CN213911199U - 牙椅控制电路及牙椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种牙椅控制电路及牙椅，包括驱动装置和单片微控制器，所述单片微控制器包括第一单片微控制器和第二单片微控制器，所述第一单片微控制器与所述驱动装置连接，所述第一单片微控制器驱动所述驱动装置启停和/或正反转切换，所述第二单片微控制器与信号采集电路、电磁阀输出电路和数码管显示驱动电路连接，所述第二单片微控制器通过所述信号采集电路与牙椅的保护信号采集元件连接，所述电磁阀输出电路与控制电磁阀连接，所述数码管驱动电路与显示屏连接。

Description

牙椅控制电路及牙椅

技术领域

本实用新型涉及一种医疗设备领域，特别涉及一种牙椅控制电路及牙椅。

背景技术

牙科综合治疗机简称牙椅，它是口腔科医生，对患者进行口腔的检查、治疗、手术时的综合治疗台。这就要求牙椅，作为综合治疗台，具备对患者在治疗、手术时，进行体位、姿态，高度等调节功能。而这些调节功能，需要电机输出行动，并且加以控制。

已知技术中，牙椅的电机控制都是采用一个单片微控制器，并且在电机控制输出中，都是采用继电器控制电机的运行、正反转。该已知的控制方案中，进行牙椅的功能扩展时总是存在诸多不便。

实用新型内容

为解决现有存在的技术问题，本实用新型提供一种响应快、且便于功能扩展的牙椅控制电路及牙椅。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

一种牙椅控制电路，包括驱动装置和单片微控制器，所述单片微控制器包括第一单片微控制器和第二单片微控制器，所述第一单片微控制器与所述驱动装置连接，所述第一单片微控制器驱动所述驱动装置启停和/或正反转切换，所述第二单片微控制器与信号采集电路、电磁阀输出电路和数码管显示驱动电路连接，所述第二单片微控制器通过所述信号采集电路与牙椅的保护信号采集元件连接，所述电磁阀输出电路与控制电磁阀连接，所述数码管驱动电路与显示屏连接。

其中，所述驱动装置为电机，所述牙椅控制电路还包括连接于所述第一单片微控制器和所述驱动装置之间的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路包括H桥驱动芯片、与所述驱动装置的输入连接的第一开关管和第二开关管、以及与所述驱动装置的输出连接的第三开关管和第四开关管。

其中，所述H桥驱动芯片为半桥驱动芯片。

其中，所述牙椅控制电路还包括连接于所述第一单片微控制器和所述驱动装置之间的过流保护电路，所述过流保护电路包括连接于所述第二开关管和所述第四开关管与地之间的采样电阻、以及与所述采样电阻的两端连接的电流检测放大器。

其中，所述控制电路还包括向所述H桥驱动芯片连接的泵电源电路，所述泵电源电路包括555时基芯片以及与所述555时基芯片的输出引脚连接的升压电路。

其中，所述升压电路包括串联连接于所述输出引脚和低压电源之间的第一电容、第一二极管和电感，所述第一电容和所述第一二极管之间的第一结点通过第二二极管与升压电源连接，所述第一二极管和所述电感之间的第二结点通过第二电容与所述升压电源连接，所述电感与所述低压电源之间的第三结点通过第三电容与所述升压电源连接。

其中，所述555时基芯片的放电引脚与所述第四结点之间连接有并联连接的电阻和第三二极管。

其中，所述555时基芯片的重置引脚和电源引脚连接形成第五结点，所述第五结点与所述低压电源连接。

其中，所述驱动装置为液压缸，所述牙椅控制电路还包括连接于所述第一单片微控制器和所述驱动装置之间的液压控制回路，通过所述液压控制回路控制所述驱动装置动作。

一种牙椅，包括本申请实施例所述的牙椅控制电路。

本实用新型实施例提供的牙椅控制电路及牙椅，至少包括如下优点：

1)牙椅控制电路由于采用两个单片微控制器，大大提高了中央处理单元ECU的处理、运行速度；

2)通过两个单片微控制器增加了单片机的IO口数量，方便实现更多控制和牙椅的功能扩展，提高各项功能的控制响应速度。

附图说明

图1为已知的牙椅驱动电路的示意图；

图2为本申请一实施例提供的牙椅控制电路的示意图；

图3为本申请一实施例提供的牙椅驱动电路的示意图；

图4为本申请另一实施例提供的牙椅控制电路的示意图；

图5为本申请一实施例提供的泵电源电路的示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

目前已知的牙椅，在控制系统中，都是采用一个单片微控制器，并且在电机控制输出中，都是采用继电器控制电机的运行、正反转。如图1所示，为一已知的牙椅电机控制电路的示意图，其中，单片微控制器通过第一继电器和第二继电器分别与电机的两个控制端连接，直流电机通过继电器控制直流电源的通断，实现电机的启停、正反转控制。该已知的控制方案中，继电器工作时会使其自身发热，通电时间越长，发热会越严重；同时，继电器控制系统使用的是机械触点，触点在开关与闭合时，存在机械磨损、电弧烧伤等现象，触点寿命短，故可靠性和可维护性差。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了牙椅控制电路。其中，牙椅控制电路采用了主、副两个单片微控制器，通过主、副两个单片微控制器对牙椅所需控制进行分类管理，可以大大增加牙椅控制系统中芯片的输入/输出口数量，且大大提高了控制系统的处理、运行速度。请参阅图2至图5，可选的，驱动装置可以为电机M，对电机M进行控制的牙椅控制电路采用了H桥驱动电路，通过H桥驱动电路中的电子元件无触点开关代替机械式的继电器接触，避免了机械式触点开关的机械磨损、电弧烧伤等现象，提升牙椅控制的整体可靠性和可维护性。可选的，驱动装置也可以是液压缸109，对液压缸109进行控制的牙椅控制电路通过液压控制回路驱动所述液压缸伸缩运动，进而控制牙椅执行升降运动等动作。

请参阅图2，为本申请一实施例提供的牙椅控制电路的示意图，所述牙椅控制电路，包括驱动装置、第一单片微控制器101和第二单片微控制器201，所述第一单片微控制器101与所述驱动装置连接，所述第一单片微控制器101驱动所述驱动装置启停和/或正反转切换，所述第二单片微控制器201与信号采集电路202、电磁阀输出电路204和数码管驱动电路203连接，所述第二单片微控制器201通过所述信号采集电路202与牙椅的信号采集元件连接，所述电磁阀输出电路与控制电磁阀连接，所述数码管驱动电路203与显示模块连接。可选的，所述驱动装置可以是电机M，或者是液压缸109。

其中，信号采集元件可以是用于采集牙椅在各类电路的工作状态的电子元件，如位置开关、传感器、热敏电阻等。所述显示模块用于显示牙椅的工作参数、工作状态等，可以是包括数码管的显示屏等。所述第一单片微控制器101和第二单片微控制器201可以互为主、副处理器，第一单片微控制器101主要用于进行驱动装置的控制，第二单片微控制器201则主要用于进行数码管的显示输出控制以及牙椅保护信号的采集及预处理，并通过电磁阀输出电路204与控制电磁阀连接。作为一种可选的实施例，所述第一单片微控制器101和第二单片微控制器201可以均为Atmel公司的AVR芯片单片机，或为其它公司的单片微控制器。可选的，牙椅还包括按键板输入106的处理，所述第一单片微控制器101还包括对按键板的输入信号采集进行控制。可选的，所述第一单片微控制器101和所述第二单片微控制器201可以为微控制器MCU(Microcontroller Unit)。

上述实施例所提供的牙椅控制电路，具备的优点至少包括：由于两个单片微控制器，大大提高了中央处理单元ECU的处理、运行速度；两个单片微控制器大大增加了单片机的IO口数量，方便实现更多控制和牙椅的功能扩展，提高各项功能的控制响应速度。

在一些实施例中，图2所示牙椅控制电路中，所述驱动装置为电机M，对电机M进行控制的驱动电路为H桥驱动电路，所述第一单片微控制器101通过H桥驱动电路对电机M进行控制。请参阅图3，为本申请一实施例所提供的牙椅控制电路的示意图，所述H桥驱动电路包括H桥驱动芯片102和连接于所述H桥驱动芯片102与电机M之间的开关电路103。所述开关电路103包括与所述电机M的输入连接的第一开关管T1和第二开关管T2、以及与所述电机M的输出连接的第三开关管T3和第四开关管T4，所述开关管分别为N沟道增强型场效应管，所述场效应管的栅极与所述H桥驱动芯片102连接，所述第一开关管T1的源极和所述第二开关管T2的漏极与所述电机M的一端连接，所述第一开关管T1的漏极和所述第三开关管T3的漏极与电源连接，所述第三开关管T3的源极和所述第四开关管T4的漏极与地连接。

其中，所述H桥驱动芯片102为半桥驱动芯片。作为一可选的实施例，所述H桥驱动芯片102采用型号为IR2103S的专用半桥驱动芯片。所述H桥驱动芯片102的输出端分别与所述场效应管的栅极连接，与所述电机M的一端连接的第一开关管T1和第二开关管T2相对于与所述电机M的另一端连接的第三开关管T3和第四场开关管T4呈对称状态，所述第一开关管T1和第三开关管T3的漏极分别与电机M的驱动电源连接，第二开关管T2和第四开关管T4的源极分别与地连接。第一单片微控制器101通过H桥控制芯片分别控制场效应管于导通和截止之间切换，实现对电机M的启停、正反转的控制。作为一种可选的实施例，所述场效应管可以是型号为NCE80H11、NCE80H12或IRF3205的N沟道增强型场效应管。

上述实施例所提供的牙椅控制电路，具备的优点至少包括：第一单片微控制器101与电机M之间连接有H桥驱动电路，H桥驱动电路包括分别与电机M的两端连接的两组N沟道增强型场效应管，第一单片微控制器101通过H桥驱动电路实现对电机M启停、正反转控制，采用电子元件无触点开关，代替了机械式的继电器开关接触对电机M进行控制，避免了机械式触点开关的机械磨损、电弧烧伤等现象，提升了可靠性和可维护性；采用H桥驱动电路对电机M进行控制，能够实现电机M的PWM的调速功能，可以实现电机M的缓慢启动，缓慢停止，大大改善了患者在治疗时的舒适度。

在一些实施例中，所述控制电路还包括连接于H桥驱动电路与第一单片微控制器101之间的过流保护电路。所述过流保护电路包括连接于所述第二开关管T2的源极和所述第四开关管T4的源极与地之间的采样电阻105、以及与所述采样电阻105的两端连接的电流检测放大器104。电流检测放大器104可以检测流经采样电阻105的电流信号并放大提供给第一单片微控制器101，便于第一单片微控制器101根据电流检测放大器104提供的电流信号判断驱动装置的过流状态，基于驱动装置的过流状态进行相应控制。

可选的，图4所示的牙椅控制电路中，所述驱动装置为液压缸109，所述牙椅控制电路包括连接于所述第一单片微控制器101和所述驱动装置之间的液压控制回路108，通过所述液压控制回路108控制所述驱动装置动作。液压缸109代替电机M对牙椅进行驱动，可以提升牙椅伸缩运动中的稳定性。

在一些实施例中，所述控制电路还包括向所述H桥驱动芯片102连接的泵电源电路，通过泵电源电路根据用电电路的状态而自动转换升电电压，如可以为H桥驱动芯片102分别提供满足其在驱动装置正反转切换的使用状态下的较高电压的要求和较低电压的要求，从而减小功耗、提高效率。

请参阅图5，为本申请一实施例提供的泵电源电路的结构示意图，所述泵电源电路包括555时基芯片以及与所述555时基芯片的连接的升压电路。所述升压电路包括串联连接于所述555时基芯片的输出引脚和低压电源VCC1之间的第一电容C1、第一二极管D1和电感L1，所述第一电容C1和所述第一二极管D1之间的第一结点301通过第二二极管D2与升压电源VCC2连接，所述第一二极管D1和所述电感L1之间的第二结点302通过第二电容C2与所述升压电源VCC2连接，所述电感L1与所述低压电源VCC1之间的第三结点303通过第三电容C3与所述升压电源VCC2连接。

其中，555时基芯片的输出引脚为第三引脚，所述低压电源VCC1可以为牙椅的控制系统的供电电源，通常为24-30伏。升压电源VCC2为通过升压电路升压后的供电电源，通常为40～45伏。

可选的，所述555时基芯片的触发引脚和启动引脚连接形成第四结点304，所述第四结点304与地之间连接有第四电容C4。所述555时基芯片的放电引脚与所述第四结点304之间连接有并联连接的电阻R1和第三二极管D3。所述555时基芯片的重置引脚和电源引脚连接形成第五结点305，所述第五结点305与所述低压电源VCC1连接。所述放电引脚与地之间连接有第二电容C2。555时基芯片的触发引脚为第二引脚，启动引脚为第六引脚，放电引脚为第七引脚，重置引脚为第四引脚，电源引脚为第八引脚。

所述555时基芯片的重置引脚与电压电源连接，对电路不起作用。555时基芯片进行电压调节的过程主要包括如下三个部分组成，第一部分，由555时基芯片和两个电阻R、第三二极管D3、第四电容C4、第五电容C5，实现频率可调的振荡电路。第二部分，在555时基芯片的第三引脚接第一电容C1，通过结点301接第一二极管D1、第二二极管D2，实现电压泵功能。第三部分，在结点302连接电感L1、第二电容C2，在结点303连接电感L1、第三电容C3，实现输出高压的滤波，最终结点303输出升压电源VCC2。

上述实施例提供的泵电源电路，具备的优点至少包括：简化了电源供给电路，在总电源输出时，省略一路变压器；利用NE555时基芯片，实现了一级式泵电源升压，使电压升到40V～45V，避免了多级倍压电路，提高了电压输出的稳定性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种牙椅控制电路，包括驱动装置和单片微控制器，其特征在于，所述单片微控制器包括第一单片微控制器和第二单片微控制器，所述第一单片微控制器与所述驱动装置连接，所述第一单片微控制器驱动所述驱动装置启停和/或正反转切换，所述第二单片微控制器与信号采集电路、电磁阀输出电路和数码管显示驱动电路连接，所述第二单片微控制器通过所述信号采集电路与牙椅的保护信号采集元件连接，所述电磁阀输出电路与控制电磁阀连接，所述数码管驱动电路与显示屏连接。

2.如权利要求1所述的牙椅控制电路，其特征在于，所述驱动装置为电机，所述牙椅控制电路还包括连接于所述第一单片微控制器和所述驱动装置之间的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路包括H桥驱动芯片、与所述驱动装置的输入连接的第一开关管和第二开关管、以及与所述驱动装置的输出连接的第三开关管和第四开关管。

3.如权利要求2所述的牙椅控制电路，其特征在于，所述H桥驱动芯片为半桥驱动芯片。

4.如权利要求2所述的牙椅控制电路，其特征在于，所述牙椅控制电路还包括连接于所述第一单片微控制器和所述驱动装置之间的过流保护电路，所述过流保护电路包括连接于所述第二开关管和所述第四开关管的源极与地之间的采样电阻、以及与所述采样电阻的两端连接的电流检测放大器。

5.如权利要求2所述的牙椅控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括向所述H桥驱动芯片连接的泵电源电路，所述泵电源电路包括555时基芯片以及与所述555时基芯片的输出引脚连接的升压电路。

6.如权利要求5所述的牙椅控制电路，其特征在于，所述升压电路包括串联连接于所述输出引脚和低压电源之间的第一电容、第一二极管和电感，所述第一电容和所述第一二极管之间的第一结点通过第二二极管与升压电源连接，所述第一二极管和所述电感之间的第二结点通过第二电容与所述升压电源连接，所述电感与所述低压电源之间的第三结点通过第三电容与所述升压电源连接。

7.如权利要求5所述的牙椅控制电路，其特征在于，所述555时基芯片的触发引脚和启动引脚连接形成第四结点，所述555时基芯片的放电引脚与所述第四结点之间连接有并联连接的电阻和第三二极管。

8.如权利要求5所述的牙椅控制电路，其特征在于，所述555时基芯片的重置引脚和电源引脚连接形成第五结点，所述第五结点与低压电源连接。

9.如权利要求1所述的牙椅控制电路，其特征在于，所述驱动装置为液压缸，所述牙椅控制电路还包括连接于所述第一单片微控制器和所述驱动装置之间的液压控制回路，通过所述液压控制回路控制所述驱动装置动作。

10.一种牙椅，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的牙椅控制电路。

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