医用无接触式直流电机驱动装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种医用无接触式直流电机驱动装置，该装置包括电源驱动系统、霍尔传感器系统以及H桥驱动模块，电源驱动系统分别给霍尔传感器系统和H桥驱动电路供电；其中电源驱动系统包括IC降压稳压电路；霍尔传感器系统包括集成放大电路和霍尔传感器电路；H桥驱动模块包含功率放大电路。本实用新型应用霍尔传感器原理控制两路电流输出的大小，同时用H桥驱动模块来选择驱动电流的流向，从而组成本实用新型直流电机驱动装置。
【专利说明】医用无接触式直流电机驱动装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种医疗设备，特别设计的一款医用无接触式直流电机驱动装置。
【背景技术】
[0002]霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是科学家霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检验技术及信息处理等方面。开关型霍尔器件感应转子磁场的变化而输出高低变化的数字电平，利用其霍尔器件的输出在电路上进行逻辑处理后，经功放管放大的电流可直接驱动电机的转动。这种位置传感器较适应于速度较高的简单控制系统中。对于低速的控制可采用线性霍尔器件，利用霍尔器件的线性输出所反映的转子每极下的位置变化，可做到较为精确的控制。
[0003]现有的直流驱动方案有多种，如采用DSP作为主控制器的控制系统，如采用F PG A控制无刷电机，如采用ATMEGA单片机方案等。这些控制方法都能够实现电机的正反转等控制，但在系统实现成本、控制精度、运行稳定性和外围电路的能源消耗等方面却有较大的差别。使用D S P和F P G A的控制方案，系统的控制精度比较高，稳定性也还可以，但是一般只使用于工业生产中，且成本过高。而采用ATMEGA控制方案成本低，但系统的性能相差很大，不能满足我们的要求。而本实用型装置采用H桥驱动模块和霍尔传感器分别来控制电机的转向和转速是一个很大的突破，由于霍尔传感器具有高精度、高抗干扰能力、响应速度快等优点，使本装置具有很高的精度和稳定性，从而保证了装置的品质。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种医用无接触式直流电机驱动装置，利用霍尔传感调速原理和H桥驱动模块设计而成的一款新型医用手术动力电机驱动装置。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种医用无接触式直流电机驱动装置，包括电源驱动系统、霍尔传感器系统以及H桥驱动模块，电源驱动系统分别给霍尔传感器系统和H桥驱动电路供电；其中电源驱动系统包括IC降压稳压电路；霍尔传感器系统包括集成放大电路和霍尔传感器电路；H桥驱动模块包含功率放大电路。
[0007]所述的电源驱动系统采用LM2672系列单片集成电路以及外围电路组成；H桥驱动模块包括4个MTD2955V场效应管。
[0008]本实用新型相比现有技术具有如下优点:
[0009]本实用新型的医用无接触式直流电机驱动装置性能稳定，结构紧凑，抗干扰能力强，不易产生误差。
[0010]该装置实现了电能和动能的转化，具有高精度、响应速度快、体积小、重量轻、稳定性好等优点。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是硬件总体结构示意图。
[0012]图2是本实用新型的工作流程图。
[0013]图3是本实用新型的H桥驱动电路图。
[0014]图4是本实用新型的电源驱动系统电路图。
[0015]图5是本实用新型的集成放大模块图。
[0016]图6是本实用新型的霍尔传感电路图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和实例详细说明本实用新型的细节。
[0018]如图1所示，本实用新型包括三大系统模块:电源驱动系统、霍尔传感器系统和H桥驱动模块。电源驱动系统采用5V电源驱动系统，分别给霍尔传感器系统和H桥驱动电路供电。其中电源驱动系统包括IC降压稳压电路；霍尔传感系统包括集成放大电路和霍尔元器件电路桥驱动模块包含功率放大电路。
[0019]如图2所示，本实用新型的三大系统模块中，电源驱动系统包括外接电源和IC降压稳压电路；霍尔传感器系统包括集成放大电路和霍尔传感器电路；H桥驱动模块包含功率放大电路，功率放大电路的输出连接电机。
[0020]所述的H桥驱动模块如图3所示，该模块电路包括4个三极管和一个电机。H桥驱动模块的输出端输出的5V电压供给电机，要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向当Ql管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Ql从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Ql和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动。另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动。H桥驱动模块控制外接电机的转动方向。
[0021]所述的电源驱动系统如图4所示，该系统的IC降压稳压电路采用具有高效率的降压稳压功能的IC芯片LM2672设计而成的+5v稳压输出电路。它具有多种特性的SMPLESWITCHER电源转换器高效IA降压电压稳压器。该LM2672系列调节的单片集成电路建立一个Imdmos过程，可驱动一负载电流出色的线路和负载调节，通过外部电路可固定输出电压3V，5.0V电压，还可以用可调ADJ系列输出1.21v到37v电压。从而为集成放大电路和H桥驱动模块提供需要的电压值。
[0022]霍尔传感器系统中，集成放大电路如图5所示，采用IC芯片LM386设计而成的集成放大电路。LM386是专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路，它的内建增益为20，透过pinl和pin8脚位间电容的搭配，增益最高可达200。LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4疒12V，无作动时仅消耗4mA电流，且失真低。而且具有低功耗、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少、总谐波失真小等优点。
[0023]霍尔传感器系统中，霍尔传感电路如图6所示，霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种:[0024]I开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级组成，它输出数字量。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器。
[0025]2线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
[0026]本实用新型采用线性霍尔传感器，霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。这样就能控制电机的输入电压，从而控制电机的转速。
[0027]采用本新型驱动装置使用于医用手术动力器械中的优点:
[0028]抗动力工具内电磁波的互相干扰能力强，稳定性好，同时具很强的抗外界干扰能力，如手术室内其他设备及抗错误的干扰信号等，不易因环境因素而产生误差，可以不受电气环境影响，输出信号可靠，可以防油、防潮，并且能用在高温高压的环境中。这些优点可以保证本新型驱动装置用于医用手术动力工具中，有效的解决手术动力工具使用后高温高压消毒(能在145度高温高压环境)，更由于抗干扰能力强、转换精度高、性能稳定，从而避免了工作过程中手术工具的抖动，进一步提高了外科手术的成功率。综上所述，医用无接触式直流电机驱动装置不仅拥有商业价值更拥有一定的社会价值。
【权利要求】
1.一种医用无接触式直流电机驱动装置，其特征在于:该装置包括电源驱动系统、霍尔传感器系统以及H桥驱动模块，电源驱动系统分别给霍尔传感器系统和H桥驱动电路供电；其中电源驱动系统包括IC降压稳压电路；霍尔传感器系统包括集成放大电路和霍尔传感器电路桥驱动模块包含功率放大电路。
2.根据权利要求1所述的医用无接触式直流电机驱动装置，其特征在于:所述的电源驱动系统采用LM2672系列单片集成电路以及外围电路组成出桥驱动模块包括4个MTD2955V场效应管。
【文档编号】H02P7/28GK203747709SQ201420153613
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】季均 申请人:诺鑫（南通）医疗技术有限公司