專利名稱：一種變頻變波功能模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有變頻變波功能的裝置，更具體地說是涉及一種能夠運(yùn)用到高壓電位治療儀或其它儀器上的變頻變波功能模塊。
背景技術(shù)：
在物理治療領(lǐng)域內(nèi)，高壓電位治療儀是目前國內(nèi)外盛行的一種治療儀器。其特點(diǎn)是，無需電極，而是依靠在一塊通電布周圍產(chǎn)生高壓低頻交變電場和磁場，當(dāng)患者坐在通電布上時，通過高壓低頻交變電場和磁場間接地作用與人體，在其人體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電荷，達(dá)到保健治療的目的。目前市場上使用的絕大部分高壓電位治療儀，其一般電路原理圖如附圖1。它的工作原理都是利用AC220V產(chǎn)生高壓交變電場作用于人體進(jìn)行保健治療，它的工作頻率是50Hz，它的波形是交流正弦波，在治療時產(chǎn)生的高壓交變電場的頻率和波形都是固定不變的。在長期的治療過程中發(fā)現(xiàn)，如果一直使用固定頻率固定波形的高壓交變電場來治療某些疾病，患者在使用一段時間后，自身會產(chǎn)生一定的耐受性，療效大大降低。目前醫(yī)學(xué)物理治療領(lǐng)域需要一種能夠運(yùn)用于高壓電位治療儀的具有變頻變波功能的裝置。

實用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型提供的一種變頻變波功能模塊，其包括:電壓轉(zhuǎn)換單元， 接收一交流電壓轉(zhuǎn)換成一直流電壓；與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接的全橋輸出單元，其接收所述直流電壓并輸出一具有一定頻率和波形的模塊輸出信號，所述模塊輸出信號為該模塊的最終輸出信號；與所述全橋輸出單元連接的光耦隔離單元，其接收多路信號并經(jīng)邏輯運(yùn)算后產(chǎn)生使所述全橋輸出單元的輸入端信號互鎖的多路不同頻率的信號；用于控制所述電壓轉(zhuǎn)換單元、全橋輸出單元和光耦隔離單元的MCU ；以及與所述MCU連接的用于與外部通信的數(shù)據(jù)接口單元和用于控制所述模塊輸出信號的控制單元。較佳地，其還包括一顯示單元，所述顯示單元包括對所述模塊輸出信號輸出時間的顯示和輸出頻率的顯示。較佳地，所述電壓轉(zhuǎn)換單元包括一 AC/DC變換器、一限流電阻、一電容器以及一繼電器，所述繼電器由與所述MCU連接并控制。較佳地，所述電壓轉(zhuǎn)換單元接收幅度50V頻率50Hz的交流電壓產(chǎn)生幅度范圍為60-70V的直流電壓。較佳地，所述全橋輸出單元包括由MOSFET管組成的一全橋輸出電路和一 LC濾波電路，所述全橋輸出電路接收所述直流電壓的輸入產(chǎn)生范圍與所述交流電壓相同的輸出電壓的，所述LC濾波電路對所述全橋輸出電路的輸出電壓進(jìn)行濾波后產(chǎn)生所述模塊輸出信號。較佳地，所述光耦隔離單元包括一邏輯運(yùn)算電路、一光耦隔離電路以及一 DC/DC轉(zhuǎn)換器。較佳地，所述邏輯運(yùn)算電路接收所述MCU通過編程并對從所述MCU的I/O 口輸出的X、Y兩路信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算后輸出給所述光耦隔離電路，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器將5V輸入電壓轉(zhuǎn)換為12V電壓輸出給所述光耦隔離電路，所述光耦隔離電路接收經(jīng)邏輯運(yùn)算后的X、Y兩路互鎖信號。較佳地，所述控制單元包括一控制所述模塊輸出信號開始和停止的輸出開關(guān)按鍵電路、控制所述模塊輸出信號定時時間的時間按鍵電路和控制所述模塊輸出信號輸出頻率數(shù)值的頻率按鍵電路。較佳地，所述數(shù)據(jù)接口單元包括一 RS485輸出接口、輸入保護(hù)電路和RS485通信控制電路，所述數(shù)據(jù)接口單元接收外部設(shè)備控制所述模塊輸出信號頻率數(shù)值的信號和控制所述模塊輸出信號開始和停止的信號。較佳地，所述模塊輸出信號包括頻率值為25Ηζ、50Ηζ和75Hz的非正弦波。本實用新型輸出信號為頻率值為25Hz、50Hz和75Hz的三種非正弦波，其運(yùn)用于高壓電位治療儀能產(chǎn)生25Hz、50Hz、75Hz的非正弦波的電磁場，它作用于人體能減少因耐受性對治療的效果造成的影響；本實用新型可以獨(dú)立產(chǎn)生變頻變波信號，把它裝入現(xiàn)在市場上沒有變頻變波功能的高壓電位治療儀中，可以使得這種高壓電位治療儀也具有這種變頻變波功能，也可以把這種變頻變波功能的設(shè)計技術(shù)加入新產(chǎn)品的設(shè)計中使老產(chǎn)品更新?lián)Q代。

圖1為現(xiàn)有聞壓·電位治療儀的電路原理圖；圖2為本實用新型提供的變頻變波功能模塊的電路原理圖；圖3為本實用新型提供的應(yīng)用例一的電路原理圖；圖4為本實用新型提供的應(yīng)用例二的電路原理圖。
具體實施方式
實施例參見示出本實用新型實施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本實用新型。然而，本實用新型可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本實用新型的范圍。如圖2所示，本實用新型提供了一種變頻變波功能模塊，其包括:電壓轉(zhuǎn)換單元，接收一交流電壓轉(zhuǎn)換成一直流電壓；與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接的全橋輸出單元，其接收所述直流電壓并輸出一具有一定頻率和波形的模塊輸出信號，所述模塊輸出信號為該模塊的最終輸出信號；與所述全橋輸出單元連接的光耦隔離單元，其接收多路信號并經(jīng)邏輯計算后產(chǎn)生使所述全橋輸出單元的輸入端信號互鎖的多路不同頻率的信號；用于控制所述電壓轉(zhuǎn)換單元、全橋輸出單元和光耦隔離單元的MCU ；以及與所述MCU連接的用于與外部通信的數(shù)據(jù)接口單元和用于控制所述模塊輸出信號的控制單元。在本例中，其還包括一顯示單元，所述顯示單元包括對所述模塊輸出信號輸出時間的顯示和輸出頻率的顯示。顯示的頻率數(shù)值具體是是25Ηζ、50Ηζ、75Ηζ，顯示的定時時間數(shù)值是10min、20min、30min、40min、50min、60min,顯示器件是用LED發(fā)光二極管。本例中所述電壓轉(zhuǎn)換單元包括一 AC/DC變換器、一限流電阻、一電容器以及一繼電器，所述繼電器由與所述MCU連接并控制。具體的，在電源AC50V 50Hz接通瞬間，輸入電壓經(jīng)AC/DC變換器(全波橋式整流)和限流電阻對電容器Cl充電，限制浪涌電流；當(dāng)濾波電容C充電到約80%額定電壓時，MCU控制繼電器Kl吸合，繼電器常開觸點(diǎn)Kl-1和K1-2閉合，并短路限流電阻Rl，AC/DC變換器處于正常運(yùn)行狀態(tài)；AC5V-50V頻率50Hz的電壓通過AC/DC變換器產(chǎn)生幅度為60V-70V的直流電壓，單獨(dú)為MOSFET管組成的全橋輸出電路供電。本例中，所述全橋輸出單元包括由MOSFET管組成的一全橋輸出電路和一 LC濾波電路，所述全橋輸 出電路接收所述直流電壓的輸入產(chǎn)生范圍與所述交流電壓相同的輸出電壓的，所述LC濾波電路對所述全橋輸出電路的輸出電壓進(jìn)行濾波后產(chǎn)生所述模塊輸出信號。全橋輸出電路的頻率是由MCU控制的，本模塊裝置的輸入電壓設(shè)計在AC5V 50V之間變化，該全橋輸出電路輸出電壓值隨著該輸入電壓的變化而變化，LC濾波電路對交流噪聲有很強(qiáng)的抑制作用，可以使得頻率輸出更加平滑。所述光耦隔離單元包括一邏輯運(yùn)算電路、一光耦隔離電路以及一 DC/DC轉(zhuǎn)換器。所述邏輯運(yùn)算電路接收所述MCU通過編程并對從所述MCU的I/O 口輸出的X、Y兩路信號進(jìn)行邏輯計算后輸出給所述光耦隔離電路，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器將5V輸入電壓轉(zhuǎn)換為12V電壓輸出給所述光耦隔離電路，所述光耦隔離電路接收經(jīng)邏輯運(yùn)算后的X、Y兩路互鎖信號。所述控制單元包括一控制所述模塊輸出信號開始和停止的輸出開關(guān)按鍵電路SB1、控制所述模塊輸出信號定時時間的時間按鍵電路SB2和控制所述模塊輸出信號輸出頻率數(shù)值的頻率按鍵電路SB3。所述數(shù)據(jù)接口單元包括一 RS485輸出接口、輸入保護(hù)電路和RS485通信控制電路，所述數(shù)據(jù)接口單元接收外部設(shè)備控制所述模塊輸出信號頻率數(shù)值的信號和控制所述模塊輸出信號開始和停止的信號。本實用新型輸入進(jìn)來的是50Hz的正弦波，輸出的波形經(jīng)過變頻和變波分別是25Hz、50Hz、75Hz的非正弦波。本實用新型能夠運(yùn)用于高壓電位治療儀以及其它類型運(yùn)用電位治療方法的儀器上，現(xiàn)舉例說明其用途。應(yīng)用例一如圖3所示，在原本沒有變頻變波功能模塊的高電位治療儀上添加了本實用新型提供的變頻變波功能模塊，從而使得該高壓電位治療儀具有變頻變波功能。具體的結(jié)構(gòu)和原理如下，繼電器K4、K5是控制治療儀切換有無變頻變波功能的控制開關(guān)器件，在它沒有吸合不通電的時候，變頻變波功能模塊裝置不工作。 220V 50Hz的電壓通過SI開關(guān)接通、FU1、K4-1和K4-3、K5-3和Κ5_1、Τ1線圈的初級、Κ5-2和K5_4、FU2、電源N形成工作回路。Tl變壓器次級的不同電壓，通過控制不同繼電器的吸合加在T2高壓變壓器的初級上，同時在它的次級上感應(yīng)出 3500V或 7000V或 9000V的高壓，治療儀輸出的是50Hz正弦波。當(dāng)繼電器K4、K5線圈通電吸合的時候，它們的常閉觸點(diǎn)K4-1和K4-3分開，K4-2和K4-4分開，K5-1和K5-3分開，K5-2和K5-4分開，它們的常開觸點(diǎn)K4-1和K4-5接通、K5-1和K5-5接通，K5-2和K5-6接通，K4-2和K4-6接通，AC220V 50Hz的交流電壓加在T3電源變壓器的初級上，它的次級輸出 50V 50Hz的電壓接入變頻變波功能模塊裝置上的AC/DC變換器的輸入接口里。原來治療儀的+5V DC電源接入變頻變波功能模塊裝置上的+5V DC電源輸入接口。按下SB2時間選擇按鍵可以選擇治療時間多少分鐘，如10分鐘、20分鐘或者其它時間(它的最大設(shè)定時間可到10個小時)。按下SB3波頻選擇按鍵可以選擇輸出高壓的波形和頻率，它可以分別顯示頻率50Hz第I種波形(該檔位是50Hz正弦波)、25Hz第2種波形、50Hz第3種波形、75Hz第4種波形，后三種波形是非正弦波。按下SBl啟動/停止按鍵，治療儀對外輸出設(shè)定的波形和頻率的高壓。如果要中斷或者停止治療輸出，只要再按一下SBl啟動/停止按鍵。變頻變波功能模塊裝置通過25Hz、50Hz、75Hz頻率信號輸出接口進(jìn)行對外輸出。它的輸出電壓加在T4電源變壓器的初級上，通過T1、T2 二級變壓器進(jìn)行電壓提什輸出不同頻率和波形的高壓。通過控制Κ1、Κ2、Κ3繼電器不同的吸合可以調(diào)整Tl變壓器次級輸出的不同電壓。從而能夠使得高壓變壓器輸出 3500V、 7000V、 9000V不同頻率和波形的高壓。再通過通電布作用于人體達(dá)到減少因耐受性的問題而影響治療的效果。應(yīng)用例二如附圖4所示，為本應(yīng)用例的具有變頻變波功能的高壓電位治療儀電路原理圖，包含具有變頻變波功能的主機(jī)和通電布。主機(jī)部分由主電路(強(qiáng)電部分)和控制電路(弱電部分)二部分電路組成 。主電路部分AC220V 50ΗΖ的交流電壓經(jīng)過S1、FU1、FU2加在Tl電源變壓器初級上，Tl次級抽頭繞組輸出 19V、 39V， 50V三組不同的電壓，經(jīng)過K4、K5繼電器的常閉觸點(diǎn)回路加在Τ2高壓變壓器初級上，經(jīng)過Τ2高壓變壓器耦合在次級輸出 3500V或 7000V或 9000V高壓。它的波形是正弦波，頻率是50Hz。Κ1-1和Kl-2，Κ2-1和Κ2-2，Κ3-1和Κ3_2是繼電器的常開觸點(diǎn)，通過控制不同的繼電器線圈的吸合、斷開就可以控制高壓變壓器輸出不同的高壓，Rl是高壓回路中的限流電阻，它使高壓輸出電流控制在人能夠承受的的安全電流范圍里面。輸出高壓連接到通電布上產(chǎn)生電場，人坐在通電布上進(jìn)行保健治療。繼電器Κ4、Κ5是控制治療儀切換有無變頻變波功能的開關(guān)器件，在它沒有吸合不通電的時候，它的常閉觸點(diǎn)Κ4-1和Κ4-3，Κ4-2和Κ4_4，Κ5-1和Κ5-3，Κ5-2和Κ5-4接通，Tl變壓器次級的輸出電壓加到Τ2變壓器的初級，在Τ2變壓器的次級輸出 3500V或 7000V或 9000V高壓，它的波形是正弦波，頻率是50Hz。當(dāng)繼電器Κ4、Κ5線圈通電吸合的時候，它們的常閉觸點(diǎn)Κ4-1和Κ4_3，Κ4_2和Κ4-4, Κ5-1 和 Κ5-3, Κ5-2 和 Κ5-4 分開，它們的常開觸點(diǎn) Κ4-1 和 Κ4-5，Κ4-2 和 Κ4-6，Κ5-1和Κ5-5，Κ5-2、Κ5-6接通。AC220V 50Hz的交流電壓加在Tl電源變壓器的初級上，它的次級輸出 19V或 39V或 50V電壓。Kl-1和K1_2，K2_1和Κ2_2，Κ3_1和Κ3-2是繼電器的常開觸點(diǎn)，通過控制不同的繼電器線圈的吸合、斷開就可以控制輸入變頻變波功能模塊裝置的AC/DC變換器輸入接口的不同電壓數(shù)值。同時在變頻變波功能模塊裝置的25Ηζ、50Ηζ、75Hz頻率信號輸出接口上，有不同頻率、不同波形(非正弦波)和不同的電壓對外輸出，它加在T2高壓變壓器的初級線圈上，在Τ2高壓變壓器的次級線圈上輸出不同頻率和波形的高壓。再通過通電布作用于人體達(dá)到減少耐受性的治療效果?？刂齐娐凡糠钟勺冾l變波功能模塊裝置和由MCUPIC16F877A單片機(jī)控制的按鍵電路、數(shù)碼管驅(qū)動、顯示電路、RS485通訊接口電路組成。 8V 50Hz的交流電壓經(jīng)過橋式整流電路和穩(wěn)壓電路成為穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓電源對外輸出+5V DC，它給控制電路和變頻變波功能模塊裝置及數(shù)碼管等元器件供電。按下SB2時間選擇按鍵可以選擇治療時間多少分鐘，如10分鐘、20分鐘或者其它時間(它的最大設(shè)定時間可到10個小時)。按下SB3波頻選擇按鍵可以選擇輸出高壓的波形和頻率，它可以分別顯示頻率50Hz第I種波形(該檔位是50Hz正弦波)、25Hz第2種波形、50Hz第3種波形、75Hz第4種波形，后三種波形是非正弦波。按下SBl啟動/停止按鍵，治療儀對外輸出設(shè)定的波形和頻率的高壓。如果要中斷或者停止治療輸出，只要再按一下SBl啟動/停止按鍵。MCUPIC16F877A單片機(jī)控制的RS485通訊輸出接口電路A、B端子和變頻變波功能模塊裝置的RS485通訊輸入接口電路A、B端子相連接，完成二接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊達(dá)到由MCUPIC16F877A單片機(jī)控制變頻變波功能模塊裝置執(zhí)行變頻變波功能的工作指令要求。本實用新型的裝置不局限于上述各實施例，譬如:1) MCU單片機(jī)也可以用其它的型號；2)也可以用一個MCU單片機(jī)達(dá)到同時具有變頻變波功能模塊裝置的功能和整機(jī)需要的控制、顯不等功能等等。本實用新型輸出信號為頻率值為25Hz、50Hz和75Hz的三種非正弦波，其運(yùn)用于高壓電位治療儀能產(chǎn)生25Hz、50Hz、75Hz的非正弦波的電磁場，它作用于人體能減少因耐受性對治療的效果造成的影響；本實用新型可以獨(dú)立產(chǎn)生變頻變波信號，把它裝入現(xiàn)在市場上沒有變頻變波功能的高壓電位治療儀中，可以使得這種高壓電位治療儀也具有這種變頻變波功能，也可以把這種 變頻變波功能的設(shè)計技術(shù)加入新產(chǎn)品的設(shè)計中使老產(chǎn)品更新?lián)Q代。以上公開的本實用新型優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本實用新型。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施方式
。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本實用新型。本實用新型僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。以上實施例僅用于舉例說明本實用新型的內(nèi)容，除上述實施方式外，本實用新型還有其它實施方式，凡采用等同替換或等效變形方式形成的技術(shù)方案均落在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種變頻變波功能模塊，其特征在于，包括: 電壓轉(zhuǎn)換單元，接收一交流電壓轉(zhuǎn)換成一直流電壓； 與所述電壓轉(zhuǎn)換單元連接的全橋輸出單元，其接收所述直流電壓并輸出一具有一定頻率和波形的模塊輸出信號，所述模塊輸出信號為該模塊的最終輸出信號； 與所述全橋輸出單元連接的光耦隔離單元，其接收多路信號并經(jīng)邏輯運(yùn)算后產(chǎn)生使所述全橋輸出單元的輸入端信號互鎖的多路不同頻率的信號； 用于控制所述電壓轉(zhuǎn)換單元、全橋輸出單元和光耦隔離單元的MCU ； 以及與所述MCU連接的用于與外部通信的數(shù)據(jù)接口單元和用于控制所述模塊輸出信號的控制單元。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，還包括一顯示單元，所述顯示單元包括對所述模塊輸出信號輸出時間的顯示和輸出頻率的顯示。
3.如權(quán)利要求1所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換單元包括一AC/DC變換器、一限流電阻、一電容器以及一繼電器，所述繼電器由與所述MCU連接并控制。
4.如權(quán)利要求3所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換單元接收幅度50V頻率50Hz的交流電壓 產(chǎn)生幅度范圍為60-70V的直流電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，所述全橋輸出單元包括由MOSFET管組成的一全橋輸出電路和一 LC濾波電路，所述全橋輸出電路接收所述直流電壓的輸入產(chǎn)生范圍與所述交流電壓相同的輸出電壓的，所述LC濾波電路對所述全橋輸出電路的輸出電壓進(jìn)行濾波后產(chǎn)生所述模塊輸出信號。
6.如權(quán)利要求5所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，所述光耦隔離單元包括一邏輯運(yùn)算電路、一光耦隔離電路以及一 DC/DC轉(zhuǎn)換器。
7.如權(quán)利要求6所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，所述邏輯運(yùn)算電路接收所述MCU通過編程并對從所述MCU的I/O 口輸出的X、Y兩路信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算后輸出給所述光耦隔離電路，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器將5V輸入電壓轉(zhuǎn)換為12V電壓輸出給所述光耦隔離電路，所述光耦隔離電路接收經(jīng)邏輯運(yùn)算后的X、Y兩路互鎖信號。
8.如權(quán)利要求1所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，所述控制單元包括一控制所述模塊輸出信號開始和停止的輸出開關(guān)按鍵電路、控制所述模塊輸出信號定時時間的時間按鍵電路和控制所述模塊輸出信號輸出頻率數(shù)值的頻率按鍵電路。
9.如權(quán)利要求1所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接口單元包括一RS485輸出接口、輸入保護(hù)電路和RS485通信控制電路，所述數(shù)據(jù)接口單元接收外部設(shè)備控制所述模塊輸出信號頻率數(shù)值的信號和控制所述模塊輸出信號開始和停止的信號。
10.如權(quán)利要求1-9所述的變頻變波功能模塊，其特征在于，所述模塊輸出信號包括頻率值為25Hz、50Hz和75Hz的非正弦波。
專利摘要本實用新型提供了一種變頻變波功能模塊，其包括用于轉(zhuǎn)換電壓的電壓轉(zhuǎn)換單元；輸出最終的模塊輸出信號的全橋輸出單元，與所述全橋輸出單元連接的光耦隔離單元，其用于產(chǎn)生與所述全橋輸出單元的輸入端信號互鎖的多路不同頻率的信號；一控制整個模塊的MCU；以及與所述MCU連接的用于與外部通信的數(shù)據(jù)接口單元和用于控制所述模塊輸出信號的控制單元。本實用新型能夠?qū)我活l率的正弦波電壓轉(zhuǎn)換為多種不同頻率的非正弦波的信號輸出；其運(yùn)用于高壓電位治療儀能產(chǎn)生25Hz、50Hz、75Hz的非正弦波的電磁場，它作用于人體能減少因耐受性對治療的效果造成的影響。
文檔編號H02M5/18GK203104299SQ201220737169
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者王振鋒, 祁衛(wèi)無 申請人:上?？贫茚t(yī)療器械科技有限公司