CN219126768U - 一种牙科设备信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及牙科设备技术领域，尤其涉及一种牙科设备信号传输系统。包括控制端和牙科设备端，其中控制端包括第一转换芯片、第三转换芯片和驱动电源，牙科设备端包括第四转换芯片和牙科设备；所述第一转换芯片与所述第四转换芯片通过第一差分线缆连接，用于发送和接收所述设备在工作中的控制信息、数据信息；设备端与所述控制端连接，用于接收所述控制信息操控设备运转，并利用所述设备端的磁编码器对所述数据信息进行采集后发送至所述控制端。可以解决现有技术中牙科设备由于信号长距离传输，电机线磁场干扰等原因电机控制的不稳定以及屏蔽线不耐蒸煮的问题。

Description

一种牙科设备信号传输系统

技术领域

本实用新型涉及牙科设备技术领域，尤其涉及一种牙科设备信号传输系统。

背景技术

目前，牙科种植机是被广泛用于牙科种植手术的设备，主要通过控制电机输出固定扭矩、转速来完成牙科种植手术。目前牙科种植机中直流无刷电机的控制可以分为无感控制和有感控制，无感控制只能通过间接方式获取电机转子位置，常见的方法有反电动势法、电感法、磁链法、高频脉冲法，应用最多的是反电动势法。有感控制是通过霍尔传感器或编码器等转子检测装置来实时获取电机电角度，反馈给控制系统做闭环控制。

现有技术中大部分的种植机电机控制使用无传感控制技术，在低转速时，控制不稳定，在手术过程中会极大的干扰医生的操作；而有感控制技术，由于传感器信号长距离传输，电机线磁场干扰等原因，影响传感器角度反馈，从而影响电机控制系统，带来电机控制的不稳定。同时有感技术中的控制电路、屏蔽线不耐蒸煮，无法适应牙科手术的需求。

如何避免长距离通讯中的信号干扰以提高电机控制的稳定性以及使连接线更耐蒸煮是现有技术中亟需解决的问题。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型实施例提供了一种牙科设备信号传输系统，用于解决现有技术中由于信号长距离传输，电机线磁场干扰等原因电机控制的不稳定以及屏蔽线不耐蒸煮的问题。

本文提供了一种牙科设备信号传输系统，包括，

控制端和牙科设备端，其中控制端包括第一转换芯片、第三转换芯片和驱动电源，牙科设备端包括第四转换芯片和牙科设备；

其中所述第一转换芯片与所述第四转换芯片通过第一差分线缆连接，用于传输控制信号，所述第三转换芯片与所述第四转换芯片通过第三差分线缆连接，用于传输采集信息，所述驱动电源通过电源驱动线缆向所述牙科设备端的牙科设备进行供电。

根据本文实施例的一个进一步方面，所述控制信号包括固定扭矩信息，所述第一转换芯片将所述固定扭矩信息转换为差分信号，通过第一差分线缆传输给牙科设备端。

根据本文实施例的一个进一步方面，所述控制信号还包括钻速信息，所述控制端还包括第二转换芯片，所述第二转换芯片将所述钻速信息转换为差分信号，通过第二差分线缆传输给牙科设备端。

根据本文实施例的一个进一步方面，牙科设备端还包括磁编码器，所述磁编码器采集所述牙科设备端中电机的角度信息作为所述采集信息。

根据本文实施例的一个进一步方面，牙科设备端的采集信息包括角度信息，第四转换芯片将所述角度信息转换为差分信号通过第三差分线缆传输给所述第三转换芯片接收。

根据本文实施例的一个进一步方面，第一转换芯片、第二转换芯片、第三转换芯片为TPT9H221。

根据本文实施例的一个进一步方面，所述第一差分线缆、第二差分线缆以及第三差分线缆的每一个均被一铝箔层裹附；所述电源驱动线缆被一铝箔层裹附。

根据本文实施例的一个进一步方面，所述第一差分线缆、第二差分线缆、第三差分线缆以及电源驱动线缆均套设在一硅胶护套内，在所述硅胶护套与所有线缆之间还具有一套接铝箔层。

根据本文实施例的一个进一步方面，所述控制端至所述牙科设备端之间还包括灯控制线缆，与所述第一差分线缆、第二差分线缆、第三差分线缆以及电源驱动线缆一起均被所述套接铝箔层裹附。

根据本文实施例的一个进一步方面，在所述套接铝箔层与硅胶护套之间还具有一编织网层。

利用本文实施例，多组差分信号线传输线缆，通过专用芯片转换成差分信号传输，可以单独配置收发，实现了有感传输电路传输速度高，且功耗低，然后通过双线式通信方法，接收器将根据两个互补电信号之间的电压差检测数据，实现了改善噪声抗扰度，并将噪声辐射降至最低，相比于现有技术中种植机电机控制采样有传感控制技术，能够避免了由于传感器信号长距离传输，电机线磁场干扰等原因，影响传感器角度反馈，从而影响电机控制系统，带来电机控制的不稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本文实施例牙科设备信号传输系统示意图；

图2所示为本文实施例一种牙科设备信号传输系统结构示意图；

图3a所示为本文实施例第一转换芯片电路结构示意图；

图3b所示为本文实施例第二转换芯片电路结构示意图；

图3c所示为本文实施例第三转换芯片电路结构示意图；

图4所示为本文实施例第四转换芯片电路结构示意图；

图5所示为本文实施例磁编码器芯片电路结构示意图；

图6所示为本文实施例控制端和牙科设备端连接线缆横截面结构的示意图。

【附图标记说明】

101、控制端；

1011、第一转换芯片；

1012、第三转换芯片；

1013、驱动电源；

102、牙科设备端；

1021、第四转换芯片；

1022、牙科设备；

103、第一差分线缆；

104、第三差分线缆；

105、电源驱动线缆；

201、控制端；

2011、第一转换芯片；

2012、第二转换芯片；

2013、第三转换芯片；

2014、驱动电源；

202、牙科设备端；

2021、第四转换芯片；

2022、牙科设备；

2023、磁编码器；

203、连接线缆；

2031、第一差分线缆；

2032、第二差分线缆；

2033、第三差分线缆；

2034、电源驱动线缆；

2035、灯控制线缆；

401、滤波器；

402、电源；

601、硅胶护套；

602、套接铝箔层；

603、编织网层；

604、灯控制线缆；

605、三组差分信号线缆；

606、第一铝箔层；

607、防弹丝；

608、第二铝箔层；

609、电源驱动线缆。

具体实施方式

下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。

如图1所示为本文实施例一种牙科设备信号传输系统，主要分为控制端101和牙科设备端102；其中控制端包括第一转换芯片1011，第三转换芯片1012，以及驱动电源1013，牙科设备端包括第四转换芯片1021和牙科设备1022；

所述控制端101利用第一转换芯片1011将控制信息转换为差分信号通过第一差分线缆103传输给牙科设备端102，并通过第三转换芯片1012接收第三差分线缆104传送过来的牙科设备端102的第四转换芯片1021获得的采集信息，所述采集信息通过第四转换芯片1021的差分转换，将高低电平波形信号转换为差分信号，通过第三差分线缆104发送给控制端101，控制端101的第三转换芯片1012接收到采集信息的差分信号后，通过第三转换芯片1012内部的与非门将差分信号转换为高低电平波形信号，发送给控制端101的处理器，从而处理器可以根据牙科设备端102的采集信息生成相应的控制信息，或者展示给使用者，用以对控制端输入相应的控制信息。

牙科设备端102通过第四转换芯片1021将控制端101中第一转换芯片1011所发送的控制信息的差分信号进行转换成模拟信号，在牙科设备端102内部传输至牙科设备用以控制电机，并利用所述第四转换芯片1021将所述牙科设备端102采集到的采集信息的高低电平波形信号转换为差分信号通过第三差分线缆104传输给所述控制端101，由控制端101的第三转换芯片1012进行接收并通过接收器将根据两个互补电信号之间的电压差检测牙科设备端采集到的信息；

所述差分信号是通过双线式的通信方法，通过第三转换芯片1012接收一组差分信号，将根据该组差分信号中两个互补电信号之间的电压差检测差分信号所携带的信息，通过第一转换芯片1011发送一组差分信号至牙科设备端的第四转换芯片1021，使控制端可以单独对牙科设备端进行差分信号的配置收发，相比于现有技术中信号长距离传输带来的控制不稳定和延迟，采用差分信号对控制信号以及采集信号进行双线通信可以提高传输速度，同时提高信号的稳定性。采用所述差分信号双线通信使控制端101和牙科设备端102中间的连接线缆能够降低噪声抗扰度。

控制端101还包括驱动电源1013，通过电源驱动线缆105向所述牙科设备端的牙科设备1022及第四转换芯片1021进行供电，所述电源驱动线缆105与第一差分线缆103和第三差分线缆104位于同一通信线缆之内。

利用本文实施例，多组差分信号线传输线缆，通过专用芯片转换成差分信号传输，可以单独配置收发，实现了有感传输电路传输速度高，且功耗低，然后通过双线式通信方法对控制端101及牙科设备端102之间的片选信号，数据信号以及高低电平的波形信号进行传输，接收端将根据每组差分信号中的两个互补电信号之间的电压差检测数据，实现了改善噪声抗扰度，并将噪声辐射降至最低，相比于现有技术中种植机电机控制采样有传感控制技术，能够避免由于传感器信号长距离传输，电源驱动线磁场干扰等原因，影响牙科设备端角度反馈，从而影响控制端控制系统，带来电机控制的不稳定问题。

在本文实施例中，控制信号可以包括固定扭矩信息，因此控制端101输出固定扭矩信息后将扭矩信息的模拟信号传输给第一转换芯片1011，由第一转换芯片1011通过内部逻辑门将所述固定扭矩信息转换为差分信号，通过第一差分线缆103传输给牙科设备端的第四转换芯片1021，第四转换芯片1021将接收到的差分信号转化回为扭矩信息并通过牙科设备端内部电路传输至牙科设备1022，确保牙科设备1022以固定扭矩输出，相比于现有技术中直接传输扭矩信号，能够避免由于传输信号距离长，电机线磁场干扰等原因导致过程中电源驱动线缆105产生的磁场干扰影响扭矩信息。

在本文实施例中，所述控制信号还包括由控制端101传输至牙科设备段的钻速信息，如图2的控制端201还包括第二转换芯片2012，所述第二转换芯片2012和第一转换芯片2011都是作为控制端的主机发送芯片，第二转换芯片2012是用于将控制端的所述钻速信息通过芯片内的逻辑门转换为差分信号，通过所述第二差分线缆2032传输给牙科设备端202中的第四转换芯片2021，在第四转换芯片将接收到的差分信号转换回所述钻速信息，并发送给牙科设备2022，从而保证牙科设备所接收到的数据信号不会受到传输距离的影响，并且，还可以降低控制端201的驱动电源2014通过电源驱动线缆2034对牙科设备端202供电产生的磁场干扰。在本实施例中连接线缆203包括第一差分线缆2031、第二差分线缆2032、第三差分线缆2033以及电源驱动线缆2034以外，还包括牙科设备端202侧的灯控制线缆2035。

在本文实施例中，所述牙科设备端202还包括磁编码器2023，所述牙科设备端的采集信息可以包括角度信息，角度信息是牙科设备中电机实时工作角度，由磁编码器2023通过转子检测装置获得牙科设备2022的实时电机电角度后，转化为角度信息传输给所述第四转换芯片2021，通过所述第四转换芯片2021将所述采集信息转换为差分信号通过第三差分线缆2033发送给控制端201的第三转换芯片2013接收；相比于现有技术中使用的反电动势法、电感法、磁链法、高频脉冲法需要间接获得角度信息在电机低转速时，由于信号长距离传输，电机线磁场干扰等原因，影响传感器角度反馈，从而影响电机控制系统，带来电机控制的不稳定，在手术过程中极大的干扰操作，本文实施例中将角度信息转化为差分信号传输，接收器将根据两个互补电信号之间的电压差检测数据，改善了电机控制不稳定的问题。在其他的实施例中，牙科设备端202还可以包括其他传感器用于获取所述牙科设备端202的其他采集信息，例如，还可以通过温度传感器获取牙科设备2022电机温度信息，或者通过电流互感器、电压互感器等传感器获取牙科设备2022电机的电流和电压信息，并将采集到的信息通过第四转换芯片2021转换为差分信号，通过第三差分线缆2033传递给控制端201的第三转换芯片2013进行再次转换后，令控制端201的控制单元获得相应的采集信息从而生成相应的控制信号对牙科设备端202进行控制。

在本文实施例中，所述第一转换芯片、第二转换芯片、第三转换芯片型号均可以为TPT9H221，当然也可以为其他型号的转换芯片，在此只作为本实施例的一种可能的实施方式进行举例，并不用于限定本实用新型的保护范围。如图3a和图3b所示为本实用新型实施例第一转换芯片和第二转换芯片的电路结构示意图，其中第一转换芯片、第二转换芯片配置为控制端转换并发送扭矩信息、钻速信息等控制信息，第三转换芯片配置为控制端接收第四转换芯片所传输的携带有角度信息的高低电平波形信号，通过每个芯片的6、7引脚连接差分线缆，第一转换芯片和第二转换芯片1引脚作为输入端，输入控制端发送的扭矩信息和钻速信息，转换成差分信号后分别通过各自的6、7引脚输出给差分信号，其中，图3a所示的第一转换芯片的6、7引脚连接第一差分线缆2031，图3b所示的第二转换芯片的6、7引脚连接第二差分线缆2032；图3c所示的第三转换芯片的6、7引脚接收第三差分线缆2033输入的牙科设备端202的采集信号的差分信号，并通过第三转换芯片内部的逻辑门电路将差分信号转换为控制端201能够处理的信号，通过第三转换芯片的1引脚输出至控制端201的处理器进行处理和分析。

如图4所示，图4为第四转换芯片的电路结构图，连接3组差分信息线及两根电源线，三组差分信号线分别为扭矩信息信号线CS、数据线SCLK和高低电平的波形信号线MISO，其中差分信号通过滤波器401滤波后传输至第四转换芯片分别连接在2和3、4和5、6和7三组引脚上，其中电源402为牙科设备端中以及灯的电源，用于为牙科设备端在使用过程中的指示灯提供信号和电压电流。如图5所示，牙科设备端可以使用MA702GQ芯片作为磁编码器，采用转子检测的方式来获取牙科设备电机的角度，连接反馈给第四转换芯片及电源控制电压电流的输出做闭环控制，5引脚、7引脚和12引脚分别通过第四转换芯片连接三组差分信号线，进行高低电平波形信号的发送和扭矩信息、钻速信息的接收，相比现有技术中的无感控制只能通过间接的方式获取电机转子位置，所述闭环控制能够在不同的电机转速中实时获取电机角度保证电机的稳定性。

如图6所示为本文实施例控制端和设备端通信线缆横截面结构的示意图，由于电源驱动线缆609电流电压大，对三组差分信号线缆605产生的磁场干扰较强，为保证每组差分信号线能够正常传输信号且不受电源驱动线缆609的干扰，所以在每组差分信号外增加第一铝箔层606进行包裹单独隔离，所述第一差分线缆、第二差分线缆以及第三差分线缆构成的三组差分信号线缆605的每一个均被第一铝箔层606裹附，为降低电源驱动线缆产生的磁场干扰，在所述电源驱动线缆609外单独包裹一铝箔层作为第二铝箔层608，通过对每组线芯单独隔离屏蔽的方式防止电机线对外围差分信号线干扰。

三组差分信号线缆605与电源驱动线缆609共同与多股防弹丝607单项螺旋缠绕并套设在一硅胶护套601内，当然还可以使用其他材料的护套，在本实施例中，由于牙科设备的特殊性，经常需要进行蒸煮进行消毒，因此线缆的防高温、反复弯折的抗疲劳等性能要求较高，采用硅胶护套601会提高牙科设备端进行高温蒸煮后的稳定性，所述电源驱动线缆609的外径大于所述三组差分信号线缆605的短轴，利用硅胶绝缘保护套可以完全覆盖线缆，形成有效抗磨损和抗高温蒸煮的保护作用，在所述硅胶护套与所有线缆之间还具有一套接铝箔层602作为第三层屏蔽层，用来防止外部磁场对芯线传输的信号造成干扰，并且套接铝箔层602还可以将由硅胶护套601传递来的热量进行均匀扩散，并且更加快速的散热。

在本文实施例中，所述控制端至所述牙科设备端之间还包括灯控制线缆604，与第一差分线缆、第二差分线缆、第三差分线缆以及电源驱动线缆一起均被所述套接铝箔层602裹附，对于三组差分信号线缆605整根线缆共3层屏蔽；对于所述灯控制线缆604有1层屏蔽，是因为灯的信号线只需要简单的通断即可，不需要保证精准，因此不做单独屏蔽。

在本文实施例中，在所述套接铝箔层602与硅胶护套601之间还具有一编织网层603，所述编织网层603由镀锡铜箔丝和镀锡铜单丝互为逆向螺旋缠绕编织构成，由于现有的铝箔层在多次高温蒸煮后会变脆，容易断裂导致屏蔽功能减弱，因此在铝箔层与硅胶护套之间增加一编织网层，保证铝箔层不会再变脆之后发生断裂从而保证了铝箔层的屏蔽功能。

本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。

Claims (9)

1.一种牙科设备信号传输系统，其特征在于包括：

控制端和牙科设备端，其中控制端包括第一转换芯片、第三转换芯片和驱动电源，牙科设备端包括第四转换芯片和牙科设备；

其中所述第一转换芯片与所述第四转换芯片通过第一差分线缆连接，用于传输控制信号，所述第三转换芯片与所述第四转换芯片通过第三差分线缆连接，用于传输采集信息，所述驱动电源通过电源驱动线缆向所述牙科设备端的牙科设备进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种牙科设备信号传输系统，其特征在于，所述控制信号包括固定扭矩信息，所述第一转换芯片将所述固定扭矩信息转换为差分信号，通过第一差分线缆传输给牙科设备端。

3.根据权利要求2所述的一种牙科设备信号传输系统，其特征在于，所述控制信号还包括钻速信息，所述控制端还包括第二转换芯片，所述第二转换芯片将所述钻速信息转换为差分信号，通过第二差分线缆传输给牙科设备端。

4.根据权利要求1所述的一种牙科设备信号传输系统，其特征在于，所述牙科设备端还包括磁编码器，所述磁编码器采集所述牙科设备端中电机的角度信息作为所述采集信息。

5.根据权利要求4所述的一种牙科设备信号传输系统，其特征在于，所述牙科设备端的采集信息包括角度信息，所述第四转换芯片将所述角度信息转换为差分信号，通过第三差分线缆传输给所述第三转换芯片。

6.根据权利要求5所述的一种牙科设备信号传输系统，其特征在于，所述第一差分线缆、第二差分线缆以及第三差分线缆分别被一铝箔层裹附；所述电源驱动线缆被一铝箔层裹附。

7.根据权利要求6所述的一种牙科设备信号传输系统，其特征在于，所述控制端至所述牙科设备端之间还连接有灯的控制线缆，用于给设备端的灯供电并传输控制信号。

8.根据权利要求6所述的一种牙科设备信号传输系统，其特征在于，所述第一差分线缆、第二差分线缆、第三差分线缆、电源驱动线缆以及灯的控制线缆均被一套接铝箔层裹附，并套设在同一硅胶护套内。

9.根据权利要求8所述的一种牙科设备信号传输系统，其特征在于，在所述套接铝箔层与硅胶护套之间还设有一编织网层。

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