CN209016730U - 一种肌电信号采集仪的抗干扰装置 - Google Patents

Abstract

一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，包括一外壳体，所述外壳体内设置有一通讯模块、一主控电路、一电池充电电路、一电池、一转换电路；所述通讯模块一端连接上位机，另一端连接所述主控电路；所述电池充电电路一端连接电源适配器，另一端连接转换电路，所述电池连接所述转换电路，所述转换电路还连接电源输出端，所述主控电路还分别连接所述电池充电电路和所述转换电路。本实用新型中的通讯模块可连接上位机，上位机中存储有上位机软件，可通过上位机软件控制电池切换，当需隔离网电源干扰时，切换为电池供电，当设备无需使用时，切换为为电池充电，可以使供电过程隔离网电源干扰，本实用新型无需更换电池，可以不间断供电，可以使供电电池隔离电源干扰。

Description

一种肌电信号采集仪的抗干扰装置

【技术领域】

本实用新型属于医疗器械技术领域，具体是指一种肌电信号采集仪的抗干扰装置。

【背景技术】

精密医疗器械对电源的要求比较高。目前使用台达电源适配器供电的医疗仪器电网电源干扰比较严重。肌电信号采集仪的外接仪器记录肌电信号时会受到如：地线阻抗过大、地线存在漏电电流、周边存在交流磁场等干扰而导致反馈基线不准确。市面上有采用UPS电源进行供电以抗干扰，但这种方式的连续工作时间有限，而且体积大。

因此，开发一个完整的适配器电源方案的管理模块，包括对电池进行充放电管理和保护的电池管理，以及给系统提供稳定可靠电源的稳压器等设备。将电池管理和提供电源管理的稳压器集成在一起，是未来电源方案的一大发展趋势。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，可以隔离电源对设备的干扰。

本实用新型是这样实现的：

一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，包括一外壳体，

所述外壳体内设置有一通讯模块、一主控电路、一电池充电电路、一电池、一转换电路；

所述通讯模块一端连接一上位机，另一端连接所述主控电路；

所述电池充电电路一端连接一电源适配器，另一端连接所述转换电路，所述电池连接所述转换电路，所述转换电路还连接一电源输出端，所述主控电路还分别连接所述电池充电电路和所述转换电路；

所述通讯模块用于与上位机之间的信号传输，所述转换电路通过所述主控电路来控制切换电池的充电状态和放电状态；

当电池充电状态时，电源适配器经过所述电池充电电路再经过所述转换电路给电池充电；

当电池放电状态时，电池经过所述转换电路给所述电源输出端供电。

进一步地，所述转换电路包括第一继电器，所述第一继电器一端连接电池，另一端两触点分别连接电池充电电路和电池输出节点，所述第一继电器通过所述主控电路来控制切换电池的充电状态和放电状态。

进一步地，所述电池为双电池组，所述电池充电电路为双充电芯片，所述转换电路的第一继电器为两个，所述两第一继电器、双充电芯片与双电池组一一对应，所述主控电路通过控制所述两第一继电器，使一电池放电时，另一电池充电。

进一步地，所述电池充电电路，包括恒流/恒压充电芯片和热敏电阻传感器，所述恒流/恒压充电芯片一端连接所述电源适配器，另一端连接转换电路，所述电池通过所述热敏电阻传感器与所述恒流/恒压充电芯片连接，如果检测到超出安全温度，则暂停充电，当所述电池温度返回到安全温度内时自动恢复充电。

进一步地，所述通讯模块，包括一数字隔离器、一光电耦合器和一RS232 通讯接口，所述RS232通讯接口连接所述上位机，所述RS232通讯接口通过所述数字隔离器、所述光电耦合器连接所述主控电路。

进一步地，所述电源适配器和所述电池充电电路之间还包括一升压电路，将所述电池充电电路电压提高到其工作电压，所述升压电路还连接所述主控电路；

所述升压电路包括第二继电器和升压控制器，所述第二继电器一端连接所述电源适配器，另一端两触点分别连接所述升压控制器和接地，用所述主控电路控制其切换，所述升压控制器为恒定频率同步升压型转换器控制器；

所述升压控制器的升压输入端接入离散感测电阻器RSENSE或DCR传感，用于检测输入升压控制器的电流，所述升压控制器的升压输出端与接地端并联一输出电容器。

进一步地，所述电源适配器和所述主控电路之间还包括一第一稳压电路，为所述主控电路提供稳定的直流电流；

所述第一稳压电路包括第一LDO线性稳压器，所述第一LDO线性稳压器一端连接电源适配器，另一端连接所述主控电路。

进一步地，在所述转换电路和所述电源输出端之间还包括一第二稳压电路，用于提供稳定的直流电压，所述第二稳压电路还分别与所述电源适配器和所述主控电路相连；

所述第二稳压电路包括第二LDO线性稳压器和第三继电器，所述第三继电器一端连接所述电源输出端，另一端两触点分别连接所述第二LDO线性稳压器和所述电源适配器，所述第三继电器还与所述主控电路相连。

进一步地，还包括一检测比较电路，分别连接所述主控电路和所述转换电路；

所述检测比较电路，包括一电压比较器和与其相连接的一光电耦合器，具有电压比较和电压隔离功能，检测电池的电量并使前端和负载完全隔离，增加电路安全性并减小电路干扰。

进一步地，外壳体上设置有五个工作指示灯和三个外接接口；

工作时，外壳体相应位置的指示灯发光，五个指示灯分别用于内部第一电源工作指示灯、内部第二电源工作指示灯、内部第一电源状态指示灯、内部第二电源状态指示灯、适配器工作指示灯；三个外接接口分别对应外接电源接口、数字通道接口、电源输出接口。

本实用新型的优点在于：1、电池充电过程实现过载过压保护；2、可通过上位机软件控制电池切换，当需隔离网电源干扰时，切换为电池供电，当设备无需使用时，切换为为电池充电，可以使供电过程隔离网电源干扰；3、当一个电池切换为供电时，另一电池切换为充电，双电池组无需更换电池，还可以不间断供电；4、采用了多种电池隔离技术，不需要改造地线；5、提高25％的电池寿命、温升低，波纹超小，电路提供稳定的电压；6、可输出高至3A的电流。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1是本实用新型的结构原理框图。

图2是本实用新型中的通讯模块结构原理框图。

图3是本实用新型中的转换电路结构原理框图。

图4是本实用新型中的电池充电电路结构原理框图。

图5是本实用新型中的升压电路结构原理框图。

图6是本实用新型中的第一稳压电路结构原理框图。

图7是本实用新型中的第二稳压电路结构原理框图。

图8是本实用新型中的检测比较电路结构原理框图。

【具体实施方式】

如图1所示，一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，包括一外壳体100，所述外壳体100内设置有通讯模块1、主控电路2、电池充电电路3、电池组4、转换电路5；通讯模块3一端连接一上位机200，另一端连接主控电路2；电池充电电路3一端连接电源适配器，另一端连接转换电路5，所述电池组2 连接转换电路5，转换电路5还连接电源输出端，主控电路2还分别连接电池充电电路3和转换电路5。

本实用新型抗干扰装置中的通讯模块1连接到上位机200，上位机200 中存储有上位机软件，可通过通讯模块1传递命令到主控电路2，从而控制转换电路。当电池充电状态时，电源适配器经过电池充电电路再经过转换电路给电池充电；当电池放电状态时，电池经过转换电路给电源输出端供电。

从而使供电电池隔离网电源的电磁干扰，如此一来，由于供电时电源输出端并没有与网电源相连，使得通过本实用新型抗干扰模块供电的设备也自然隔离网电源的电磁干扰。

优选地方案中，电池组4为双电池组，主控电路2控制双电池组分别切换状态，当一个电池切换为供电时，另一电池切换为充电，双电池组无需更换电池，还可以不间断供电。

通讯模块1的结构原理框图如图2所示，转换电路5的结构原理框图如图3所示。转换电路5，包括两第一继电器，所述两第一继电器一端连接电池，另一端两触点分别连接电池充电电路和电池输出节点，所述两第一继电器通过所述主控电路2来控制切换电池的充电状态和放电状态。所述两第一继电器、双充电芯片与双电池组一一对应，所述主控电路2通过控制所述两第一继电器，使一电池放电时，另一电池充电。

双电池组4为两个最大容量为2900mAh的高性能锂电池组。

主控电路2采用汽车级MCU，对电池充放电和切换进行管理。

如图4所示，电池充电电路3采用双电池充电芯片为双电池组4进行充电，电池充电芯片采用LTC4006充电芯片，其采用恒流/恒压充电控制器，其内具有同步、准恒定频率的恒定断开时间结构的PWM控制器，充电电流为±4％精度的可编程单感测电阻器，由外部电阻器编程的定时器，在达到C/10 充电电流时，设定总充电时间或重置为总充电时间的25％，当电池的电压降到3.9V/每节电池以下时，自动恢复充电，电池在完全放电时会自动流入10％的编程电流，直到电池电压达到2.5V/每节电池，如果低电池状态持续超过总充电时间的25％，则充电终止，外接热敏电阻传感器，如果检测到超出安全温度，则暂停充电，当电池温度返回到安全温度内时自动恢复充电，可以自动调节充电电流，为所述电池稳定充电。

在一实施例中，在电源适配器和电池充电电路3之间还包括一升压电路 6，将电池充电电路3电压提高到其工作电压，升压电路6还连接主控电路2。如图5所示，升压电路6，包括第二继电器和升压控制器，所述第二继电器一端连接所述电源适配器，另一端两触点分别连接所述升压控制器和接地，用所述主控电路控制其切换，当需要升压充电时，连接升压控制器，当不需要升压充电时，接地屏蔽网电源干扰。所述升压控制器采用恒定频率同步升压型转换器控制器，外部电阻器连接到输入电压可设置控制器操作的阈值，升压输入端接入离散感测电阻器RSENSE或DCR，用于检测电流，当处于低负载电流时，所述升压电路进入高效率突发模式、恒定频率脉冲跳跃模式或强制连续传导模式，当配置为突发模式工作并在轻负载情况下，转换器将突发产生几个脉冲，以保持输出电容器上的充电电压，然后关断转换器，进入休眠模式，这时大多数内部电路都关断，输出电容器提供负载电流，当输出电容器上的电压降至所设定的值时，转换器重新启动，从而提供更大的电流以补充充电电压。

在一实施例中，在电源适配器和主控电路2之间还包括一第一稳压电路 7，为主控电路2提供稳定的直流电流。如图6所示，第一稳压电路7，包括第一LDO线性稳压器，所述第一LDO线性稳压器一端连接电源适配器，另一端连接所述主控电路。第一LDO线性稳压器采用Microchip公司的低压差、低接地电流、高精度的稳压器，不受电路故障影响提供电流限制，允许在没有反向电流的情况下施加输出电压，在过载条件下输出电流是恒定的，具有过流保护、电池反向和抛负载保护，其电压输入端口和电压输出端口分别连接一个电解电容，起到滤波作用。

在一实施例中，在转换电路5和电压输出端之间还包括一第二稳压电路 8，为电源输出端提供稳定的直流电压，第二稳压电路还分别与电源适配器和主控电路2相连。如图7所示，第二稳压电路8，包括第二LDO线性稳压器和第三继电器，所述第三继电器一端连接所述电源输出端，另一端两触点分别连接所述第二LDO线性稳压器和所述电源适配器，所述第三继电器还与所述主控电路相连。第二LDO线性稳压器，采用高次谐波电流和极低的接地电流设计，适用于高电流负载也适用于低电流负载，并采用第三继电器进行控制，第三继电器的两触点分别连接第二LDO线性稳压器和电源适配器，当触点连接电源适配器时，相当于由连接在网电源上的电源适配器直接给电源输出端供电，当触点连接第二LDO线性稳压器时，相当于由抗干扰模块中的电池供电，通过该第三继电器时不需要电磁隔离时由网电源供电，而需要电磁隔离时由电池组供电，可以提高抗干扰模块中电池的使用寿命。

在一实施例中，还包括一检测比较电路9，分别连接主控电路2和转换电路5。如图8所示，检测比较电路9，包括一电压比较器和与其相连接的一光电耦合器，具有电压比较和电压隔离功能，检测电池的电量并使前端和负载完全隔离，增加电路安全性并减小电路干扰。

外壳体1上设置有五个工作指示灯和三个外接接口。工作时，外壳体1 相应位置的指示灯发光。五个指示灯分别用于内部第一电源工作指示灯、内部第二电源工作指示灯、内部第一电源状态指示灯(红色表示正在充电，绿色表示已充满)、内部第二电源状态指示灯(红色表示正在充电，绿色表示已充满)、适配器工作指示灯；三个外接接口分别对应外接电源接口、数字通道接口、电源输出接口。

本实用新型采用多种电磁隔离方法，如使用继电器切换电池的供电和充电状态、数字隔离器的iCoupler磁隔离技术、光电耦合器等，可以隔离网电源的电磁干扰和通讯接口的电磁干扰。

本实用新型与C4治疗仪连接时，当C4治疗仪进行电刺激时，使用网电源供电，当C4治疗仪进行生物反馈时，使用本实用新型抗干扰模块中的电池供电，使得生物反馈时不会受到网电源电磁干扰的影响。

本实用新型可通过上位机软件控制电池切换，可以使供电电池隔离电源干扰，具有过载过压保护功能，无需更换电池，可以不间断供电，不需要改造地线，提高25％的电池寿命、温升低，波纹超小，电路提供稳定的电压，可输出高至3A的电流。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施用例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：包括一外壳体，

所述外壳体内设置有一通讯模块、一主控电路、一电池充电电路、一电池、一转换电路；

所述通讯模块一端连接一上位机，另一端连接所述主控电路；

所述电池充电电路一端连接一电源适配器，另一端连接所述转换电路，所述电池连接所述转换电路，所述转换电路还连接一电源输出端，所述主控电路还分别连接所述电池充电电路和所述转换电路；

所述通讯模块用于与上位机之间的信号传输，所述转换电路通过所述主控电路来控制切换所述电池的充电状态和放电状态；

当电池充电状态时，电源适配器经过所述电池充电电路再经过所述转换电路给电池充电；

当电池放电状态时，电池经过所述转换电路给所述电源输出端供电。

2.如权利要求1所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：所述转换电路包括第一继电器，所述第一继电器一端连接电池，另一端两触点分别连接电池充电电路和电池输出节点，所述第一继电器通过所述主控电路来控制切换所述电池的充电状态和放电状态。

3.如权利要求2所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：所述电池为双电池组，所述电池充电电路为双充电芯片，所述转换电路的第一继电器为两个，所述两第一继电器、双充电芯片与双电池组一一对应，所述主控电路通过控制所述两第一继电器，使一电池放电时，另一电池充电。

4.如权利要求1所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：所述电池充电电路，包括恒流/恒压充电芯片和热敏电阻传感器，所述恒流/恒压充电芯片一端连接所述电源适配器，另一端连接转换电路，所述电池通过所述热敏电阻传感器与所述恒流/恒压充电芯片连接，如果检测到超出安全温度，则暂停充电，当所述电池温度返回到安全温度内时自动恢复充电。

5.如权利要求1所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：所述通讯模块，包括一数字隔离器、一光电耦合器和一RS232通讯接口，所述RS232通讯接口连接所述上位机，所述RS232通讯接口通过所述数字隔离器、所述光电耦合器连接所述主控电路。

6.如权利要求1所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：所述电源适配器和所述电池充电电路之间还包括一升压电路，将所述电池充电电路电压提高到其工作电压，所述升压电路还连接所述主控电路；

所述升压电路包括第二继电器和升压控制器，所述第二继电器一端连接所述电源适配器，另一端两触点分别连接所述升压控制器和接地，用所述主控电路控制其切换，所述升压控制器为恒定频率同步升压型转换器控制器；

所述升压控制器的升压输入端接入离散感测电阻器RSENSE或DCR传感，用于检测输入升压控制器的电流，所述升压控制器的升压输出端与接地端并联一输出电容器。

7.如权利要求1所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：所述电源适配器和所述主控电路之间还包括一第一稳压电路，为所述主控电路提供稳定的直流电流；

所述第一稳压电路包括第一LDO线性稳压器，所述第一LDO线性稳压器一端连接电源适配器，另一端连接所述主控电路。

8.如权利要求1所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：在所述转换电路和所述电源输出端之间还包括一第二稳压电路，用于提供稳定的直流电压，所述第二稳压电路还分别与所述电源适配器和所述主控电路相连；

所述第二稳压电路包括第二LDO线性稳压器和第三继电器，所述第三继电器一端连接所述电源输出端，另一端两触点分别连接所述第二LDO线性稳压器和所述电源适配器，所述第三继电器还与所述主控电路相连。

9.如权利要求1所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：还包括一检测比较电路，分别连接所述主控电路和所述转换电路；

所述检测比较电路，包括一电压比较器和与其相连接的一光电耦合器，具有电压比较和电压隔离功能，检测电池的电量并使前端和负载完全隔离，增加电路安全性并减小电路干扰。

10.如权利要求1所述的一种肌电信号采集仪的抗干扰装置，其特征在于：外壳体上设置有五个工作指示灯和三个外接接口；

工作时，外壳体相应位置的指示灯发光，五个指示灯分别用于内部第一电源工作指示灯、内部第二电源工作指示灯、内部第一电源状态指示灯、内部第二电源状态指示灯、适配器工作指示灯；三个外接接口分别对应外接电源接口、数字通道接口、电源输出接口。