医学治疗仪全数字式专用变频器的设计方案
变频器设计方案
变频器设计方案硬件部分：本实验所设计的变频器输入电压为单相220v，50Hz交流电，输出也为单相。
变频器的设计要以变频器的带动对象电动机为最终出发点和落脚点（对本实验而言，则选用三相异步电动机），为此首先确定本实验所设计的变频器最大带动额定功率为400W的电动机。
由计算公式得：电动机额定电流的大小为：400/（0.85×0.9×220）=2.4A。
而变频器的选用应以电动机的额定电流为依据，只要在功率容量相当的情况下，变频器的电流能够能够承受电动机的额定电流即可。
变频器的具体设计：1：主电路部分（电能变换部分）：由单相整流桥，平波电容和逆变桥（本实验采用智能功率模块IPM）组成。
（1）：单相整流桥。
完成220v，50HZ交流电向直流电的转换，由于其后连接的平波电容的影响使得整流桥只在一段时间内导通，而流过整流桥的电流瞬时则可达到负载电流的2倍左右（对本实验而言，可达到5.8A），兼顾考虑整流桥的耐压值（对本实验而言，可达到220v×1.414=310v），故需选用6A，400V的单相整流桥。
（2）：平波电容。
用于滤去整流输出电压中的纹波，本实验采用电容滤波电路。
考虑到要满足RC》（3～5）T/2，故电容的容量需大于182uF，而兼顾电容的耐压值（对本实验而言，可达到220v×1.414=310v），故需选用200uF 的电解电容。
（3）：逆变桥（IPM）。
IPM在选用时，首先是根据变频电源的容量（负载的额定功率），同时也要考虑到供电电源容量，确定其额定值和最大值，然后选择具体的型号。
选型时，有两个主要方面需要考虑。
根据IPM的过流动作数值以确定峰值电流及适当的热设计，以保证结温峰值永远小于最大结温额定值，使基板温度永远低于过热动作数值。
负载电流最大峰值：Ic=400×1.5×1.414×1.2/0.9×0.85×220=6.05A，故选用三菱10A的智能功率模块。
为什么选择变频电源？变频电源的设计方案
为什么选择变频电源？变频电源的设计方案作为重要的电力设备，越来越多场所需要使用变频电源。
邮政技术研究院的电源技术总结了变频电源的研究、开发的生产经验，并为变频电源的设计提供了以下思路，供设计人员参考。
变频电源是电气系统的重要组成部分，其性能直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标。
首选现代变频电源，因为它们具有明显的优势，例如低功耗，高效率和简单的电路。
变频电源的整个电路由AC-DC-AC滤波等组成输出电压和电流波形为纯正弦波，频率和幅度在一定范围内可调。
基于TMS320F28335的数字变频电源控制系统的设计有效地利用了TMS320F28335的大量片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并使用PID算法对该系统使用具有快速计算速度的高质量正弦波，精度高，灵活性好，系统可伸缩性强等优点。
根据不同的结构，变频电源可以分为两类：直接变频电源和间接变频电源。
本文讨论的变频电源使用间接变频结构，即AC-DC-AC转换过程。
首先，通过全桥单相整流电路完成AC-DC转换，然后在DSP 的控制下，将DC电源转换为三相SPWM波形，并发送至随后的滤波电路以形成标准正弦波。
频率转换系统控制器使用TI发行的业界首个浮点数字信号控制器TMS320F28335。
它具有150MHz的高速处理能力，32位浮点处理单元以及具有单个指令周期操作的32位累加，可以满足应用程序更快的代码性能。
与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可以将性能平均提高50%，而且还具有精度更高，开发简化的软件以及与C28xTM定点控制软件兼容的特点。
变频电源可以提供世界上所有国家的标准线电压和频率。
输出电压和频率是连续的和数字可调的，正弦电压波形稳定而纯净，从而避免了网络干扰，变频电源适用于测试进出口电气产品的电压和频率。
高频超声理疗仪驱动电源设计
摘要现阶段，检测超声在医疗领域应用广泛。
而功率超声在医疗方面应用相对较少，处于研究阶段的如超声刀，靶向给药等。
超声的理疗作用已被广泛的认可，但理疗仪的驱动电源仍存在不足。
由于超声理疗频率较高大多在1MHz以上，若采用传统的功率芯片实现输出功率放大的功能，将存在输出功率是否可调节、输出电压波形是否畸变等问题。
在实际应用中，仅仅依靠超声电源的匹配网络难以完成精确的匹配。
且由于换能器发热、粘合剂的不同、老化等因素导致的换能器几个动态参数变化，换能器的谐振频率也会不断改变，此时要求超声电源能跟踪换能器的谐振频率，从而避免能量的大量损耗以及进一步发热灼伤病人。
本文参照超声理疗驱动电源的国内外的研究现状，就目前存在的问题，设计了驱动频率为1MHz输出功率为10W的数字化超声电源整体架构。
根据换能器电学等效阻抗模型，设计了超声换能器的静态匹配网络并计算了元器件参数。
分析比较了FFT变换法、相关函数法、过零点比较法等相位差检测方法，选择合适的相位差检测方法并设计相关的检测电路。
采用基于LCC功率谐振逆变器实现功率放大，对谐振逆变器各个模块进行分析，利用电路理论等知识给出LCC谐振逆变器参数的计算方法。
比较目前开关电源常用的功率调节方法，引入PDM方法实现输出功率的可调节。
针对理疗换能器自身谐振频率的漂移，引入频率自跟踪功能，并指出其不足。
针对换能器具有复杂的非线性、没有精确数学模型的特性提出基于模糊控制器的频率跟踪算法，并利用数学仿真工具Matlab中的模糊工具箱和Simulink仿真平台，搭建了基于模糊控制器的频率跟踪算法仿真模型。
其仿真结果验证了模糊控制器实现频率跟踪的可行性和快速性。
论文最后制作了超声理疗仪的实验平台，通过实验验证了基于LCC谐振逆变器和模糊锁相环构成的驱动器系统可以高效地驱动理疗换能器，能够实现换能器两端电压电流同相位，系统能够安全、稳定的持续运行。
关键词：超声换能；LCC谐振逆变器；频率控制；模糊锁控制器；超声理疗AbstractAt present, the detection of ultrasound is widely used in medical field. The application of power ultrasound in medical field is relatively small, in the research stage such as ultrasound knife, targeted drug delivery.Therapeutic effect of ultrasound has been widely recognized, but the driving power of physiotherapy instrument defects still exist.As the frequency of ultrasound therapy is mostly higher than 1MHz, if using the linear amplifier to achieve power amplification, there will be most questions such as whether output power can be adjusted, the output voltage waveform distortion.In practical applications, it is difficult to achieve accurate matching only by the matching network of ultrasonic power supply.And because of the transducer heating, adhesive, aging and other factors led to resonant frequency changes. So the ultrasonic power supply is required to track the resonant frequency of the transducer so as to avoid a large loss of energy as well as to further heat.In this dissertation, with reference to the research status of high-frequency low-power ultrasonic power supply at home and abroad, aiming at the existing problems, the overall architecture of digital ultrasonic power supply is designed with the driving frequency of 1MHz and the output power of 10 watts. According to the electrical equivalent model of the transducer, the static matching network is designed and the parameters of the components are calculated. The phase difference detection methods such as the FFT transform method, the correlation function method and the zero-crossing comparison method are analyzed and compared. The suitable phase difference detection method is selected and the related detection circuit is designed. The power amplifier based on LCC power resonant inverter is adopted, and each modules of the resonant inverter are analyzed, and the calculation method of the parameters of the LCC resonant inverter is given by using the circuit theory and other knowledge. Compared with the usual power regulation method of the switching power supply, PDM method is introduced to realize adjustable output power.Aiming at the drift of the resonant frequency of the physical therapy transducer, the frequency self-tracking function is introduced, which makes the transducer always in resonance state. The algorithm of frequency point search in the engineering application is improved and its deficiency is pointed out. Furthermore, due to the transducer has complex nonlinearity and no precise mathematical model, a fuzzy controller based frequency tracking algorithm is proposed. The simulation model of the frequency tracking algorithm based on the fuzzy controller is built by using the fuzzy toolbox and Simulink simulation platform in Matlab. The simulation results show that the fuzzy control can quickly to achieve frequency tracking.The experimental results show that the driving system based on LCC resonant inverter and fuzzy phase locked loop can drive the transducer efficiently and realize thevoltage and current in phase. The system can be safe, stable and continuous operation.Keywords:ultrasonic transducer, LCC resonant inverter, frequency control, fuzzy controller, ultrasonic physiotherapy目录摘要 (I)ABSTRACT (I)目录 ..................................................................................................................................................... I V 第1章绪论.. (1)1.1超声理疗简介 (1)1.1.1超声波生理效应 (1)1.2超声理疗仪现状、发展趋势 (3)1.2.1超声理疗仪的现状 (3)1.2.2发展趋势 (5)1.3论文的主要研究内容 (5)第2章整体方案与关键模块设计 (7)2.1总体架构设计 (7)2.2主控芯片选择 (8)2.3电端匹配网络 (9)2.3.1换能器的机电等效模型 (10)2.3.2换能器匹配网络的设计 (12)2.4直接数字频率合成 (14)2.4.1基本原理 (14)2.4.2DDS芯片选型 (15)2.5相位差检测 (15)2.5.1DFT变换法 (15)2.5.2函数相关法 (16)2.5.3DFT变换法和函数相关法仿真 (17)2.5.4过零比较法 (18)2.6本章小结 (19)第3章功率电路的设计与分析 (20)3.1谐振逆变器的主要组成部分 (20)3.2开关网络 (21)3.3谐振网络 (22)3.4功率谐振逆变器仿真 (28)3.5功率控制方案的选择与比较 (29)3.5.1 PFM调频调功 (30)3.5.2PS-PWM移相脉宽调节 (31)3.5.3PDM功率调节 (31)3.6本章小结 (33)第4章频率控制算法设计 (34)4.1换能器谐振频率点搜索算法 (35)4.1.1换能器谐振频率中心点计算 (35)4.1.2变步长频率点搜索 (36)4.2基于模糊-DDS的频率控制算法 (38)4.2.1模糊频率控制原理 (39)4.2.2模糊控制器的设计 (40)4.3基于模糊控制器频率跟踪的仿真与分析 (46)4.3.1仿真模型的搭建 (46)4.3.2仿真结果的分析 (48)4.4本章小结 (49)第5章实验测试 (50)5.1实验平台搭建 (50)5.2超声电源各功能模块测试 (50)5.2.1MOS管的驱动电路及其波形 (50)5.2.2 LCC谐振电路及其输入输出波形 (52)5.2.3功率控制相关波形 (53)5.2.4变步长频率搜索算法实验 (54)5.2.5基于模糊控制器的频率跟踪算法实验 (56)5.3本章小结 (57)结论 (58)参考文献 (60) (63)致谢 (64)第1章 绪 论1.1超声理疗简介1.1.1超声波生理效应频率高于20kHz 的声波即为超声波。
9款变频器设计方案,包含完整软硬件设计
9款变频器设计方案，包含完整软硬件设计变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
本文为大家介绍几种变频器的设计方案，包含完整软硬件方案。
基于Simulink的数字下变频器设计及其FPGA实现本文利用MATLAB的Simulink工具箱结合Altera公司的DspBuilder软件,仿真和设计了一体积较小(只需要一片FPGA)、可灵活配置的中频数字宽带接收机,并进行了FPGA的硬件实现。
实验结果表明:设计的数字中频接收机具有系统带宽较宽,体积较小,可以进行灵活的配置,能满足不同的性能要求等优点。
变频器与PLC通讯的精简设计本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS485通讯板或挂接一块RS485通讯模块; 在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条极其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。
基于CPLD的级联型多电平变频器脉冲发生器的设计级联型多电平变频器其PWM驱动信号很难由单一的DSP或单片机完成。
本文设计的由DSP与CPLD构成的PWM脉冲发生器较好的解决了这一问题,用双DSP输出24路时存在同时性的问题,因而用复杂可编程逻辑器件CPLD来实现。
在级联型多电平变频器中有比较好的应用前景。
基于 RFFC2071的变频器设计结合RFFC2071设计变频器，主要应用于通信市场中各频段室内、室外覆盖用直放站及其它频率变换应用等。
一种医疗设备通用数字高频开关电源设计的开题报告
一种医疗设备通用数字高频开关电源设计的开题报告一、课题背景医疗设备在临床治疗中具有不可替代的作用，然而医疗设备的电源和电路设计具有高要求，需要满足稳定、可靠、安全等多种指标。
在医疗设备中，数字高频开关电源作为一个重要的电源模块，起到稳定供电的作用，对整个设备的运行功效有着非常重要的影响。
目前，现有的开关电源在医疗设备中的应用，并没有达到完美的效果。
因此，设计一种适用于各种医疗设备的数字高频开关电源，不仅是解决医疗设备电源问题的需要，也是提高医疗设备治疗效果的迫切要求。
因此，本研究旨在设计一种通用的医疗设备数字高频开关电源，以解决医疗设备稳定电源的问题。
二、研究目的本研究旨在设计一种通用的数字高频开关电源，该电源适用于各种医疗设备，能够稳定、可靠、高效地供电，并满足医疗设备安全要求。
三、研究内容1、研究数字高频开关电源的基本原理和工作机理。
2、设计数字高频开关电源的电路原理图，包括控制电路和功率输出电路。
3、优化电路设计，提高数字高频开关电源的效率和性能。
4、进行电路仿真验证，测试电路性能。
5、制作数字高频开关电源原型，对其进行实验测试和分析。
6、根据实验测试结果，对数字高频开关电源做出改进和优化。
四、研究意义1、本研究提供一种通用的医疗设备数字高频开关电源的设计方案，为医疗设备电源的稳定供电提供了一种可靠的解决方案。
2、本研究通过电路设计和优化，提高数字高频开关电源的效率和性能，实现了高效稳定的供电，为医疗设备的治疗效果提供了更好的保障。
3、本研究对医疗设备生产厂家提供了通用的数字高频开关电源的设计方案，降低了医疗设备制造成本，提高了医疗设备生产的效率。
五、可行性分析本研究是基于医疗设备数字高频开关电源的设计实践项目，采用实验和仿真相结合的方法，通过对电路的设计和优化，制作数字高频开关电源原型，并进行实验测试和分析。
本研究的技术路线和研究思路切合实际，具有一定的可行性。
六、研究计划1、研究前期（1个月）：收集数字高频开关电源的相关信息和技术文献，学习数字高频开关电源的基本原理和工作机理，熟悉数字高频开关电源的设计流程。
医院电气设计方案(doc10)
医院电气设计概述摘要：随着我国国力的增强，医疗卫生事业将在一定时期得到长足的发展，作为我们医疗工程设计人员，要不断了解学习最新的医疗设备，学习了解国内外的新规范。
4 数字检影成像设备的配电要求及内阻计算数字检影成像设备是医院的重要设备，现代医院数字检影设备的种类很多，目前比较常见的有：X光透视机、X光摄影机、X光治疗机、X光造影机包括X光介入机、心血管造影机、计算机断层扫描机CT机、同位素断层扫描机、磁共振机以及X刀、γ刀、直线加速器等设备。
根据设备的不同用途、设备的工作制分为长期工作制、短时反复工作制。
各种设备工作制见表3。
目前，许多X光机同时具有摄影、造影、透视、治疗等多种功能。
4.1数字检影设备供配电系统数字检影设备工作原理各有不同，但统一的一点是对电源的要求较高。
由于数字检影设备的以上特性，如果医院有一定规模，此类设备应由专用变压器供电。
设备球管电流在400mA以上的设备应采用放射式供电。
心血管造影机、磁共振机、同位素断层扫描机CT机、大型介入机等设备的主机电源一般需要双路供电。
且有些设备本身需要冷却，设备有冷水机组，此部分的电源与主电源同样重要。
主电源进一步分成高压发生器电源、行走机构电源、影像设备电源及插座电源。
此类设备的布置一般为扫描室、控制室两部分。
系统的电源一般送至控制室。
大型设备还专门有电源室配电室。
心血管造影机房的高压发生器电源、行走机构电源、影像设备电源采用一般配电方式，其插座电源与胸腔手术室的要求相似：病人可能接触用电设备采用IT系统及局部等电位接地，电位差小于50mV。
设备厂家对于电源的要求引出了电源内阻这一技术指标。
设备对电源电压的要求越高，电源内阻越小。
4.2用电负荷计算X射线机瞬时最大用电负荷一般由设备厂家提供，如未提供也可根据如下公式计算：Sm=1/K×1/F×Esf×10－3Sj=A×Ssm/η4.3电源变压器容量的确定单台设备的计算负荷。
《中低频家用电子理疗仪的设计与实现》范文
《中低频家用电子理疗仪的设计与实现》篇一一、引言随着人们对健康生活的追求和科技的不断进步，家用电子理疗仪已成为现代家庭健康护理的重要设备。
中低频家用电子理疗仪以其独特的物理治疗方式，广泛应用于缓解肌肉疲劳、促进血液循环、改善局部组织营养等医疗保健领域。
本文将详细介绍中低频家用电子理疗仪的设计与实现过程。
二、设计背景与需求分析中低频家用电子理疗仪的设计旨在满足家庭用户对便捷、安全、有效的物理治疗需求。
在分析市场需求和用户需求的基础上，我们确定了产品的主要功能：提供中低频电流刺激，以实现肌肉松弛、舒缓疼痛、促进血液循环等效果。
同时，为了确保用户使用的便捷性和安全性，我们还需考虑产品的易操作性和安全性设计。
三、硬件设计1. 核心部件：中低频发生器。
该部分是理疗仪的核心，负责产生中低频电流。
设计时需确保其性能稳定、输出电流可调，以满足不同用户的需求。
2. 电路设计：包括电源电路、控制电路和输出电路。
电源电路需保证稳定供电；控制电路负责实现电流的调节和输出模式的选择；输出电路则将电流传输至治疗部位。
3. 外观设计：产品外观应符合人体工学原理，便于用户操作。
同时，应采用耐磨、防滑的材料，确保产品的耐用性和安全性。
四、软件设计1. 控制算法：设计合理的控制算法，实现电流的精确输出和调节。
采用数字信号处理技术，提高电流的稳定性和治疗效果。
2. 交互界面：为用户提供友好的交互界面，包括电流强度调节、治疗模式选择等功能。
同时，应具备实时显示治疗参数和状态的功能，方便用户了解治疗情况。
3. 安全保护：设置过流、过压、过热等保护措施，确保产品在使用过程中的安全性。
五、实现过程1. 硬件制作：根据设计图纸，制作出电路板、外壳等部件。
采用高质量的元器件，确保产品的性能和质量。
2. 软件编程：编写控制算法和交互界面程序。
采用模块化设计，便于后期维护和升级。
3. 组装与测试：将硬件和软件进行组装，进行严格的性能测试和安全测试。
变频器的设计与应用
变频器的设计与应用变频器，是一种电力传动装置，主要由整流器、滤波器、逆变器、控制系统等组成。
它能够根据负载的需求，自动调节和控制电机的转速，实现了能耗的节约和运行效率的提升，因此在很多领域都应用广泛。
本文将从变频器的设计与应用两方面进行探讨。
一、变频器的设计1.硬件设计变频器的硬件设计，主要涉及整流器、滤波器、逆变器等单元。
其中，整流器和滤波器是用来将交流电信号转换为直流电信号并消除杂波，逆变器则用来将直流电信号再次转换为交流电信号。
这三个单元的参数设计需根据负载情况、功率需求和电压等因素综合考虑，以保证变频器的安全稳定运行。
2.软件设计变频器的软件设计，主要涉及控制算法、保护系统和人机交互等方面。
其中，控制算法的选择和优化对变频器的性能和功耗有着决定性的影响。
保护系统则是为了保障变频器和负载的安全，可以包括过流、过压、欠压、短路等保护措施。
人机交互则是为了方便操作和维护变频器，可以通过触摸屏、键盘或遥控等多种方式实现。
二、变频器的应用1.工业工业领域是变频器应用的主要场景之一。
例如，变频器可以用于控制生产线上的传动设备，如输送带、机械手臂等。
通过根据工作负载的变化自动调节电机的转速，可以避免传统的定速控制方式下产生的能耗浪费和机械损耗等问题。
此外，变频器还可以用于高空吊车、电梯等场景中，提高设备的使用效率和安全性。
2.建筑建筑领域也是变频器的主要应用领域之一。
例如，空调和水泵等设备在使用中常常需要根据负载需求调整转速，通过变频器可以实现对这些设备的精细控制，从而达到更加舒适和节能的效果。
此外，变频器还可以用于给排水系统、电梯等设备上，提高效率和安全性。
3.交通交通领域是变频器应用的另一重要领域。
例如，地铁、城轨、高速铁路等交通设施中的电力传动系统，都需要使用到变频器来控制电机的转速。
通过变频器的精细控制，可以实现电动机负载均衡，提高设备使用寿命，并且降低了噪音和能源消耗。
总结变频器的设计和应用已成为现代化制造业的重要组成部分，它不仅提高了工业生产效率和产品质量，还为人们的生活带来了更多的舒适和便捷。
基于ARM的全数字B型超声诊断仪的设计与研究的开题报告
基于ARM的全数字B型超声诊断仪的设计与研究的开题报告一、选题背景和意义B型超声诊断仪是医院医疗设备中不可或缺的一部分。
传统的B型超声诊断仪需要大量的模拟电路和复杂电路设计，而现代医疗设备需要高精度、高可靠性、小体积的特点，因此需要一种新型的B型超声诊断仪设计方案。
基于ARM的全数字B型超声诊断仪是一种新型B型超声诊断仪设计方案，其使用低功耗高性能的ARM处理器及其专用的GPIO和ADC芯片，实现了全数字化的超声信号控制和处理，提高了设备的性能和可靠性，减小了体积和功耗，也更易于维护。
因此，本研究旨在研究基于ARM的全数字B型超声诊断仪的设计理论和实现方法，从而推动超声医学的发展。
二、研究内容和研究方法本研究主要包括以下两个方面：1. 基于ARM的全数字B型超声诊断仪的设计理论和算法研究本部分主要研究基于ARM处理器的全数字B型超声诊断仪的系统结构设计、信号控制和处理算法的研究等方面。
主要的研究方法有：（1）理论分析法，对重要的系统模块进行建模和分析。
（2）仿真模拟法，通过MATLAB和PSpice等软件进行相关模块的仿真和测试。
（3）实验验证法，通过搭建实验平台进行实际的系统测试和验证，评估系统的性能和可靠性。
2. 基于ARM的全数字B型超声诊断仪的硬件实现和软件开发本部分主要研究基于ARM处理器的全数字B型超声诊断仪的硬件设计和软件开发。
主要研究方法有：（1）硬件设计法，通过EDA软件进行电路的设计、仿真和调试。
（2）软件开发法，采用嵌入式C语言进行软件开发，编写驱动程序、信号处理算法等软件模块。
（3）系统集成和测试法，对硬件和软件进行整体集成和实际测试，评估系统的性能和可靠性。
三、预期研究结果本研究将设计和实现一种基于ARM的全数字B型超声诊断仪。
该超声诊断仪具有良好的性能和可靠性，体积小、功耗低，可方便地进行维护和升级。
该系统的应用可以有效提高超声诊断的效率和精度。
四、研究进度安排本研究将按照以下计划进行：第一阶段（1-3个月）：调研、文献查阅，对B型超声诊断仪的原理、技术特点、应用场景等进行深入了解；研究基于ARM的全数字B型超声诊断仪的设计和实现方法，确定研究的重点和方向。
《中低频家用电子理疗仪的设计与实现》范文
《中低频家用电子理疗仪的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展和人们健康意识的提高，家用医疗设备逐渐成为家庭健康管理的重要工具。
其中，中低频家用电子理疗仪以其独特的理疗效果和操作便捷性，深受广大用户的青睐。
本文将详细阐述中低频家用电子理疗仪的设计与实现过程，从市场需求分析、总体设计、硬件设计、软件设计、系统实现及性能测试等方面进行详细论述。
二、市场需求分析在当代社会，人们对健康生活的追求日益提高，家用医疗设备市场呈现出蓬勃发展的态势。
中低频家用电子理疗仪作为一种新型的理疗设备，具有操作简便、安全可靠、效果显著等优点，满足了广大用户在家进行理疗的需求。
市场需求分析表明，中低频家用电子理疗仪具有广阔的市场前景和用户群体。
三、总体设计中低频家用电子理疗仪的总体设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计包括电源模块、控制模块、信号发生模块、输出模块等；软件设计则包括操作系统、控制算法、用户界面等。
总体设计需根据用户需求和市场调研结果，确定产品的功能、性能指标及外观等。
四、硬件设计硬件设计是中低频家用电子理疗仪设计的关键环节。
首先，电源模块需采用稳定可靠的电源芯片，确保设备正常工作；其次，控制模块需采用高性能的微控制器，实现精确的控制和信号处理；信号发生模块则需根据理疗需求，设计合适的中低频信号发生电路；输出模块则需确保信号能够安全有效地传输到治疗部位。
此外，还需考虑设备的抗干扰能力、散热性能及外观结构设计等因素。
五、软件设计软件设计是中低频家用电子理疗仪的另一重要组成部分。
软件系统需具备友好的用户界面，方便用户操作；同时，需采用合适的控制算法，实现精确的信号发生和输出控制。
此外，软件系统还需具备数据存储和传输功能，以便用户记录和分享理疗数据。
在软件设计过程中，还需考虑系统的稳定性和安全性，确保设备在各种环境下都能正常工作。
六、系统实现系统实现阶段需将硬件设计和软件设计相结合，完成中低频家用电子理疗仪的实物制作和功能测试。
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医学治疗仪全数字式专用变频器的设计方案医学治疗仪全数字式专用变频器的设计方案
前言医学治疗仪的服务对象是人，由此决定了对其传动控制系统要求的严格性，尤其是用于治疗颈椎病和腰椎间盘突出症的治疗设备，对传动系统的安全性和准确性提出了更高的要求：绝对不允许失速，不允许越位，且停车准确。同时为了简化机械部分的设计及减少相关的传感器，从机电一体化的原则考虑，将大部分控制功能由电气控制来完成。
治疗仪传动系统要求电机转速控制在100～250r/min之间，再通过50∶
1的机械减速器减速，传动扭矩》1.5Nm。摆动幅度要求为颈椎：±30°～±60°;腰椎：±60°～±100°；起终点均应控制在中心位置。转速及摆幅均应根据具体病例可调。2智能化全数字式专用变频器的设计
（1）考虑到医学治疗仪的特殊要求，为了提高变频器的工作可靠性和控制精度，采用智能化数字化设计，同时也结合小型化的特点，主功率器件采用日本三菱电机的IGBT智能功率模块（IPM）PM20CSJ060。输入为单相220V交
流，经单相全桥整流器整流后供给智能功率模块，输出为三相220V交流，接0.5kW三相异步电动机（改为△接法）。
（2）采用INTEL公司的16位单片机80C196KC作为系统CPU，它具有运算速度快，精度高，指令功能强等特点。并带有8路10位A/D转换器，可以完成模拟量和数字量信号的检测。控制运算及数据处理，保护功能的逻辑判断，给PWM产生电路SA4828送设定和控制数据，以及管理键盘和数码显示等功能。（3）SPWM波发生器采用英国MITEL公司的增强型运动控制大规模集成
电路SA4828。该芯片作为一种独立于微处理器的外设形式工作，但它可以受控于任何类型的微处理器而几乎不需要附加任何逻辑电路。管脚的配置使其能适用于大部分总线格式，包括复用的地址/数据总线格式和RD/WR或R/W控制模式。由于仅在改变运行状态时需要微处理器的介入，因此工作时芯片几乎不占用CPU的资源。
SA4828采用全数字化操作，载波频率可达24kHz。内部ROM中存有三
种可选的输出电源波形，谐波抑制技术可减少功率器件的损耗。16位频率控制精度，三个独立的幅值寄存器可进行三相不平衡补偿。利用SA4828设计的变频器硬件结构图。3SA4828的功能特点及工作原理
3.1SA4828管脚图及管脚功能说明SA4828管脚图。管脚功能说明见表1。3.2SA4828内部结构框图及工作原理
图1采用SA4828的变频器硬件结构框图图2SA4828管脚图图3SA4828芯片内部框图图3为SA4828的内部结构框图，从图中可以看到SA4828主要由三部分构成：（1）接收并存储微处理器命令（控制字）的部分，它主要由总线控制、总
线译码、暂存器R0、R1…R5，虚拟寄存器R14、R15及32位初始化寄存器和48位控制寄存器构成；（2）从波形ROMS读取调制波形的部分，它由地址发生器和波形解压缩缓冲器构成；（3）三相输出控制电路及输出脉冲锁存电路，每相输出控制电路又由脉冲删除电路和脉冲延迟电路组成。SA4828芯片具有并行的接口与微处理器进行通信。该接口和几乎所有工
业标准的微处理器诸如8051、8096、6805、68000和TMS320等兼容而不需要考虑总线的宽度及增加额外的逻辑电路。大多数的数据总线结构可分为复用地址/数据总线和独立的地址/数据总线，而大部分的微处理器不是WR/RD结
构就是R/W结构；而该芯片设计成可以与上述四种组合中的任一种配合使用。通过一个配置引脚（MUX）和一个寄存器选择引脚（RS）的状态来区别所有的总线格式。更重要的是，在系统异常情况（过流或过压）下，一个紧急关断输入（SETTRIP）
能不受微处理器的控制而迅速关断所有的PWM输出，这很好地解决了变频器的快速保护，避免了因CPU中断服务指令周期所造成的延误。前言医学治疗仪的服务对象是人，由此决定了对其传动控制系统要求的严格性，尤其是用于治疗颈椎病和腰椎间盘突出症的治疗设备，对传动系统的安全性和准确性提出了更高的要求：绝对不允许失速，不允许越位，且停车准确。同时为了简化机械部分的设计及减少相关的传感器，从机电一体化的原则考虑，将大部分控制功能由电气控制来完成。
治疗仪传动系统要求电机转速控制在100～250r/min之间，再通过50∶
1的机械减速器减速，传动扭矩》1.5Nm。摆动幅度要求为颈椎：±30°～±60°;腰椎：±60°～±100°；起终点均应控制在中心位置。转速及摆幅均应根据具体病例可调。2智能化全数字式专用变频器的设计
（1）考虑到医学治疗仪的特殊要求，为了提高变频器的工作可靠性和控制精度，采用智能化数字化设计，同时也结合小型化的特点，主功率器件采用日本三菱电机的IGBT智能功率模块（IPM）PM20CSJ060。输入为单相220V交
流，经单相全桥整流器整流后供给智能功率模块，输出为三相220V交流，接0.5kW三相异步电动机（改为△接法）。（2）采用INTEL公司的16位单片机80C196KC作为系统CPU，它具有运算速度快，精度高，指令功能强等特点。并带有8路10位A/D转换器，可以完成模拟量和数字量信号的检测。控制运算及数据处理，保护功能的逻辑判断，给PWM产生电路SA4828送设定和控制数据，以及管理键盘和数码显示等功能。（3）SPWM波发生器采用英国MITEL公司的增强型运动控制大规模集成
电路SA4828。该芯片作为一种独立于微处理器的外设形式工作，但它可以受控于任何类型的微处理器而几乎不需要附加任何逻辑电路。管脚的配置使其能适用于大部分总线格式，包括复用的地址/数据总线格式和RD/WR或R/W控制模式。由于仅在改变运行状态时需要微处理器的介入，因此工作时芯片几乎不占用CPU的资源。
SA4828采用全数字化操作，载波频率可达24kHz。内部ROM中存有三
种可选的输出电源波形，谐波抑制技术可减少功率器件的损耗。16位频率控制精度，三个独立的幅值寄存器可进行三相不平衡补偿。利用SA4828设计的变频器硬件结构图。3SA4828的功能特点及工作原理
3.1SA4828管脚图及管脚功能说明SA4828管脚图。管脚功能说明见表1。3.2SA4828内部结构框图及工作原理
图1采用SA4828的变频器硬件结构框图图2SA4828管脚图图3SA4828芯片内部框图图3为SA4828的内部结构框图，从图中可以看到SA4828主要由三部分构成：（1）接收并存储微处理器命令（控制字）的部分，它主要由总线控制、总
线译码、暂存器R0、R1…R5，虚拟寄存器R14、R15及32位初始化寄存器和48位控制寄存器构成；（2）从波形ROMS读取调制波形的部分，它由地址发生器和波形解压缩缓冲器构成；（3）三相输出控制电路及输出脉冲锁存电路，每相输出控制电路又由脉冲删除电路和脉冲延迟电路组成。SA4828芯片具有并行的接口与微处理器进行通信。该接口和几乎所有工
业标准的微处理器诸如8051、8096、6805、68000和TMS320等兼容而不需要考虑总线的宽度及增加额外的逻辑电路。大多数的数据总线结构可分为复用地址/数据总线和独立的地址/数据总线，而大部分的微处理器不是WR/RD结
构就是R/W结构；而该芯片设计成可以与上述四种组合中的任一种配合使用。通过一个配置引脚（MUX）和一个寄存器选择引脚（RS）的状态来区别所有的总线格式。更重要的是，在系统异常情况（过流或过压）下，一个紧急关断输入（SETTRIP）
能不受微处理器的控制而迅速关断所有的PWM输出，这很好地解决了变频器的快速保护，避免了因CPU中断服务指令周期所造成的延误。3.3SA4828芯片的控制功能
对SA4828芯片的控制是通过微处理器接口将数据送入内部的两个寄存器来实现的。它们是初始化寄存器和控制寄存器。初始化寄存器用于设定和电机及逆变器有关的一些基本参数，这些参数在电机工作前就被初始化，并且在电机工作时一般不允许改变。控制寄存器在电机工作过程中控制脉宽调制波的状态，从而进一步控制电机
的运行，比如转速，正/反转，起动和停止等。通常在电机工作时寄存器的内容经常被改写以实现对电机的实时控制。由于受到8位数据接口的限制，数据需首先读入六个临时寄存器R0、
R1…R5中，这些数据随即被送入相应的初始化寄存器或控制寄存器。新的数据只有在写入对应的寄存器中时才能真正地发挥作用。数据的传送是通过写入虚拟寄存器的操作来实现的。如写寄存器R14是将
初始化数据传送到初始化寄存器中，写寄存器R15则是将控制数据传送到控制寄存器中。由于R14、R15并不是实际的寄存器，因此什么数据被写入并不重要，往这里写数据的操作才真正执行往初始化寄存器或控制寄存器中传送数据的操作。
（1）初始化寄存器的编程初始化寄存器将确定如下参数：载波频率，电源频率范围，脉冲延迟时间，脉冲取消时间，波形选择，医学治疗仪专用变频器的研制幅值控制，计数器复位
（这个功能可使SA4828内部将调制频率计数器置为0，此时禁止正常的频率
控制操作，每一相输出占空比为50％的脉冲），软件复位等。这些参数由相应的控制字确定，而这些控制字在送到32位初始化寄存器之前，先要分别送到4个8位寄存器R0、R1、R2和R3中。其内容如表2所示：表2寄存器内容
76543210R0FRS2FRS1FRS0××CFS2CFS1CFS0R1×PDT6PDT5PDT4PDT3PDT2PDT1PDT0R2××PDY5PDY4PDY3PDY2PDY1PDY0R3RSTCRACOPT1OPT0×WS1WS0注：不用的位（×）应该写入0，这样可与以后的产品保持代码兼容。①载波频率选择R0中的CFS字称为载波频率选择字，设n为与CFS字相对应的十进制数，
则实际载波频率fc为：fc=式中fk为外部时钟频率。