CN208569350U - 一种x射线源的数字电源控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种X射线源的数字电源控制装置及系统，所述X射线源的数字电源控制装置包括工控机、数字控制模块、串行接口和X射线源，工控机通过数据总线与数字控制模块通信连接，用于将用户输入的设定指令通过数据总线传输至数字控制模块，并接收数字控制模块输出的反馈信号；数字控制模块还通过串行接口与X射线源连接，用于根据接收到的设定指令通过串行接口输出数字控制信号至X射线源，控制X射线源的设定电压值和设定电流值，以及对X射线源的反馈电压值和反馈电流值进行监测并输出反馈信号至工控机。本实用新型中工控机与数字控制模块之间无需进行数模转换，实现全数字化传输通信，避免信号传输过程中产生转换误差。

Description

一种X射线源的数字电源控制装置及系统

技术领域

本实用新型涉及X射线电源控制领域，特别涉及一种X射线源的数字电源控制装置及系统。

背景技术

高压X射线源广泛地应用于车站安检机、医院X光影像等技术领域。现有的用于控制高压X射线源的电源控制技术中，上位机与单片机以及控制电路之间需要进行数模转换实现电源控制，例如单片机接收上位机发送的数字信号，之后数/模转换器进行数模转换，将模拟信号发送给控制电路，以及通过数/模转换器对控制电路产生模拟信号进行模数转换，单片机将转换后的数字信号发送到上位机。

一般的数/模转换器在进行模数转换或者数模转换过程中需要转换时间，使得在上位机与下位机之间进行数模转换和模数转换过程中容易产生失调误差、增益误差、非线性误差和微分非线性误差等影响转换精度，这些误差超过一定程度时，将对通信控制的精度产生影响。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种X射线源的数字电源控制装置及系统，工控机与数字控制模块之间无需进行数模转换，通过数据总线可直接传输数字信号，实现全数字化传输通信，避免信号传输过程中产生转换误差。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种X射线源的数字电源控制装置，其包括工控机、数字控制模块、串行接口和X射线源，所述工控机通过数据总线与数字控制模块通信连接，用于将用户输入的设定指令通过数据总线传输至数字控制模块，并接收数字控制模块输出的反馈信号；所述数字控制模块还通过串行接口与X射线源连接，用于根据接收到的设定指令通过串行接口输出数字控制信号至X射线源，控制所述X射线源的设定电压值和设定电流值，以及对X射线源的反馈电压值和反馈电流值进行监测并输出反馈信号至工控机。

所述的X射线源的数字电源控制装置中，所述X射线源内集成有X光管、数模转换器、模数转换器和升压整流单元；所述数模转换器与串行接口和升压整流单元连接，用于将所述数字控制信号转换为模拟信号后加载到升压整流单元；所述升压整流单元还与X光管和模数转换器连接，用于根据转换后的模拟信号对设定电压值进行升压以及整流滤波处理后输出直流电压至X光管，驱动X光管工作；所述模数转换器还与串行接口连接，用于对采集到的反馈电压值和反馈电流值进行模数转换后输出至数字控制模块。

所述的X射线源的数字电源控制装置中，所述数字控制模块包括DSP芯片，所述DSP芯片通过数据总线与工控机连接，并且通过串行接口与X射线源连接。

所述的X射线源的数字电源控制装置中，所述数字控制模块还包括过载保护器，所述过载保护器与X光管和DSP芯片连接，用于对所述X光管进行电流信号采样，并将采样电流转换为采样电压后输入至DSP芯片，所述DSP芯片用于将采样电压与设定电压进行比较，若采样电压大于设定电压，则控制所述设定电压值和设定电流值归零。

所述的X射线源的数字电源控制装置中，所述数字控制模块还包括用于实时显示设定电压值、设定电流值、反馈电压值和反馈电流值的显示屏，所述显示屏与DSP芯片连接。

所述的X射线源的数字电源控制装置中，所述DSP芯片的型号为Si8250。

所述的X射线源的数字电源控制装置中，所述显示屏为LCD显示屏、LED显示屏或OLED显示屏。

一种X射线源的数字电源控制系统，其包括如上所述的X射线源的数字电源控制装置。

相较于现有技术，本实用新型提供的X射线源的数字电源控制装置及系统中，所述X射线源的数字电源控制装置包括工控机、数字控制模块、串行接口和X射线源，所述工控机通过数据总线与数字控制模块通信连接，用于将用户输入的设定指令通过数据总线传输至数字控制模块，并接收数字控制模块输出的反馈信号；所述数字控制模块还通过串行接口与X射线源连接，用于根据接收到的设定指令通过串行接口输出数字控制信号至X射线源，控制所述X射线源的设定电压值和设定电流值，以及对X射线源的反馈电压值和反馈电流值进行监测并输出反馈信号至工控机。本实用新型中工控机与数字控制模块之间无需进行数模转换，通过数据总线可直接传输数字信号，实现全数字化传输通信，避免信号传输过程中产生转换误差。

附图说明

图1为本实用新型提供的X射线源的数字电源控制装置的结构框图。

具体实施方式

本实用新型提供的一种X射线源的数字电源控制装置及系统，工控机与数字控制模块之间无需进行数模转换，通过数据总线可直接传输数字信号，实现全数字化传输通信，避免信号传输过程中产生转换误差。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的X射线源的数字电源控制装置包括工控机1、数字控制模块2、串行接口3和X射线源4，所述工控机1通过数据总线5与数字控制模块2通信连接，所述数字控制模块2还通过串行接口3与X射线源4连接，其中，所述工控机1用于将用户输入的设定指令通过数据总线5传输至数字控制模块2，并接收数字控制模块2输出的反馈信号；所述数字控制模块2用于根据接收到的设定指令通过串行接口3输出数字控制信号至X射线源4，控制所述X射线源4的设定电压值和设定电流值，以及对X射线源4的反馈电压值和反馈电流值进行监测并输出反馈信号至工控机1。即本实用新型提供的数字电源控制装置中数字控制模块2通过数据总线5与工控机1通信，输入控制、中断控制、硬件调试、数据选择和端口检测等等设定指令均采用数字信号，无须进行数模转换与模数转换，实现传输过程的全数字化，可有效避免转换误差。

进一步地，所述X射线源4内集成有X光管41、数模转换器42、模数转换器43和升压整流单元44，所述数模转换器42与串行接口3和升压整流单元44连接，所述升压整流单元44还与X光管41和模数转换器43连接，所述模数转换器43还与串行接口3连接，其中，所述数模转换器42用于将所述数字控制信号转换为模拟信号后加载到升压整流单元44，所述升压整流单元44用于根据转换后的模拟信号对设定电压值进行升压以及整流滤波处理后输出直流电压至X光管41，驱动X光管41工作，所述模数转换器43用于对采集到的反馈电压值和反馈电流值进行模数转换后输出至数字控制模块2，由数字控制模块2根据模数转换后的反馈电压值和反馈电流值输出相应的反馈信号至工控机1。本实用新型提供的X射线源的数字电源控制装置中，将数模转换器42和模数转换器43集成在X射线源4内，使其能直接接收数字控制模块2输出的数字控制信号，并将采集到的模拟信号进行模数转换后在输出至数字控制模块2，即数据转换过程发生在X射线源4内部，而工控机1与数字控制模块2直接则无需进行数据转换过程，X射线源4在接收到数字控制信号后再对其进行解析并驱动X光管41，不影响上位机与下位机之间的通信过程。

具体地，所述升压整流单元44包括变压器（图中未示出）和倍压整流电路（图中未示出）， 在接收到数字控制信号并将其转换为模拟信号后，由变压器对设定电压值进行升压处理后输出至倍压整流电路，由倍压整流电路对电压进行整流滤波后输出直流电压加载到X光管41，驱动X光管41工作，其中所述倍压整流电路可采用现用成熟的倍压整流电路，本实用新型对其电路结构与连接关系不作描述。

优选地，本实用新型提供的X射线源的数字电源控制装置中，所述数字控制模块2包括DSP芯片21，所述DSP芯片21通过数据总线5与工控机1连接，并且通过串行接口3与X射线源4连接。由于DSP芯片21内具有快速RAM，可通过独立的数据总线5在两块中同时访问，且程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据，在电路系统中稳定性好，精度高，高速性能，可嵌入性以及接口集成方便等优点，本实用新型中，使用DSP芯片21代替传统的单片机芯片，使工控机1与数字控制模块2之间无须数模转换，通过数据总线5可直接接收来自上位机的数字信号，实现全数字化传输通信，避免产生转换误差。本实施例中，采用型号为Si8250的数字电源DSP芯片21，当然在其它实施例中，也可采用其它具有相同功能的DSP芯片21，本实用新型对此不作限定。

进一步地，所述数字控制模块2还包括过载保护器22，所述过载保护器22与X光管41和DSP芯片21连接，用于对所述X光管41进行电流信号采样，并将采样电流转换为采样电压后输入至DSP芯片21，所述DSP芯片21用于将采样电压与设定电压进行比较，若采样电压大于设定电压，则控制所述设定电压值和设定电流值归零。即本实用新型中，还通过过载保护器22对X光管41进行过载保护，具体实施时，所述过载保护器22中包括有电流互感器，由电流互感器对X射线源4内部的X光管41进行电流信号采样，将采样电流转换成采样电压后输入到DSP芯片21中，DSP芯片21对该电压信号不断地采集、计算和存储，并与设定电压进行比较，若采样电压大于设定电压，则说明X射线源4内的高压电路过载，DSP芯片21进入中断状态，将设定电压值和设定电流值归零，并关闭X射线源4。通过增加过载保护期，实时对X射线源4中X光管41两端的电流进行监控，当出现过流情况时，能够检测出并及时通过DSP芯片21进行中断，能有效地保护X射线源4。

更进一步地，所述数字控制模块2还包括用于实时显示设定电压值、设定电流值、反馈电压值和反馈电流值的显示屏23，所述显示屏23与DSP芯片21连接，即通过显示屏23可实时显示当前设定的电压值和电流值，以及X光管41反馈的电压值以及电流值，便于工作人员随时掌握当前X射线源4的工作状态，具体实施时，所述显示屏23可采用LCD显示屏23、LED显示屏23或OLED显示屏23，具体可根据实际需求选择，本实用新型对此不作限定。

基于上述X射线源的数字电源控制装置，本实用新型还相应提供一种X射线源的数字电源控制系统，其包括如上所述的X射线源的数字电源控制装置，由于上文已对所述X射线源的数字电源控制装置进行了详细描述，此处不作详述。

综上所述，本实用新型提供的X射线源的数字电源控制装置及系统中，所述X射线源的数字电源控制装置包括工控机、数字控制模块、串行接口和X射线源，所述工控机通过数据总线与数字控制模块通信连接，用于将用户输入的设定指令通过数据总线传输至数字控制模块，并接收数字控制模块输出的反馈信号；所述数字控制模块还通过串行接口与X射线源连接，用于根据接收到的设定指令通过串行接口输出数字控制信号至X射线源，控制所述X射线源的设定电压值和设定电流值，以及对X射线源的反馈电压值和反馈电流值进行监测并输出反馈信号至工控机。本实用新型中工控机与数字控制模块之间无需进行数模转换，通过数据总线可直接传输数字信号，实现全数字化传输通信，避免信号传输过程中产生转换误差。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种X射线源的数字电源控制装置，其特征在于，包括工控机、数字控制模块、串行接口和X射线源，所述工控机通过数据总线与数字控制模块通信连接，用于将用户输入的设定指令通过数据总线传输至数字控制模块，并接收数字控制模块输出的反馈信号；所述数字控制模块还通过串行接口与X射线源连接，用于根据接收到的设定指令通过串行接口输出数字控制信号至X射线源，控制所述X射线源的设定电压值和设定电流值，以及对X射线源的反馈电压值和反馈电流值进行监测并输出反馈信号至工控机。

2.根据权利要求1所述的X射线源的数字电源控制装置，其特征在于，所述X射线源内集成有X光管、数模转换器、模数转换器和升压整流单元；所述数模转换器与串行接口和升压整流单元连接，用于将所述数字控制信号转换为模拟信号后加载到升压整流单元；所述升压整流单元还与X光管和模数转换器连接，用于根据转换后的模拟信号对设定电压值进行升压以及整流滤波处理后输出直流电压至X光管，驱动X光管工作；所述模数转换器还与串行接口连接，用于对采集到的反馈电压值和反馈电流值进行模数转换后输出至数字控制模块。

3.根据权利要求2所述的X射线源的数字电源控制装置，其特征在于，所述数字控制模块包括DSP芯片，所述DSP芯片通过数据总线与工控机连接，并且通过串行接口与X射线源连接。

4.根据权利要求3所述的X射线源的数字电源控制装置，其特征在于，所述数字控制模块还包括过载保护器，所述过载保护器与X光管和DSP芯片连接，用于对所述X光管进行电流信号采样，并将采样电流转换为采样电压后输入至DSP芯片，所述DSP芯片用于将采样电压与设定电压进行比较，若采样电压大于设定电压，则控制所述设定电压值和设定电流值归零。

5.根据权利要求4所述的X射线源的数字电源控制装置，其特征在于，所述数字控制模块还包括用于实时显示设定电压值、设定电流值、反馈电压值和反馈电流值的显示屏，所述显示屏与DSP芯片连接。

6.根据权利要求3所述的X射线源的数字电源控制装置，其特征在于，所述DSP芯片的型号为Si8250。

7.根据权利要求5所述的X射线源的数字电源控制装置，其特征在于，所述显示屏为LCD显示屏、LED显示屏或OLED显示屏。

8.一种X射线源的数字电源控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的X射线源的数字电源控制装置。