CN116667275B - 一种智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及医疗清洗设备技术领域，为一种智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统。包括超声换能器，超声换能器通过超声功率模块输出特定频率的超声波，超声功率模块连接有电源模块；超声功率模块包括FPGA、功率放大电路和采样单元，采样单元、FPGA、功率放大电路与超声换能器形成回路；FPGA产生超声激励信号，经功率放大电路后驱动超声换能器产生特定频率的超声波；采样单元用于对换能器的电流信号进行采样，并将采样得到的信号输入至FPGA；在采样单元与FPGA之间分别设置有过流保护电路，过流保护电路用于确定系统中电流是否过流，并将过流信号进行断开。
Description
技术领域
本申请涉及医疗清洗设备技术领域，为一种智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统。
背景技术
超声波医疗清洗是一种利用高频声波振动的清洗技术。在医疗领域，超声波医疗清洗常用于清洗医疗器械、手术器械、外科器械等，可以有效地去除器械表面的污垢、血液、细菌等，提高器械的清洁度和消毒效果。
超声波清洗技术的作用机理是空化作用，高频振动的换能器作用于液体，会产生大量的气泡，这些气泡在超声波的作用下不断膨胀直到爆破，在爆破瞬间产生的冲击波不断地冲击液体中工件表面上的污垢，从而达到去污的目的，因此，这种技术又被人们形象地称为“无刷清洗”。通过空化作用，只要气泡能够进入待清洗物空间，就能达到清洗的目的，因此，具有很宽广的适用范围，相较于传统的清洗方法，该技术具有以下优点：
（1）在人们进行手工清洗时，总会遇到一些缝隙、深孔等藏污纳垢的死角，这些位置即使是使用专用的清洗工具，也很难将其中的污垢清除干净，而超声波清洗技术，不仅不需要使用专用的工具，而且还能够在不损伤被清洗物品的情况下将物品彻底清洗干净。（2）传统的清洗工艺大多需要使用洗洁剂，而超声波清洗技术无需使用洗洁剂，不仅避免了对水体的污染，也符合了现代绿色的发展观念。（3）传统的清洗工艺需要大量的人力投入，而超声波清洗技术利用机器自动清洗，工作效率高，人力成本低。
而针对于超声技术的核心在于超声换能器，针对于超声换能器的工作所涉及超声驱动，针对于超声驱动在现有技术中对功率检测精度无严格要求，但随着超声波应用领域的不断扩大，对超声系统提出了高输出、高精度、高稳定性的要求。
发明内容
为了解决以上的问题，本申请提供智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，能够实现对于超声清洗设备工作过程中功率精准控制，降低了因为过流对智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统所造成的主控系统的破坏以及功率控制不准确的问题。
为了达到上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，提供一种智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，包括多个列阵设置的清洗腔，每个所述清洗腔设置有超声波发生器，所述超声波发生器包括超声换能器，所述超声换能器通过超声功率模块输出特定频率的超声波，所述超声功率模块连接有电源模块；所述超声功率模块包括FPGA、功率放大电路和采样单元，所述采样单元、所述FPGA、所述功率放大电路与所述超声换能器形成回路；所述FPGA 产生超声激励信号，经所述功率放大电路后驱动所述超声换能器产生特定频率的超声波；所述采样单元用于对换能器的电流信号进行采样，并将采样得到的信号输入至所述FPGA；在所述采样单元与所述FPGA之间分别设置有过流保护电路，所述过流保护电路用于确定系统中电流是否过流，并将过流信号进行断开。
进一步的，所述过流保护电路包括与所述采样单元串联的采样电阻和场效应管，还包括与所述采样电阻两端并联的运算放大器，所述运算放大器连接有比较器，所述比较器与所述FPGA输入端连接，所述FPGA输出端连接有电平转换电路，所述电平转换电路与过所述场效应管与所述电源模块连接。
进一步的，所述比较器为4路集成比较器。
进一步的，所述电平转换电路还与所述功率放大电路连接。
进一步的，所述场效应管的漏极与所述电源模块连接，所述场效应管的源极与所述采样电阻连接，所述场效应管的栅极与所述电平转换电路连接。
进一步的，所述过流保护电路与所述FPGA之间设置由A/D转换电路，用于对电流信号进行转换为数字信号。
进一步的，所述电平转换电路包括第一阈值晶体管和第二阈值晶体管，所述第一阈值晶体管的阈值电压小于所述第二阈值晶体管阈值电压；所述第二阈值晶体管接地连接，所述第一阈值晶体管连接输出端并于所述功率放大电路连接。
进一步的，所述功率放大电路包括逆变电路和驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述第一阈值晶体管输出端连接，输出端与所述逆变电路的输出端连接。
进一步的，所述逆变电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管并联围成全桥逆变电路，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体设置于电路中的任一桥臂处，且每两个对角桥臂上的三极管为一组，两组轮换导通。
进一步的，所述驱动电路为全桥驱动芯片组成的全桥驱动电路。
本申请实施例提供的技术方案中，通过针对于超声清洗设备中的超声换能器配置过流保护电路、功率放大电路实现对于在超声清洗过程中对于超声换能器过流保护，同时提高了超声换能器的输出功率的精准控制。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。
附图中的方法、系统和/或程序将根据示例性实施例进一步描述。这些示例性实施例将参照图纸进行详细描述。这些示例性实施例是非限制的示例性实施例，其中示例数字在附图的各个视图中代表相似的机构。
图1是本申请实施例提供的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统结构示意图；
图2是本申请实施例提供的过流保护电路结构图；
图3是本申请实施例提供的电平转换电路结构示意图；
图4是本申请实施例提供的逆变电路结构示意图；
图5是本申请实施例提供的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护方法流程示意图；
图6是本申请实施例提供的过流保护电子设备结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
在下面的详细描述中，通过实例阐述了许多具体细节，以便提供对相关指导的全面了解。然而，对于本领域的技术人员来说，显然可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其他情况下，公知的方法、程序、系统、组成和/或电路已经在一个相对较高水平上被描述，没有细节，以避免不必要的模糊本申请的方面。
本申请中使用流程图说明根据本申请的实施例的系统所执行的执行过程。应当明确理解的是，流程图的执行过程可以不按顺序执行。相反，这些执行过程可以以相反的顺序或同时执行。另外，可以将至少一个其他执行过程添加到流程图。一个或多个执行过程可以从流程图中删除。
对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
（1）响应于，用于表示所执行的操作所依赖的条件或者状态，当满足所依赖的条件或状态时，所执行的一个或多个操作可以是实时的，也可以具有设定的延迟；在没有特别说明的情况下，所执行的多个操作不存在执行先后顺序的限制。
（2）基于，用于表示所执行的操作所依赖的条件或者状态，当满足所依赖的条件或状态时，所执行的一个或多个操作可以是实时的，也可以具有设定的延迟；在没有特别说明的情况下，所执行的多个操作不存在执行先后顺序的限制。
超声波技术是一门以声学、材料及机械等学科为基础的、在各行业都广泛应用的通用技术。在国民经济中，它对降低生产成本、保障生产安全、提高生产效率等具有特别的潜力，受到了国内外专家、学者的广泛关注。在当今社会，超声波技术的快速发展给诸如化工、机械、冶金等传统行业带来了新的机遇，并在工业应用上发挥着重要的作用。超声波技术按照超声波振动辐射范围的不同可以划分为两类：检测超声波技术和功率超声波技术。
其中，功率超声波是利用超声波的高频振动，使被处理物体内部发生理、化、生特性改变的技术，其最大的特点是具有较强的空化作用。空化作用是指液体在高强度的振动下，使产生的气泡不停地爆破，在膨胀爆破的瞬间将气泡内部的能量释放出来，产生强烈的冲击波，同时产生 5000K 以上的热量和数千个大气压。
而针对于功率超声波的产生基于超声换能器，超声波换能器通常包含一个电储能元件和一个机械系统，工作原理为：当超声波换能器处于接收状态时，外来声波引起机械系统振动，改变储能元件中的磁场或电场，使超声波换能器产生相应的输出电压和输出电流；当其处于发射状态时，驱动信号会改变储能元件中的磁场或电场，使机械系统进入振动状态，向外界发散声波能量。超声波换能器因其优良的特性被广泛应用于工业、医学、生物等领域，具有很大的市场前景。在工业领域，可用于超声探伤、超声清洁、水下定位与通讯等方面；在医学领域，可用于声学成像、体外碎石和理疗等方面；在生物领域，可用于剪切大分子、生物工程及处理种子等方面。目前，超声波清洗、超声波焊接、超声波电机和超声波治疗是超声波换能器应用中较为成熟的几个领域，在本申请实施例中，针对于超声换能器主要应用于医疗清洗领域，用于对医疗器械的清洗。
而针对于超声波清洗技术的作用机理是空化作用，高频振动的换能器作用于液体，会产生大量的气泡，这些气泡在超声波的作用下不断膨胀直到爆破，在爆破瞬间产生的冲击波不断地冲击液体中工件表面上的污垢，从而达到去污的目的。
超声波清洗通过空化作用，只要气泡能够进入待清洗物空间，就能达到清洗的目的，因此，具有很宽广的适用范围，相较于传统的清洗方法，该技术具有以下优点：
（1）在人们进行手工清洗时，总会遇到一些缝隙、深孔等藏污纳垢的死角，这些位置即使是使用专用的清洗工具，也很难将其中的污垢清除干净，而超声波清洗技术，不仅不需要使用专用的工具，而且还能够在不损伤被清洗物品的情况下将物品彻底清洗干净。
（2）传统的清洗工艺大多需要使用洗洁剂，而超声波清洗技术无需使用洗洁剂，不仅避免了对水体的污染，也符合了现代绿色的发展观念。
（3）传统的清洗工艺需要大量的人力投入，而超声波清洗技术利用机器自动清洗，工作效率高，人力成本低。
超声波技术应用于工业领域时，对功率检测精度无严格要求，但随着超声波应用领域的不断扩大，对超声系统提出了高输出、高精度、高稳定性的要求。在现有技术中，随着半导体技术的发展，针对于超声换能器的驱动控制主要采用集成电路芯片作为驱动器件对超声换能器进行驱动控制。一般，在现有技术中集成电路芯片为FPGA芯片，为了保证在使用过程中对于清洗系统以及FPGA芯片的保护以及FPGA芯片的控制准确度，本申请实施例提供一种以FPGA芯片为驱动芯片的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，实现对于系统输出功率的精准控制以及系统运行稳定性的实现。
参阅图1，本申请实施例提供一种智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，主要应用于医疗器械的清洗，包括多个列阵设置的清洗腔，每个清洗腔内设置有超声波发生器，其中在本申请实施例中，超声波发生器的主要部件为超声换能器，超声换能器能够发生特定频率的超声波，超声波用于对医疗器械进行超声清洗。
在本申请实施例中，超声换能器通过超声功率模块输出特定频率的超声波，其中超声频率模块连接有电源模块，电源模块用于向超声频率模块进行供电。
超声功率模块为主要的超声波控制与发生模块，包括FPGA、功率放大电路和采样单元。其中在本申请实施例中，采样单元、所述FPGA、所述功率放大电路与所述超声换能器形成回路；所述FPGA 产生超声激励信号，经所述功率放大电路后驱动所述超声换能器产生特定频率的超声波；所述采样单元用于对换能器的电流信号进行采样，并将采样得到的信号输入至所述FPGA；在所述采样单元与所述FPGA之间分别设置有过流保护电路，所述过流保护电路用于确定系统中电流是否过流，并将过流信号进行断开。
具体的，参阅图2，针对于本申请实施例中的过流保护电路包括与所述采样单元串联的采样电阻和场效应管，还包括与采样电阻两端并联的运算放大器，所述运算放大器连接有比较器，所述比较器与所述FPGA输入端连接，其中FPGA输出端连接有电平转换电路，所述电平转换电路与过所述场效应管与所述电源模块连接。
具体的，在本申请实施例中，场效应管的漏极与所述电源模块连接，所述场效应管的源极与所述采样电阻连接，所述场效应管的栅极与所述电平转换电路连接。
在本申请实施例中，过流保护电路通过获取电流采样电路中的采样电流信号，并通过FPGA根据上位机的指令，基于比较器中设置参考电压对经过采样电阻处理后的采样电流信号中的电压进行比较确定是否才产生过流。具体的，在本申请实施例中，FPGA据上位机的指令，发出使能／关闭信号，并接收比较器的输出，获取过流状态。电平转换电路：将FPGA的接口电压转换为场效应管的驱动电压。场效应管：负责接通及关断电源模块电路。采样电阻：用于将电源模块的输出电流转换为电压，在本申请实施例中，针对于采样电阻采用0.075Ω的高精度电阻，具体的以1A的电流为例，那么电阻上的电压为0.075V。运算放大器：对采样电阻上的电压进行放大，放大倍数为20倍，当正常通流1A时，放大后的电压为1.5V。
在本申请实施例中，比较器为4路集成比较器，其中针对于4路集成比较器具有四个输入参考电压，四个输入参考电压分别对应不同电流。其中四个输入参考电压分别为输入参考电压分别为1.2V，4.5V，7.5V和12V，其中四个参考电压分别对应0.8倍电流，3倍电流，5倍电流和8倍电流。当输入电压大于这些值时，比较器4个输出端口中对应的输出将由高变为低，向FPGA指示发生了相应倍数的过流；其中0.8倍的采样目的为对目前是否供电进行监测，而非过流监测。
针对于FPGA的过流控制策略为：FPGA以5μs为周期对比较器的4路输出进行采集，根据不同的状态判断目前开关上的热量是在累积、耗散还是平衡，若累积热量大于关断热量，立即进行关断保护，若小于关断热量，则继续进行热量累积计算。根据比较器的输出，可分为如下情况：
（1）当电源模块开关电源关闭时，此时比较器4路输出均为高，此时 FPGA认为电源未打开，也未发生过流，此时认为开关上的累计热量在耗散，每减一次耗散热量值，若热量值已经为0，那么保持为0。
（2）当电源模块开关电源打开且正常工作时，0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为电源打开，且电流未发生过流，此时热量耗散与累积平衡，总热量既不增加也不减少。
（3）当电源模块开关电源打开且发生3倍过流时，3倍电流指示为低，0.8倍电流指示也为低，FPGA此时认为发生了3倍过流，每5μs累加一次3倍过流产生的热量值，若累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源。
（4）当电源模块开关电源打开且发生5倍过流时，5、3、0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为发生了5倍过流，每5μs累加一次5倍过流产生的热量值，如果累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源。
（5）当电源模块开关电源打开且发生8倍过流时，8、5、3、0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为发生了8倍过流，每5μs累加一次8倍过流产生的热量值，如果累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源。
针对于本申请实施例提供的电流保护电路能够实现对于过流的控制，提高了系统运行的稳定性。
在本申请实施例中，针对于过流保护电路与FPGA之间设置有A/D转换电路，通过A/D转换电路对电流信号进行转换为数字信号。具体的，针对于A/D转换电路采用ADS7883芯片，因为ADS7883芯片为现有市售芯片，其芯片具体结构以及工作处理过程在本申请实施例中不再进行详细描述。
针对于本申请实施例中的电平转换电路还与功率放大器连接，其中针对于电平转换电路结构参阅图3，所述电平转换电路包括第一阈值晶体管和第二阈值晶体管，所述第一阈值晶体管的阈值电压小于所述第二阈值晶体管阈值电压；所述第二阈值晶体管接地连接，所述第一阈值晶体管连接输出端并于所述功率放大电路连接。具体的，其中针对于第一阈值晶体管为N1，第二阈值晶体管为N2。当输入电压高于 N1 或 N2 管的阈值电压时可以实现两个电压域之间的数据交互。当输入信号从逻辑低电平变为逻辑高电平时，N2管打开，N1管关闭，此时B结点通过N2管到地的通路被下拉到GND。当结点B的电压低到（Vccout-VTHP）以下时，其中针对于Vccout为电平转换输出端的电源电压，VTHP为二极管的阈值电压；P1关开启将A结点拉高，关闭P2管；当输入信号从逻辑高电平变为逻辑低电平时，N1管打开，N2管关闭，A点被下拉到 GND，P2管开启，输出高电平信号，幅度接近于Vccout。
在本申请实施例通过电平转换电路实现对于FPGA的高电压进行转换为适于功率放大器输入的低电压。
而针对于本申请实施例中的功率放大器包括逆变电路和驱动电路，其中驱动电路的输入端与第一阈值晶体管输出端连接，即将换平后的电压输入至驱动电路，驱动电路的输出端与逆变电路的输出端连接。在本申请实施例中，驱动电路为逆变电路提供驱动电压。
参阅图4，针对于逆变电路包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4，所述第一晶体管Q1、所述第二晶体管Q2、所述第三晶体管Q3和所述四晶体管Q4并联围成全桥逆变电路，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体设置于电路中的任一桥臂处，且每两个对角桥臂上的三极管为一组，两组轮换导通。在本申请实施例中针对于Q1、Q2、Q3和Q4采用MOSFET。
在本申请实施例中，为了保证逆变电路的稳定性，针对于驱动电路采用UCC21520集成式驱动芯片作为MOSFET的全桥驱动芯片。该芯片具有完整的电磁隔离器和光耦隔离电路，具有速度快和体积小的优点，而且其内部具有相互独立的两路高端、低端输入通道，能够同时对两个桥臂进行驱动。
在本申请实施例中，功率放大电路采用隔离式驱动芯片 UCC21520 设计全桥驱动电路，同时，利用驱动变压器进行阻抗匹配和信号隔离，使功率放大模块电路具有体积小、效率高的优点。
另一方面，由于驱动信号是由FPGA产生，可以使得该功率放大模块驱动 40kHz~1MHz 的超声换能器正常工作，具有较强的通用性。
针对于本申请实施例提供的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，通过设置以上的电路模块实现对于超声换能器的控制以及过流状态的识别和在过流情况下的电路的开断控制。
针对于本申请实施例中针对于过流控制，还提供一种过流控制方法，应用于FPGA，包括以下方法：
步骤S510.基于单位采集时间对比较器的多路输出进行采集，获取过流状态。
步骤S520.基于过流状态判断电源模块开关上的热量状态，根据所述热量状态进行关断保护。
在本申请实施例中，单位采集时间为5μs。热量状态包括积累状态、耗散状态和平衡状态。
具体的，当积累热量大于关断热量则进行关断保护；若小于关断热量，则继续进行热量累积计算。
具体的，过流状态的获取基于采集到的多路输出电压与对应的比较器中的参考电压进行比较，当多路输出电压大于参考电压时则为过流状态。其中，针对于本申请实施例中的4路集成比较器，其中针对于4路集成比较器具有四个输入参考电压，四个输入参考电压分别对应不同电流。其中四个输入参考电压分别为输入参考电压分别为1.2V，4.5V，7.5V和12V，其中四个参考电压分别对应0.8倍电流，3倍电流，5倍电流和8倍电流。当输入电压大于这些值时，比较器4个输出端口中对应的输出将由高变为低，向FPGA指示发生了相应倍数的过流。
而针对于热量状态的获取基于以下方式进行确定：
（1）当电源模块开关电源关闭时，此时比较器4路输出均为高，此时 FPGA认为电源未打开，也未发生过流，此时认为开关上的累计热量在耗散，每减一次耗散热量值，若热量值已经为0，那么保持为0。
（2）当电源模块开关电源打开且正常工作时，0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为电源打开，且电流未发生过流，此时热量耗散与累积平衡，总热量既不增加也不减少。
（3）当电源模块开关电源打开且发生3倍过流时，3倍电流指示为低，0.8倍电流指示也为低，FPGA此时认为发生了3倍过流，每5μs累加一次3倍过流产生的热量值，若累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源。
（4）当电源模块开关电源打开且发生5倍过流时，5、3、0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为发生了5倍过流，每5μs累加一次5倍过流产生的热量值，如果累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源。
（5）当电源模块开关电源打开且发生8倍过流时，8、5、3、0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为发生了8倍过流，每5μs累加一次8倍过流产生的热量值，如果累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源。
在另一实施例中，实现关于过流控制的方法的实现主体结构还可以为其他电子设备，可以包括一个或一个以上的处理器601和存储器602，存储器602中可以存储有一个或一个以上存储应用程序或数据。其中，存储器602可以是短暂存储或持久存储。存储在存储器602的应用程序可以包括一个或一个以上模块(图示未示出)，每个模块可以包括出警调度管理设备中的一系列计算机可执行指令。更进一步地，处理器601可以设置为与存储器602通信，过流控制设备上执行存储器602中的一系列计算机可执行指令。
在一个具体的实施例中，过流控制设备包括有存储器，以及一个或一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且一个或者一个以上程序可以包括一个或一个以上模块，且每个模块可以包括对光伏功率预测设备中的一系列计算机可执行指令，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行该一个或者一个以上程序包含用于进行以下计算机可执行指令：
基于单位采集时间对比较器的多路输出进行采集，获取过流状态；
基于过流状态判断电源模块开关上的热量状态，根据所述热量状态进行关断保护。
下面对处理器的各个构成部件进行具体的介绍：
其中，在本实施例中，处理器是特定集成电路（application specificintegrated circuit，ASIC），或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路，例如：一个或多个微处理器（digital signal processor，DSP）。
可选地，处理器可以通过运行或执行存储在存储器内的软件程序，以及调用存储在存储器内的数据，执行各种功能，例如执行上述图5所示的方法。
在具体的实现中，作为一种实施例，处理器可以包括一个或多个微处理器。
其中，所述存储器用于存储执行本申请方案的软件程序，并由处理器来控制执行，具体实现方式可以参考上述方法实施例，此处不再赘述。
可选地，存储器可以是只读存储器（read-only memory，ROM）或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器（random access memory，RAM）或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器（electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM）、只读光盘（compactdisc read-only memory，CD-ROM）或其他光盘存储、光碟存储（包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等）、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以和处理器集成在一起，也可以独立存在，并通过处理器的接口电路与处理单元进行耦合，本申请实施例对此不作具体限定。
需要说明的是，在本实施例中示出的处理器的结构并不构成对该装置的限定，实际的装置可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
此外，处理器的技术效果可以参考上述方法实施例所述的方法的技术效果，此处不再赘述。
应理解，在本申请实施例中的处理器可以是其他通用处理器、数字信号处理器（digital signal processor，DSP）、专用集成电路（application specific integratedcircuit，ASIC）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
还应理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（read-only memory，ROM）、可编程只读存储器（programmable ROM，PROM）、可擦除可编程只读存储器（erasable PROM，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（electrically EPROM，EEPROM）或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器（random access memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的随机存取存储器（random accessmemory，RAM）可用，例如静态随机存取存储器（static RAM，SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、同步动态随机存取存储器（synchronous DRAM，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（double data rate SDRAM，DDR SDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（enhanced SDRAM，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（synchlink DRAM，SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（direct rambus RAM，DR RAM）。
上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件（如电路）、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质（例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质（例如，DVD）、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a, b, c, a-b, a-c, b-c, 或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM）、随机存取存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，包括多个列阵设置的清洗腔，每个所述清洗腔设置有超声波发生器，其特征在于，所述超声波发生器包括超声换能器，所述超声换能器通过超声功率模块输出特定频率的超声波，所述超声功率模块连接有电源模块；所述超声功率模块包括FPGA、功率放大电路和采样单元，所述采样单元、所述FPGA、所述功率放大电路与所述超声换能器形成回路；所述FPGA 产生超声激励信号，经所述功率放大电路后驱动所述超声换能器产生特定频率的超声波；所述采样单元用于对所述超声换能器的电流信号进行采样，并将采样得到的信号输入至所述FPGA；在所述采样单元与所述FPGA之间分别设置有过流保护电路，所述过流保护电路用于确定系统中电流是否过流，并将过流信号进行断开；所述过流保护电路包括与所述采样单元串联的采样电阻和场效应管，还包括与所述采样电阻两端并联的运算放大器，所述运算放大器连接有比较器，所述比较器与所述FPGA输入端连接，所述FPGA输出端连接有电平转换电路，所述电平转换电路与所述场效应管、所述电源模块连接；所述比较器为4路集成比较器，4路集成比较器具有四个输入参考电压，四个输入参考电压分别对应不同电流；其中四个输入参考电压分别为输入参考电压分别为1.2V，4.5V，7.5V和12V，其中四个参考电压分别对应0.8倍电流，3倍电流，5倍电流和8倍电流；当输入电压大于这些值时，比较器4个输出端口中对应的输出将由高变为低，向FPGA指示发生了相应倍数的过流；针对于FPGA的过流控制策略为：FPGA以5μs为周期对比较器的4路输出进行采集，根据不同的状态判断目前开关上的热量是在累积、耗散还是平衡，若累积热量大于关断热量，立即进行关断保护，若小于关断热量，则继续进行热量累积计算；根据比较器的输出，可分为如下情况：（1）当电源模块开关电源关闭时，此时比较器4路输出均为高，此时 FPGA认为电源未打开，也未发生过流，此时认为开关上的累计热量在耗散，每减一次耗散热量值，若热量值已经为0，那么保持为0；（2）当电源模块开关电源打开且正常工作时，0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为电源打开，且电流未发生过流，此时热量耗散与累积平衡，总热量既不增加也不减少；（3）当电源模块开关电源打开且发生3倍过流时，3倍电流指示为低，0.8倍电流指示也为低，FPGA此时认为发生了3倍过流，每5μs累加一次3倍过流产生的热量值，若累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源；（4）当电源模块开关电源打开且发生5倍过流时，5、3、0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为发生了5倍过流，每5μs累加一次5倍过流产生的热量值，如果累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源；（5）当电源模块开关电源打开且发生8倍过流时，8、5、3、0.8倍电流指示为低，FPGA此时认为发生了8倍过流，每5μs累加一次8倍过流产生的热量值，如果累加至最大值，该值保持为最大值；当热量累加至最大值时，FPGA主动关闭电源模块开关电源。
2.根据权利要求1所述的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，其特征在于，所述电平转换电路还与所述功率放大电路连接。
3.根据权利要求2所述的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，其特征在于，所述场效应管的漏极与所述电源模块连接，所述场效应管的源极与所述采样电阻连接，所述场效应管的栅极与所述电平转换电路连接。
4.根据权利要求2所述的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，其特征在于，所述过流保护电路与所述FPGA之间设置由A/D转换电路，用于对电流信号进行转换为数字信号。
5.根据权利要求2所述的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，其特征在于，所述电平转换电路包括第一阈值晶体管和第二阈值晶体管，所述第一阈值晶体管的阈值电压小于所述第二阈值晶体管阈值电压；所述第二阈值晶体管接地连接，所述第一阈值晶体管连接输出端并于所述功率放大电路连接。
6.根据权利要求5所述的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，其特征在于，所述功率放大电路包括逆变电路和驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述第一阈值晶体管输出端连接，输出端与所述逆变电路的输出端连接。
7.根据权利要求6所述的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，其特征在于，所述逆变电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管并联围成全桥逆变电路，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体设置于电路中的任一桥臂处，且每两个对角桥臂上的三极管为一组，两组轮换导通。
8.根据权利要求7所述的智能矩阵式医疗清洗系统设备过流保护系统，其特征在于，所述驱动电路为全桥驱动芯片组成的全桥驱动电路。
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