引脚1连接霍尔元件的电源端，为霍尔元件提供电源；所述LM4040芯片的引脚1连接微控制器。

5.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，所述微控制器通过恒流驱动模块连接LED芯片。

6.根据权利要求5所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，所述恒流驱动模块的个数为两个，分别为第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块，微控制器通过并联的第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块连接LED芯片。

7.根据权利要求6所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，所述第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块为CN5711芯片，所述微控制器的脉冲信号输出端分别连接第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块的CE端，第一恒流驱动模块和第二恒流驱动模块的LED端分别连接LED芯片。

8.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，还包括与微控制器连接的温度传感器。

9.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，所述微控制器为单片机。

10.根据权利要求1所述的基于霍尔元件的医用内窥镜冷光源装置，其特征在于，所述运动部件为一圆环，所述霍尔元件置于圆环内部非中心位置处，所述磁铁固定在圆环上，圆环转动带动磁铁相对于霍尔元件运动。