CN111200891A - 一种对根管荡洗器供电的恒压控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对根管荡洗器供电的恒压控制装置及方法，属于根管治疗设备及方法技术领域。包括与主板连接的驱动板、震动机与电池，驱动板与设置的UVC灯以及集成三个档位的LED灯串连接；主板与电池正负极相连为系统供电，主板通过按键操作控制驱动板和震动机工作；主板主要包括电机驱动模块，升压和稳压模块，单片机控制模块，指示灯控制模块；通过升压和稳压模块实现电机驱动模块、单片机控制模块、指示灯控制模块混合工作时的恒压控制；本发明的有益效果在于，在用于灭菌的UVC灯，三个档位的LED灯串，以及震动机的电机混合控制时，各元器件的恒压供电，确保了产品的电压稳定及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种对根管荡洗器供电的恒压控制装置及方法，属于根管治疗设备及方法技术领域。
背景技术
根管振荡清洗器主要工作部件分为根管震荡清洗器驱动结构、根管针头两部分，通过手动灵活调节不同的根管震荡清洗器振动强度，可以彻底清理根管感染物质，消除残余细菌与毒素，起到根管治疗的目的。但是在对增加的用于灭菌的UVC灯控制，三个档位的LED灯串控制，以及震动机的电机控制时，混合式的操作容易导致电压不稳，因此迫切需要一种能确保供电的恒压控制技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对根管荡洗器供电的恒压控制装置及方法，从而克服现有技术中的不足。
本发明的技术方案在于，包括与主板连接的驱动板、震动机与电池，驱动板与设置的UVC灯以及集成三个档位的LED灯串连接；主板与电池正负极相连为系统供电，主板通过按键操作控制驱动板和震动机工作；
主板主要包括电机驱动模块，升压和稳压模块，单片机控制模块，指示灯控制模块；
通过升压和稳压模块实现电机驱动模块、单片机控制模块、指示灯控制模块混合工作时的恒压控制；
升压和稳压模块包括一个差分比较器以及设置一个基准电压值；通过电压反馈来调整输出电压的大小。
升压和稳压模块协同控制震动机与相应的三个档位的LED灯串显示，若单片机控制模块与电机驱动模块控制的震动机处于一档的工作档位，则指示灯控制模块控制第一个LED灯亮，若震动机处于二档的工作档位，则指示灯控制模块控制第一个LED灯和第二个LED灯亮，若震动机处于三档的工作档位，则指示灯控制模块控制第一个LED灯、第二个LED灯和第三个LED灯亮。
本发明包括以下步骤：
步骤1：通过主板的按键设置工作档位；
步骤2: 在初始上电状态时，升压和稳压模块会对基准电压值进行比较，如果输入电压高于基准电压值时，主板的逻辑电路就会让电池直接供电给驱动板及震动机；
步骤3：当主板的逻辑电路检测到输入电压低于基准电压值时，PFM控制逻辑电路启动DRIVER开始工作，电路开始升压；按照相应档位的电压需求，为电机提供电压；
步骤4：在升压和稳压模块内部三极管电路和主板的逻辑电路控制一段时间后，当电池电压低于临界值时，恒压电路通电逻辑门的电压比较，确认启动关闭电源供电输入，这时电路电压为零。
所述步骤2中，当有电压输入时，升压和稳压模块内部会产生一个基准电压值，作用到差分比较器的正极，当输出电压大于设定的值时，输出端通过电压反馈到差分比较器的负极时也会相应的增加；此时差分比较器的负极的电压值大于正极的电压值，故差分比较器输出电压会降低，从而会导致PWM控制逻辑电路输出的占空比变小，所以输出电压降低，直到约等于基准电压值；反之，当输出电压小于基准电压值时，差分比较器的正极的电压值大于负极的电压值，PWM控制逻辑电路输出的占空比增加，输出电压增加，直到稳态为止。以上就是稳压源的实现原理。
当使能CE为高时，通过升压和稳压模块接受电压反馈来调整输出电压的大小，
Uout = （R1+R2）*R1/Uref。
所述步骤4中，档位指示灯分为红白两色，通过四种状态表示电量的工作状态：白色灯亮表示电池电压充足，显示为电量充足；红白色同时亮表示电量只有60%；红色表示电池电压不足；红色灯闪烁显示为电量不足，建议更换电池；双灯灭时为断电关机。
电压1.3V以上，显示白灯，表示满电；
电压1.2-1.3v，显示为红白两色灯，表示半电；
电压0.95-1.2V，显示为红灯，表示缺电；
电压0.9-0.95v，显示为红灯闪烁，表示电量不足。
本发明的有益效果在于，当灭菌的UVC灯，三个档位的LED灯串，以及震动机的电机混合控制时，各元器件的恒压供电，确保了产品的电压稳定及使用寿命。
附图说明
图1为结构示意图。
图2为主板电路结构图。
图3为不同负载电压曲线图。
图4为UVC电路图。
图5为震动机电机驱动电路图。
图6为LED电路图。
具体实施方式
下面结合附图1至6对本发明的优选实施例作进一步说明，包括与主板1连接的驱动板2、震动机3与电池4，驱动板2与设置的UVC灯21以及集成三个档位的LED灯串22连接；主板1与电池4正负极相连为系统供电，主板1通过按键操作控制驱动板2和震动机3工作；
主板1主要包括电机驱动模块11，升压和稳压模块12，单片机控制模块13，指示灯控制模块14；
通过升压和稳压模块12实现电机驱动模块11、单片机控制模块13、指示灯控制模块14混合工作时的恒压控制；
升压和稳压模块12包括一个差分比较器以及设置一个基准电压值；通过电压反馈来调整输出电压的大小。
升压和稳压模块12协同控制震动机3与相应的三个档位的LED灯串22显示，若单片机控制模块13与电机驱动模块控制11的震动机3处于一档的工作档位，则指示灯控制模块14控制第一个LED灯亮，若震动机3处于二档的工作档位，则指示灯控制模块14控制第一个LED灯和第二个LED灯亮，若震动机3处于三档的工作档位，则指示灯控制模块14控制第一个LED灯、第二个LED灯和第三个LED灯亮。
设计的系统的输入电压为0.9V到1.5V，而震动机3的电机需要的电压为0.9-3.3V， UVC灯电压为5-7V；当使能CE为高时，通过升压和稳压模块接受电压反馈来调整输出电压的大小，
Uout = （R1+R2）*R1/Uref。
因为电源的供电是1.5V干电池或5.0V的锂电池供电，在初始上电状态时，稳压源电路会对参考电值进行比较，如果输入电压高于参考电压时，逻辑电路使得电池4直接供电给电路板及相关器件，在供电达到一个时间区间时，当逻辑电路检测到输入电压低于参考电压时，PFM控制逻辑电路启动驱动开始工作，电路开始升压。按照不同的电压需求，为电机提供2伏左右的电压，为UVC提供 6伏电压。在恒压源内部三极管电路和逻辑门电路控制一段时间后，当电池电压低于临界值时，恒压电路通电逻辑门的电压比较，确认启动关闭电源供电输入，这时电路电压为零。
UVC电路如图3所示，BL08531-CBTR60是基于CMOS PFM升压的DCDC转换器。该转换器可通过启动电源电压低至0.8V，并能提供最大300mA输出电流，开关工作频率450khz。BL8531系列集成了稳定的基准电路和修剪技术，所以它能够承受高精度和低温度、漂移系数。
通过BL08531-CBTR60来实现UVC的供电，当系统IO：LED_IO置高时，VCC-LED会输出6.0V左右的电压，表1为UVC等在不同电压下的测试数据：
| 电源INPUT | 1.15V | 1.21 | 1.31 | 1.41 | 1.51 | 1.54 |
| UVC电源 | 5.9V | 5.9V | 5.9V | 5.9V | 5.9V | 5.9V |
| UVC电流 | 50MA | 50MA | 50MA | 50MA | 50MA | 50MA |
表1
本发明包括以下步骤：
步骤1：通过主板1的按键设置工作档位；
步骤2: 在初始上电状态时，升压和稳压模块12会对基准电压值进行比较，如果输入电压高于基准电压值时，主板1的逻辑电路就会让电池直接供电给驱动板2及震动机3；
步骤3：当主板1的逻辑电路检测到输入电压低于基准电压值时，PFM控制逻辑电路启动驱动开始工作，电路开始升压；按照相应档位的电压需求，为震动机3的电机提供电压；
步骤4：在升压和稳压模块12内部三极管电路和主板1的逻辑电路控制一段时间后，当电池电压低于临界值时，恒压电路通电逻辑门的电压比较，确认启动关闭电源供电输入，这时电路电压为零。
所述步骤2中，当有电压输入时，升压和稳压模块12内部会产生一个基准电压值，作用到差分比较器的正极，当输出电压大于设定的值时，输出端通过电压反馈到差分比较器的负极时也会相应的增加；此时差分比较器的负极的电压值大于正极的电压值，故差分比较器输出电压会降低，从而会导致PWM控制逻辑电路输出的占空比变小，所以输出电压降低，直到约等于基准电压值；反之，当输出电压小于基准电压值时，差分比较器的正极的电压值大于负极的电压值，PWM控制逻辑电路输出的占空比增加，输出电压增加，直到稳态为止。
电机驱动的测试数据如表2所示：
表2
所述步骤4中，档位指示灯分为红白两色，通过四种状态表示电量的工作状态：白色灯亮表示电池4电压充足，显示为电量充足；红白色同时亮表示电量只有60%；红色表示电池4电压不足；红色灯闪烁显示为电量不足，建议更换电池4；双灯灭时为断电关机。
电压1.3V以上，显示白灯，表示满电；
电压1.2-1.3v，显示为红白两色灯，表示半电；
电压0.95-1.2V，显示为红灯，表示缺电；
电压0.9-0.95v，显示为红灯闪烁，表示电量将耗尽。
考虑到电机驱动功率更大，预计考虑到电机的寿命及供电电压等因素，故选用理光的RP401N181D-TR-FE大功率芯片，它支持0.7-1.5v输入，1.8V稳压输出。
LED灯的三个档位指示灯分为红白两色，LED的测试数据如表3所示：
表3
综上所述，当灭菌的UVC灯21，三个档位的LED灯串22，以及震动机3的电机混合控制时，各元器件的恒压供电，确保了产品的电压稳定及使用寿命。
Claims (7)
1.一种对根管振荡器供电的恒压控制装置，其特征在于：包括与主板连接的驱动板、震动机与电池，驱动板与设置的UVC灯以及集成三个档位的LED灯串连接；主板与电池正负极相连为系统供电，主板通过按键操作控制驱动板和震动机工作；
主板主要包括电机驱动模块，升压和稳压模块，单片机控制模块，指示灯控制模块；
通过升压和稳压模块实现电机驱动模块、单片机控制模块、指示灯控制模块混合工作时的恒压控制；
升压和稳压模块包括一个差分比较器以及设置一个基准电压值；通过电压反馈来调整输出电压的大小。
2.根据权利要求1所述的一种对根管振荡器供电的恒压控制装置，其特征在于：
升压和稳压模块协同控制震动机与相应的三个档位的LED灯串显示，
若单片机控制模块与电机驱动模块控制的震动机处于一档的工作档位，则指示灯控制模块控制第一个LED灯亮，若震动机处于二档的工作档位，则指示灯控制模块控制第一个LED灯和第二个LED灯亮，若震动机处于三档的工作档位，则指示灯控制模块控制第一个LED灯、第二个LED灯和第三个LED灯亮。
3.基于一种对根管振荡器供电的恒压控制装置的控制方法，其特征在于包括以下控制步骤：
步骤1：通过主板的按键设置工作档位；
步骤2: 在初始上电状态时，升压和稳压模块会对基准电压值进行比较，如果输入电压高于基准电压值时，主板的逻辑电路控制电池给驱动板及震动机供电；
步骤3：当主板的逻辑电路检测到输入电压低于基准电压值时，PFM控制逻辑电路启动驱动开始工作，电路开始升压；按照相应档位的电压需求，为电机提供电压；
步骤4：在升压和稳压模块内部三极管电路和主板的逻辑电路控制一段时间后，当电池电压低于临界值时，恒压电路通电逻辑门的电压比较，确认启动关闭电源供电输入，这时电路电压为零。
4.根据权利要求3所述的一种对根管振荡器供电的恒压控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤2中，当有电压输入时，升压和稳压模块内部会产生一个基准电压值，作用到差分比较器的正极，当输出电压大于设定的值时，输出端通过电压反馈到差分比较器的负极时也会相应的增加；此时差分比较器的负极的电压值大于正极的电压值，故差分比较器输出电压会降低，从而会导致PWM控制逻辑电路输出的占空比变小，所以输出电压降低，直到约等于基准电压值；反之，当输出电压小于基准电压值时，差分比较器的正极的电压值大于负极的电压值，PWM控制逻辑电路输出的占空比增加，输出电压增加，直到稳态为止。
5.根据权利要求4所述的一种对根管振荡器供电的恒压控制装置的控制方法，其特征在于：
当使能CE为高时，通过升压和稳压模块接受电压反馈来调整输出电压的大小，
Uout = （R1+R2）*R1/Uref。
6.根据权利要求3所述的一种对根管振荡器供电的恒压控制装置的控制方法，其特征在于：
所述步骤4中，档位指示灯分为红白两色，通过四种状态表示电量的工作状态：白色灯亮表示电池电压充足，显示为电量充足；红白色同时亮表示电量只有60%；红色表示电池电压不足；红色灯闪烁显示为电量不足，建议更换电池；双灯灭时为断电关机。
7.根据权利要求6所述的一种对根管振荡器供电的恒压控制装置的控制方法，其特征在于：
电压1.3V以上，显示白灯，表示满电；
电压1.2-1.3v，显示为红白两色灯，表示半电；
电压0.95-1.2V，显示为红灯，表示缺电；
电压0.9-0.95v，显示为红灯闪烁，电量不足。
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