變頻控制系統及多功能變頻式電療儀的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種變頻控制系統及其運用此控制系統的電療儀，頻控制系統包括電源、觸摸屏模塊以及主電路板，觸摸屏模塊與主電路板電連接，主電路板與電源連接，其中觸摸屏模塊包括觸摸屏、ARM處理器，觸摸屏與ARM處理器電連接；主電路板包括穩壓芯片、自耦變壓器、驅動電路、輸出選擇網絡、MCU系統，觸摸屏模塊更新顯示內容以及捕獲數據，通過對數據的解析，轉換為相應的控制命令通過串口發送至主板MCU，驅動電路將MCU的PWM調制和PFM調制轉換為脈沖作用在自耦變壓器，最后根據實際使用情況通過輸出選擇網絡選擇不同網絡輸出，本發明克服了傳統電療儀的不足，重點解決了頻率以及脈寬問題，使得自耦變壓器輸出靈活可控，做到針對不同體質實現頻率變換，提高了理療效果。
【專利說明】變頻控制系統及多功能變頻式電療儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種變頻控制系統及其運用變頻控制系統的多功能變頻式電療儀。
【背景技術】
[0002]目前，在理療養生領域中的電療產品，主要包括中頻電療儀和低頻電療儀。現有電療儀采用脈沖變壓器將輸出作用于人體，而脈沖變壓器對頻率響應要求較高，具體不足表現為:變頻效果差，當實現變頻時作用于人體感受差距明顯，實際療效差，其次，因為脈沖變壓器初級需要高壓驅動，一旦電路損壞時可能發生意外事故，而且脈沖變壓器的固有損耗，造成整機效率低，功耗大。另外，在顯示操作上，現有電療儀采用數碼管按鍵形式進行控制操作。在使用操作上造成一定困難。
[0003]圖1為市面上一款常規低頻電療儀示意圖，本產品通過市電220V進行變壓整流濾波之后，得到脈沖變壓器工作電壓24V和微處理器工作電壓5V，微處理器控制數碼管顯示相關參數以及接受按鍵輸入，并控制專業芯片驅動脈沖變壓器，輸出具有一定頻率和電壓的脈沖，最后作用于人體上。
[0004]上述方案是市面上較為常見的，主要缺點如下:
[0005](I)數碼管顯示不直觀，需要在設備面板上印制各種參數名稱；
[0006](2)按鍵輸入，使用時間久容易損壞，例如按鍵失靈；
[0007](3)高壓電源24V，一般驅動脈沖變壓器需要提供一個較大的直流電源，這就會造成整機功耗增加,而且提供這樣一個電源需要更多的電源芯片,這也增加了整機成本。安全系數低；
[0008](4)由于脈沖變壓器對頻率響應要求較高，一旦設計成型，脈沖變壓器能接受的驅動頻率變化范圍很小，一般不適合做變頻使用，而且脈沖變壓器固有損耗較大，輸出波形容易因為頻率，驅動電壓等因素影響，造成療效不顯著；
[0009](5)頻率不可調節，強度輸出不穩定；
[0010](6)由于強度頻率的可變范圍小，儀器一般只能針對身體四肢等進行理療，無法對面部區域進行理療。
【發明內容】
[0011]本發明所要解決的技術問題克服上述的缺陷實現上述目的的技術方案如下:
[0012]變頻控制系統，其特征在于:包括電源、觸摸屏模塊以及主電路板，觸摸屏模塊與主電路板電連接，主電路板與電源連接，其中觸摸屏模塊包括觸摸屏、ARM處理器，觸摸屏與ARM處理器電連接；主電路板包括穩壓芯片、自耦變壓器、驅動電路、輸出選擇網絡、MCU系統，其中自耦變壓器、驅動電路、輸出選擇網絡依次電連接，MCU系統與驅動電路電連接，穩壓芯片與自耦變壓器、ARM處理器分別電連接，ARM處理器與MCU系統通過串口連接；觸摸屏模塊時刻更新顯示內容以及觸摸捕獲數據，通過對數據的解析，轉換為相應的控制命令通過串口發送至主板MCU，驅動電路將MCU的PWM調制和PFM調制轉換為脈沖作用在自耦變壓器，最后根據實際使用情況通過輸出選擇網絡選擇不同網絡輸出。
[0013]多功能變頻式電療儀，其特征在于:包括上述所述的變頻控制系統、機箱，其中觸摸屏安裝在機箱面板上，主電路板安裝在機箱內部，同時機箱上還設置數個輸出接口，不同配件通過輸出接口與輸出選擇網絡連接。
[0014]本發明中采用1.5v直流電源驅動自耦變壓器，自耦變壓器輸出不同刺激的功率，并且通過多路繼電器輸出獨特的波形，實現動態變頻特性，通過功能選擇網絡實現多功能理療。
[0015]本發明克服了傳統電療儀的不足，重點解決了頻率以及脈寬問題，通過PWM以及PFM疊加輸出，使得自耦變壓器輸出靈活可控，做到針對不同體質實現頻率變換，提高了理療效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為現有技術電路示意圖
[0017]圖2為變頻控制系統示意圖
[0018]圖3為基于ARM處理觸摸屏人機交互原理示意圖
[0019]圖4為MCU控制處理示意圖
[0020]圖5為變壓器驅動原理示意圖
[0021]圖6為輸出選擇網絡原理示意圖
[0022]圖7為輸出波形示意圖
[0023]圖8為顯示界面示意圖
[0024]圖9為本發明整機示意圖.
[0025]附圖序號說明:機箱1、觸摸屏2、輸出接口 3
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明做詳細的說明。
[0027]變頻控制系統，包括電源、觸摸屏模塊以及主電路板，觸摸屏模塊與主電路板電連接，主電路板與電源連接，其中觸摸屏模塊包括觸摸真彩頻、ARM處理器，觸摸真彩頻與ARM處理器電連接；主電路板包括穩壓芯片、自耦變壓器、驅動電路、輸出選擇網絡、MCU系統，其中自耦變壓器、驅動電路、輸出選擇網絡依次電連接，MCU系統與驅動電路電連接，穩壓芯片與自耦變壓器、ARM處理器分別電連接，ARM處理器與MCU系統通過串口連接；觸摸屏模塊時刻更新顯示內容以及觸摸捕獲數據，通過對數據的解析，轉換為相應的控制命令通過串口發送至主板MCU，驅動電路將MCU的PWM調制和PFM調制轉換為脈沖作用在自耦變壓器，最后根據實際使用情況通過輸出選擇網絡選擇不同網絡輸出。驅動電路可以是完成本發明目的的任何現有技術。
[0028]觸摸屏模塊由主電路板供電，時刻更新顯示內容以及觸摸捕獲數據，通過對數據的解析，轉換為相應的控制命令通過串口發送至主板MCU，主電路板通過外界提供的直流電源，由穩壓芯片進行穩壓，通過了系統所需要的四組電源，分別為:12V，5V，3V，1.5V。這幾組電源都在安全電壓規范內，使得整個系統安全系數進一步提高。自耦變壓器驅動電源為1.5V，通過驅動電路將MCU的PWM調制和PFM調制轉換為脈沖作用在自耦變壓器，最后根據實際使用情況通過輸出選擇網絡選擇不同網絡輸出，再由不同的配件作用于人體部位，配件主要是將轉換的脈沖作用在人體上的載體。
[0029]ARM處理器:一種處理器架構，由英國arm公司提供的軟核，根據ARM軟核由不同公司針對各種應用場合所設計的高性能處理器。
[0030]ARM處理器作為觸摸屏主控芯片，顯示豐富華麗界面同時，實現了觸摸功能，符合當今時代人們對產品的要求。通過ARM處理器發送的命令字節，時刻更新MCU輸出狀態，實時性得到提升。
[0031]MCU系統:微控制單元也稱單片機，指隨著大規模集成電路的出現及其發展，將計算機的CPU、RAM、ROM、定時計數器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制。
[0032]高性能MCU實現了 PWM，PFM疊加控制輸出，通過PWM，使得強度變化逐漸遞增，突出數字電路特點，同時通過PFM保持一定強度的同時，作出頻率變換。
[0033]PWM:脈沖寬度調制，作為數字電路控制模擬電路的一種常用技術。特點為，通過改變脈沖寬度(占空比)實現模擬強度變換，一般由專用PWM芯片以及各種微處理器控制輸出。
[0034]PFM:脈沖頻率調制，其脈沖寬度(占空比)保持不變情況下，脈沖頻率變化，一般由專用PFM芯片以及各種微處理器控制輸出。
[0035]通過ARM處理器實現的觸摸真彩屏，不僅可以完全取代傳統數碼管，點陣液晶，按鍵構成的人機界面，無論在操作性，還是顯示內容上都有很大進步，更重要的是，因為ARM處理器的強大，可以在真彩屏中實現電子書功能，可將各種案例以及相關說明都置入真彩屏中，用戶可以實時查閱。另外，因為使用1.5V直流電源驅動自耦變壓器，這與傳統脈沖耦合變壓器實現原理不同，不僅提高效率，降低成本，同時安全系數較傳統電療儀進一步提高。1.5V電源驅動的自耦變壓器在推挽放大電路以及衰減電路作用下，輸出更加安全穩定。通過使用高性能MCU，PWM和PFM疊加輸出得以實現。不僅實現了傳統電療儀無法做到的變頻功能，而且通過輸出選擇網絡實現了多功能理療。在長期臨床實驗中，本發明的多功能變頻式電療儀較傳統電療儀有更好的療效，同時更加人性化，符合用戶對高級產品的渴望
[0036]圖5中是自耦變壓器多組輸出電路的一個示意，以自耦變壓器具有四組輸出電路為例，其中一組電路通過晶體管分別連接具有提高輸出轉換功率的推挽放大電路、能將信號的幅度按一定規律減小的衰減電路具體的晶體管采用絕緣柵雙極晶體管，絕緣柵雙極晶體管集電極與發射極之間連接衰減電路，絕緣柵雙極晶體管的柵極連接推挽放大電路，推挽電路與MCU系統連接，圖6為輸出選擇網絡原理示意圖，功能選擇網絡電路由多路繼電器組成，自耦變壓器另外三路電路為不同刺激輸出電路，另外三路電路與多路繼電器輸入端連接，多路繼電器輸出端與作用在人體上的各種載體連接，多路繼電器輸入端的電路通過命令進行選擇后從多路繼電器輸出端輸出，輸出的命令直接通過載體作用于人體相應部位。
[0037]上述變頻控制系統通過與機箱I的配合可以形成完整的產品一多功能變頻式電療儀，其中觸摸屏2安裝在機箱面板上，主電路板安裝在機箱內部，同時機箱上還設置數個輸出接口 3，不同配件通過輸出接口與輸出選擇網絡連接。
[0038]多功能變頻式電療儀上可以設置時間、頻率、強度、輸出、啟動、暫停等功能，這些功能與現有技術中的功能相同。
[0039]不同體質對電刺激的頻率需求都不一樣，而傳統的電療儀由于不能動態變頻，在實際中傳統儀器的療效并不顯著，另外，傳統低頻電療儀的輸出脈沖寬度都比較大，一般在500us以上，這也限制了頻率變化，而且脈沖寬度越大，對人的作用也就越小。本發明正是克服了傳統電療儀的這些不足，重點解決了頻率以及脈寬問題，通過PWM以及PFM疊加輸出，使得自耦變壓器輸出靈活可控，做到針對不同體質實現頻率變換，提高了理療效果。
[0040]本發明具有如下優點:
[0041](I)使用最新技術的觸摸真彩屏方案，直觀顯示各種參數。
[0042](2)因為使用觸摸屏，拋棄原先的按鍵，徹底杜絕按鍵失靈的可能。
[0043](3)使用低壓電源1.5V作為變壓器驅動電源。有效降低整機功耗，減少電源芯片，降低成本。安全系數高。
[0044](4)使用自耦變壓器，頻率帶寬較大，適合做變頻使用。同時自耦變壓器損耗小，輸出波形穩定，療效更加顯著。
[0045](5)頻率可調，強度輸出穩定。
[0046](6)可對身體各個部位進行理療。
[0047](7)由于整機功耗的降低，也可發展手持式設備。
[0048]經過長期實驗，相對于現有技術方案的療效有更進一步突破。
[0049]下面簡單的介紹下本發明的發展及其療效:
[0050]多功能變頻式電療儀的預防作用
[0051]隨著社會的發展，人們的生活壓力越來越大，最近幾年來人們加強了以預防為主的思想，不僅醫療部門重視預防工作，而且一般人也開始注意疾病的預防。但是有些人還不怎么了解預防疾病的意義。往往采取與預防相反的措施，舉例來說，以前為了預防感冒，采取的措施是經常多穿衣服、室內保持恒定溫度、出門帶口罩，避免身體與冷空氣接觸，這是患感冒的主要原因，并不是大家通常認為的因為單純的受到寒冷刺激才導致感冒，之所以容易感冒關鍵在于肌體對外界有害因素抵抗力下降。因此在室內溫暖環境里生活是不能充分預防感冒的，肌體本身就有適應環境的本能，換句話說，肌體在正常狀態下就有強大的抵抗力，見冷就抵冷，遇熱就抵熱，不容易接觸冷或熱就受它們的侵害。如果肌體經常養成多穿衣服保溫、出門帶口罩的習慣會減弱肌體本身的抗寒力，這樣不但不能預防感冒，而且一不注意就會感冒。
[0052]一.多功能變頻式電療儀的發展:
[0053]刺激療法:刺激療法是個新概念，這種刺激療法，可以通過反射法，促進或增強在肌體內天生具備的自然治愈機能，使刺激直接作用在神經系統、經絡、穴位的理療方法，稱為刺激療法。對肌體起到養氣、養血、養經絡的作用。從這個概念出發，可以明顯的與藥物的化學刺激(如電、熱、光等刺激)直接作用于肌體的理療方法區別開來。
[0054](1.)刺激的間隔密度，我們的肌肉對刺激的感受力隨著溫度的高低有顯著差別，溫度越高它的反應越敏感，多功能變頻式電療儀達到的溫度在攝氏90°以上，這樣高溫下的電極和每秒40次的刺激間隔自耦脈動電流相配合一起理療時，不僅不會使肌肉引起強直現象，而且能使肌肉沉浸在舒適的感覺里，很從容的接受每次電流的刺激。上述電流和電極合并刺激對機體能發揮最為理想的有效刺激作用。
[0055](2)刺激的部位
[0056]機體的不同部位，對電流溫度的感受是不同的，但多功能變頻式電療儀可以根據各個部位不同特點給以相應的刺激，從而使每個部位都能處在舒適的感覺里，使每個部位都能得到最大的刺激作用。
[0057](3)理療方法:
[0058]多功能變頻式電療儀有它的獨創性，它不是頭痛醫頭，腳痛醫腳的局部療法，而是正體與局部同時進行的理療方法。為了促進增強機體的一切機能活動，多功能變頻式電療儀有其特定的理療部位，那就是以背部脊椎為中心的37個理療部位和腹部的16個理療穴位為基礎，按著這些部位進行理療方法就是正體療法。對于處于亞健康狀態的人群理療時，每次都要先做正體療法，而后再做局部療法，這是與一般療法不同的獨特療法。
[0059]二.為什么必須采取這種理療方法呢？我們大家都知道人體是個“完整的統一的肌體”，因此，我們體內的一切系統、一切器官、一切組織雖然各有不同的機能，但卻是相互聯系著，沒有一個不相互聯系而單獨存在，它們不僅在生理過程中相互有聯系，而且再由病變狀態到恢復過程中相互之間也有聯系，因此疾病決不能依靠病變局部的一些活動就能恢復，他必須借助于其它有關的活動才能恢復。
[0060]例如，體表受了燙傷時，因為燙傷而失去生理作用的細胞本身是不能恢復原狀的，它只是向外脫落下去，(如在體內失去生理作用的細胞時，就在內部被吸收而往外排斥出去)由體內重新產生新的細胞來代替燙傷的細胞而愈。這不僅在體表受到燙傷時有這種恢復過程，并且在體內因某種原因，使某些細胞失去了生理作用，而成病變的一切疾病，也都有這種恢復作用，那么新的細胞是怎樣產生的呢？眾所周知，從攝取營養，到產生新的細胞過程，必須借助于口腔、胃、腸、胰腺、膽囊、循環、呼吸、排泄、代謝等機能活動實現，哪怕其中僅有某一部分，因某種原因而不能充分發揮應有的機能活動時，新細胞的產生過程就會受到一定的阻礙，從而疾病的恢復過程也受到一定的影響，這種情況下，多功能變頻式電療儀為了解除某些機能阻礙或增強有關機能的活動而采取正體與局部同時進行的理療方法是有重要意義的。
[0061]三，提高人體的“自然治愈力”
[0062]眾所周知，在我們體內生來就具備防病能力和治愈疾病的主體。這統稱為“自然治愈力”。假如我們體內沒有了自然治愈力，那么可能隨時隨地都有患疾病的機會，從而隨時隨地都有死亡的可能性，但因為我們體內具備了強大的自然自愈力，所以能保持一定的健康。
[0063]人類的生理過程是興奮和抑制過程(活動睡眠)、消耗和補充過程，在這過程中，如不違背生理的需要，是不容易得病的，即使得病也可以自然恢復的。但是人在社會生活過程中經常過著不自然的生活，因而破壞了各種機能平衡，結果形成了病理過程，形成了病理過程后，肌體時刻不斷地與疾病做斗爭，如不戰勝病魔，那么這種斗爭始終不會停止，在這種過程中，若能增強肌體的斗爭力時，就可以戰勝病魔。與此相反，如因某種原因斗爭力受到減弱時，被病魔蠶食也是自然的，那么肌體向病做斗爭的工具(自然治愈力)
[0064]前述各項都直接或間接的參與了自然治愈力活動，若能發揮各其不同的機能，就能保持肌體的健康或克服侵襲肌體的一切疾病。
[0065]四.既然現階段的社會條件一，很難在無菌的環境里生活，可以用正體按摩療法，使肌體經常保持對病菌的強大抵抗力。如果肌體的抵抗力很強大時，相當多的病原菌也起不了什么作用。
[0066]另一方面積極展開全身性的自然治愈機能活動。向一切不自然(一切阻礙生理作用)的現象，采取正確的正體局部療法后，能使睡眠好轉更能增強肌免疫力，給肌體補充營養。營養是肌體生命的源泉，是肌體一切能活動的動力，食欲增加了，在這里不講儀器的其它作用，只講理療后睡眠的好轉，食欲增強，大便正常，精神飽滿等現象。
[0067]實踐證明，儀器對健康人進行理療時，使人更加健康。對體質虛弱亞健康人群理療時，只在數小時或數日內就能恢復健康。正由于能使肌體經常保持嚴陣以待的狀態，做到早期預防，在目前為止具備這種作用的理療方法還沒有，所以應將這種理療方法，不僅推廣于每個美容院、養生館、醫療部門并應推廣到每個家庭里做養生保健，消除亞健康，這樣就能更好的保證廣大人民的健康，消除亞健康！
[0068]以上僅為本發明實施例的較佳實施例而已，并不用以限制本發明實施例，凡在本發明實施例的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明實施例的保護范圍內。
【權利要求】
1.變頻控制系統，其特征在于:包括電源、觸摸屏模塊以及主電路板，觸摸屏模塊與主電路板電連接，主電路板與電源連接，其中觸摸屏模塊包括觸摸屏、ARM處理器，觸摸屏與ARM處理器電連接；主電路板包括穩壓芯片、自耦變壓器、驅動電路、輸出選擇網絡、MCU系統，其中自耦變壓器、驅動電路、輸出選擇網絡依次電連接，MCU系統與驅動電路電連接，穩壓芯片與自耦變壓器、ARM處理器分別電連接，ARM處理器與MCU系統通過串口連接；觸摸屏模塊時刻更新顯示內容以及觸摸捕獲數據，通過對數據的解析，轉換為相應的控制命令通過串口發送至主板MCU，驅動電路將MCU的PWM調制和PFM調制轉換為脈沖作用在自耦變壓器，最后根據實際使用情況通過輸出選擇網絡選擇不同網絡輸出。
2.根據權利要求1所述的變頻控制系統，其特征在于:所述變壓器為自耦變壓器，且自耦變壓器驅動電源為1.5V。
3.根據權利要求2所述的變頻控制系統，其特征在于:自耦變壓器通過晶體管分別連接具有提高輸出轉換功率的推挽放大電路、能將信號的幅度按一定規律減小的衰減電路，MCU系統也與推挽放大電路連接，同時自耦變壓器還與多路繼電器電連接。
4.根據權利要求3所述的變頻控制系統，其特征在于:所述晶體管為晶閘管，繼電器，等電子開關器件中的任意一種。
5.根據權利要求3所述的變頻控制系統，其特征在于:所述晶體管為絕緣柵雙極晶體管，絕緣柵雙極晶體管集電極與發射極之間連接衰減電路，絕緣柵雙極晶體管的柵極連接推挽放大電路，推挽放大電路與MCU系統連接。
6.根據權利要求1所述的變頻控制系統，其特征在于:所述觸摸屏為觸摸真彩頻。
7.根據權利要求1所述的變頻控制系統，其特征在于:所述穩壓芯片為直流穩壓芯片。
8.根據權利要求1所述的變頻控制系統，其特征在于:所述穩壓芯片通過四組電源，四組電源分別為12V、5V、3V、1.5V。
9.多功能變頻式電療儀，其特征在于:包括如權利要求1所述的變頻控制系統、機箱，其中觸摸屏安裝在機箱面板上，主電路板安裝在機箱內部，同時機箱上還設置數個輸出接口，不同配件通過輸出接口與輸出選擇網絡連接。
10.多功能變頻式電療儀的使用方法，去特征在于:首先接通電源，之后把配件放置在人體相應的部位，之后根據實際需要選擇觸摸屏上的相應按鍵。
【文檔編號】H02M5/16GK104393771SQ201410687887
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】丁淑玲, 鄭敏 申請人:丁淑玲