一种用于无创物理给药系统的控制电路
技术领域
本实用新型属于医疗设备控制技术领域，特别涉及一种用于无创物理给药系统的控制电路。
背景技术
目前在医疗行业中，大多医生采用人为手工操作硼酸溶液或者其他液态药品，其存在的问题是涂抹不均匀，吸收效果差，操作不方便。现在也有一些自动化的导入医用仪器，但现有的仪器的控制电路选用元器件多，连接复杂，抗干扰能力低，承载能力较弱。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于无创物理给药系统的控制电路，以解决上述问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于无创物理给药系统的控制电路，包括MCU微处理器U1、电源模块、继电器、开关控制电路、外部时钟电路、按键检测电路、信号调理电路、压力检测电路和电机驱动电路；电源模块、继电器、开关控制电路、外部时钟电路、按键检测电路、信号调理电路、压力检测电路和电机驱动电路均连接到MCU微处理器U1；
电源模块为MCU提供供电电源；继电器用于控制真空的气泵，开关控制电路用于控制医疗仪器的喷射开关，按键检测电路通过外部按键输入能够实现人机通信；
信号调理电路用于连接外部压力传感器，以及连接检测医用气瓶或医用供气系统终端；电机驱动电路连接步进电机，用于驱动导入手具的步进电机；外部时钟电路用于为仪器控制电路运行提供时钟频率。
进一步的，电机驱动电路包括电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R44、R45、R46、R48、R49、R51、R52、R53、R54、三极管Q6、Q7、Q8、Q9、Q12、Q13和电机驱动芯片U3；
R31一端接5V电源，一端分别接Q6的集电极端和U3的2管脚，R33一端接Q6的基极和R35的一端，另一端接MCU的81管脚，R35的另一端接地；R32一端接5V电源，一端分别接Q7的集电极端和U3的8管脚，R34一端接Q7的基极和R36的一端，另一端接MCU的78管脚，R36的另一端接地；R37一端接5V电源，一端分别接Q8的集电极端和U3的3管脚，R39一端接Q7的基极和R41的一端，另一端接MCU的80管脚，R41的另一端接地；
R38一端接5V电源，一端分别接Q9的集电极端和U3的16管脚，R40一端接Q7的基极和R42的一端，另一端接MCU的82管脚，R42的另一端接地；R48一端接5V电源，一端分别接Q12的集电极端和U3的7管脚，R51一端接Q12的基极和R53的一端，另一端接MCU的79管脚，R53的另一端接地；R49一端接5V电源，一端分别接Q13的集电极端和U3的20管脚，R52一端接Q13的基极和R54的一端，另一端接MCU的83管脚，R54的另一端接地。
进一步的，外部时钟电路包括时钟振荡电路和复位电路；
时钟振荡电路包括：两脚晶体振荡器Y1、电容C17和电容C19；电容C17的一端接地，另一端连接MCU；电容C19的一端接地，另一端连接MCU；晶体振荡器Y1的一脚与电容C17接MCU的一端连接，二脚与电容C19接MCU的一端连接；
复位电路包括电阻R28和电容C18，电阻R28的一端与电源模块连接，另一端与电容C18的正极连接，电容C18的负极接地，电阻R28与电容C18正极的连接节点与MCU连接。
进一步的，开关控制电路包括：芯片M5、电阻R43、电阻R47、电阻R50、电阻R25、三极管Q11、二极管D5、三极管Q10、R44、R45和R46；电阻R47的一端连接MCU的脚DCF1，R47的另一端串联电阻R50接地，R47与R50的连接节点连接三极管Q11的基极，三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的集电极依次串联电阻R43与电源24V连接，R43的连接节点和芯片M5的脚4连接，芯片M5的脚1、脚2和脚3并联后与R43和24V的连接节点相连接，芯片M5的脚5、脚6、脚7和脚8并联后分别连接二极管D5的负极和连接器P11脚6，芯片P11的脚3接地，二极管D5的正极接地。
进一步的，按键检测电路包括按键KEY1，按键KEY1的一端接地，另一端连接MCU。
进一步的，还包括LCD显示屏；LCD显示屏与电源模块相连接，LCD显示屏和MCU微处理器U1通过串口相互连接通信。
进一步的，MCU微处理器U1型号为STM32F103VET6/ST。
进一步的，还包括蜂鸣器驱动电路；蜂鸣器驱动电路与MCU连接，蜂鸣器驱动电路用于驱动蜂鸣器进行报警。
与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：
本实用新型的驱动气源可外接医院的无菌供气气源系统或者接外置氮气瓶，控制电路集成性较高，选用元器件较少，连接较简单，抗干扰能力较强，承载能力较强。本实用新型的控制电路可控制步进电机自动定量推送美容液，然后把美容液通过气压喷射雾化。通过单片机控制步进电机可达到自动精准定量的推送美容液，然后通过单片机控制电磁阀从而达到控制气路开关，喷射雾化美容液。
进一步的，Y1、C17、C19组成精准的时钟振荡电路为MCU(U1)提供精确的时钟，R64和C23组成复位电路保证MCU(U1)有一个统一时钟步调。
附图说明
图1是本实用新型的一种用于无创物理给药系统的控制电路的模块框图；
图2是本实用新型的一种用于无创物理给药系统的外部时钟电路的结构示意图；
图3是本实用新型的一种用于无创物理给药系统的电机驱动电路的结构示意图；
图4是本实用新型的一种用于无创物理给药系统的按键检测电路的结构示意图；
图5是本实用新型的一种用于无创物理给药系统的信号调理电路的结构示意图；
图6是本实用新型的一种用于无创物理给药系统的开关控制电路的结构示意图；
图7是本实用新型的一种用于无创物理给药系统的蜂鸣器驱动电路的结构示意图；
图8是本实用新型的一种用于无创物理给药系统的工作流程示意框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明：
请参阅图1至图8，一种用于无创物理给药系统的控制电路，包括MCU微处理器U1、电源模块、继电器、开关控制电路、外部时钟电路、按键检测电路、信号调理电路、压力检测电路和电机驱动电路；电源模块、继电器、开关控制电路、外部时钟电路、按键检测电路、信号调理电路、压力检测电路和电机驱动电路均连接到MCU微处理器U1；
电源模块为MCU提供供电电源；继电器用于控制真空的气泵，开关控制电路用于控制医疗仪器的喷射开关，按键检测电路通过外部按键输入能够实现人机通信；
信号调理电路用于连接外部压力传感器，以及连接检测医用气瓶或医用供气系统终端；电机驱动电路连接步进电机，用于驱动导入手具的步进电机；外部时钟电路用于为仪器控制电路运行提供时钟频率。
电机驱动电路包括电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R44、R45、R46、R48、R49、R51、R52、R53、R54、三极管Q7、Q8、Q9、Q12、Q13和电机驱动芯片U3。
外部时钟电路包括时钟振荡电路和复位电路；
时钟振荡电路包括：两脚晶体振荡器Y1、电容C17和电容C19；电容C17的一端接地，另一端连接MCU；电容C19的一端接地，另一端连接MCU；晶体振荡器Y1的一脚与电容C17接MCU的一端连接，二脚与电容C19接MCU的一端连接；
复位电路包括电阻R28和电容C18，电阻R28的一端与电源模块连接，另一端与电容C18的正极连接，电容C18的负极接地，电阻R28与电容C18正极的连接节点与MCU连接。
开关控制电路包括：芯片M5、电阻R43、电阻R47、电阻R50、电阻R25、三极管Q11、二极管D5、三极管Q10、R44、R45和R46；电阻R47的一端连接MCU的脚DCF1，R47的另一端串联电阻R50接地，R47与R50的连接节点连接三极管Q11的基极，三极管Q11的发射极接地，三极管Q11的集电极依次串联电阻R43与电源24V连接，R43的连接节点和芯片M5的脚4连接，芯片M5的脚1、脚2和脚3并联后与R43和24V的连接节点相连接，芯片M5的脚5、脚6、脚7和脚8并联后分别连接二极管D5的负极和连接器P11脚6，芯片P11的脚3接地，二极管D5的正极接地。
按键检测电路包括按键KEY1，按键KEY1的一端接地，另一端连接MCU。
还包括LCD显示屏；LCD显示屏与电源模块相连接，LCD显示屏和MCU微处理器U1通过串口相互连接通信。
MCU微处理器U1型号为STM32F103VET6/ST。
还包括蜂鸣器驱动电路；蜂鸣器驱动电路与MCU连接，蜂鸣器驱动电路用于驱动蜂鸣器进行报警。
参考图1，本实用新型的一种用于无创物理给药系统的控制电路，包括：MCU微处理器U1，用于控制外部器件的执行动作外部数据而采集处理；电源模块，为系统和外部器件提供所需要的合适电源；继电器，通过MCU控制继电器的通断来实现内部气泵的开关；开关控制电路，把从MCU来的信号放大后来驱动控制电磁阀开关，从而实现气路的控制；外部时钟电路，为系统运行提供精确的8M时钟频率；按键检测电路，通过外部按键输入来实现人机通信；信号调理电路，把从压力传感器采集来的信号经过处理放大后传给MCU；电机驱动电路，通过MCU和控制经过驱动电路把电流放大来驱动电机的运转；蜂鸣器驱动电路，通过MCU控制蜂鸣器用于一些提示警告信号；LCD显示屏，和MCU通过串口相互通信实现人机交互功能。
MCU微处理器U1为STM32F103VET6/ST，MCU微处理器U1与电源模块相连接，电源模块为MCU提供供电电源；MCU微处理器U1通过I/O口分别与继电器、开关控制电路和按键检测电路相连接，继电器用于内部的气泵，开关控制电路用于控制医疗仪器物理导入的喷射开关，按键检测电路通过外部按键输入能够实现人机通信；MCU微处理器U1通过ADC口与信号调理电路相连接，信号调理电路用于连接外部压力传感器，监测内部气源压力值；MCU微处理器U1通过ADC1口与信号调理电路相连接，信号调理电路用于连接外部压力传感器，监测医用气源的气源压力值；MCU微处理器U1与电机驱动电路相连接，电机驱动电路用于驱动美容仪的手具电机；MCU微处理器U1与外部时钟电路，外部时钟电路用于为整个医疗仪器物理导入控制电路运行提供时钟频率。LCD显示屏与电源模块相连接，LCD显示屏和MCU微处理器U1通过串口相互连接通信，用于实现人机交互。蜂鸣器驱动电路与MCU连接，蜂鸣器驱动电路用于驱动蜂鸣器进行报警。
如图2，外部时钟电路包括时钟振荡电路和复位电路；时钟振荡电路包括：两脚晶体振荡器Y1、电容C17和电容C19；电容C17的一端接地，另一端连接MCU的脚12；电容C19的一端接地，另一端连接MCU的脚13；复位电路包括电阻R28和电容C18，电阻R28的一端与电源模块连接，另一端与电容C18的正极连接，电容C18的负极接地，电阻R28与电容C18正极的连接节点与MCU的脚14连接。Y1、C17、C19组成精准的时钟振荡电路为MCU(U1)提供精确的时钟，R28和C18组成复位电路保证MCU(U1)有一个统一时钟步调。
如图3，电机驱动电路由电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R44、R45、R46、R48、R49、R51、R52、R53、R54；三极管Q7、Q8、Q9、Q12、Q13；电机驱动芯片U3构成；MCU(U1)通过6路IO，产生高低电平，通过三极管Q7、Q8、Q9、Q12、Q13，将信号进行反向输入到电机驱动芯片U3,U3驱动步进电机。
如图4，按键检测电路包括按键KEY1，按键KEY1的一端接地，另一端连接MCU。
内部气源压力的压力传感器的压力信号通过C44滤波后在通过运放U8B把放大处理传给U8A的2脚，在通过U8A放大比较输出给MCU去识别。
如图5，信号调理电路中，电阻R87的一端连接MCU中的脚YL JC，R87的另一端串联R86后接3.3V电源，R87与R86的连接节点通过电容C43接地，R87与R86的连接节点依次串联R85、R84和C40后接地，R87与R86的连接节点连接放大器U8A的脚1，U8A的脚4接地，U8A的脚8与3.3V电源连接，脚8通过并列的电容C41和C42接地，U8A的脚3(正极)与R85和R84的连接节点相连接，U8A的脚2(负极)与放大器U8B的脚7连接，脚2与脚7的连接节点通过并列的R80和C39与U8B的脚6(负极)连接，U8B的脚5(正极)与芯片U6的脚2连接，U8B的脚6(负极)依次串联R88和C44后接地，R88和C44的连接节点与芯片U6的脚3连接，芯片U6的脚1接地，脚4接12V电源；R84和C40的连接节点串联R83后接地，R84和C40的连接节点依次连接可变电阻R82和固定电阻R81后与3.3V电源连接，R82的脚1和脚3均与R84和C40的连接节点连接，R82的脚2与R81的一端连接。
如图6，开关控制电路通过P沟道MOS管将控制信号放大后驱动开关。开关控制电路：电阻R5的一端连接MCU的脚DCF1，R5的另一端串联电阻R6接地，R5与R6的连接节点连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极依次串联电阻R8和R7与电源VCC连接，R7与R8的连接节点和芯片M1的脚4连接，芯片M1的脚1、脚2和脚3并联后与R7和VCC的连接节点相连接，芯片M1的脚5、脚6、脚7和脚8并联后分别连接二极管D2的负极和芯片P4的脚1，芯片P4的脚2接地，二极管D2的正极接地。
如图7，蜂鸣器驱动电路：电阻R62的一端与MCU连接，R62的另一端通过电阻R63接地，R62与R63的连接节点连接三极管Q13的基极，三极管Q13的发射极连接蜂鸣器SP1后接地，三极管Q13的集电极通过电阻R89连接5V输入电源。
本实用新型驱动气源可外接医院的无菌供气气源系统或者接外置氮气瓶，控制电路集成性较高，选用元器件较少，连接较简单，抗干扰能力较强，承载能力较强。
本实用新型的工作过程：
如图8控制电路工作过程流程图。控制电路的工作过程：1.系统上电，MCU通过6路信号去控制驱动芯片(如图3所示)，从而来控制步进电机的运转。2.当步进电机后退到限位开关位置时，限位开关为步进电机走到头的位置感应信号，MCU检测到限位开关信号后，步进电机停止。3.当MCU检测到开始喷射按键按下后，步进电机前进对应的要喷射的美容液量的步数后停止。4.MCU控制电磁阀打开50ms，储气瓶的气体开关就被打开了50ms，美容液被强气压气体瞬间雾化喷出。5.当压力传感气检测到气瓶的压力不足时开气泵给气瓶补充气。6.单次工作循环结束，继续循环执行4到6步。
