超聲波探測取水控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種超聲波探測取水控制裝置，屬于牙科綜合治療機上自動取水控制裝置。其主要技術特點是由電源電路、控制電路電源、超聲波測距模塊、控制電路、漱口水電磁閥組成，且相互之間通過線路連接。采用超聲波測距模塊探測到水杯的距離，通過控制電路判斷水杯的距離長度輸出控制漱口水電磁閥的開啟與閉合信號。本實用新型電路結構簡單，工作穩(wěn)定可靠，自動化程度高，基于超聲波測距的非接觸控制裝置，能夠使治療者不用按壓漱口水按鍵就達到對漱口水通斷的有效控制，在牙科綜合治療機上進行漱口水取用具有安全、實用和操作方便的特點，并不會產生交叉感染。
【專利說明】超聲波探測取水控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種牙科綜合治療機漱口的取水控制裝置，尤其涉及一種超聲波探測取水控制裝置，是超聲波測距模塊在牙科綜合治療機上進行漱口水取用的一種控制裝置。屬于醫(yī)療器械中電子產品制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前國內生產的牙科綜合治療機，漱口水的取用大部分采用手控操作面板控制電磁閥的通斷，屬于接觸按壓開關控制方式。這樣由于接觸按壓開關的控制方式容易引起患者之間的交叉感染，且操作面板一旦出現(xiàn)故障，漱口水則處于長通狀態(tài)，不能進行關斷，不僅浪費了自來水，還延誤了對患者的治療。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)行牙科綜合治療機接觸按壓漱口水開關方式容易產生交叉感染的問題，從而提供對漱口水取用采用電子式非接觸方式進行開啟與關閉的一種超聲波探測取水控制裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:
[0005]一種超聲波探測取水控制裝置，采用超聲波測距模塊探測水杯到模塊的距離，通過控制電路判斷這個距離長度輸出控制漱口水電磁閥的開啟與閉合信號，它包括有電源電路，控制電路電源，超聲波測距模塊，控制電路，漱口水電磁閥，它們依次通過線路相連接；
[0006]所述電源電路，電源輸入部分由外接電源AC24V經JP1插件引入，整流后輸出電源DC24V和DC12V，電源DC24V的VCC_24V端提供給控制電路的JP4插件；電源DC12V提供給控制電路電源；
[0007]電源電路內部設有過流保護、過溫度保護和輸出短路保護；
[0008]所述控制電路電源，用于將電源DC12V通過轉換電路變?yōu)镈C5V提供給超聲波測距模塊和控制電路使用；
[0009]所述超聲波測距模塊，自動檢測有無水杯，并提供與距離成正比的回響信號；
[0010]所述控制電路由CPU處理器、驅動電路和繼電器控制電路組成，它根據(jù)水杯到模塊的距離長度控制GND端的通斷信號，并提供給JP4插件；外部的漱口水電磁閥通過JP4插件連接在控制電路上；
[0011]CPU處理器根據(jù)超聲波測距模塊提供的水杯回響信號計算出水杯到模塊的距離，根據(jù)此距離將控制漱口水的I/O 口閉合信號提供給驅動電路，信號經驅動電路增強后再輸出給繼電器控制電路后提供給漱口水電磁閥。
[0012]超聲波測距模塊采用HC-SR04超聲波測距模塊，可提供2cm-400cm非接觸式感測功能，測距精度可高達3mm，它包括VCC5V電源、地線端、TRIG觸發(fā)信號輸入端和ECHO回響信號輸出端。
[0013]CPU處理器通過I/O 口提供給超聲波測距模塊的TRIG觸發(fā)信號輸入端至少10 μ s的高電平信號，超聲波測距模塊自動檢測出有無水杯，并有高電平信號返回，這個高電平通過ECHO回響信號輸出端提供給CPU處理器的另一 I/O 口，CPU處理器采集到這個高電平后，計量出高電平持續(xù)的時間，這個時間就是超聲波發(fā)射和檢測到水杯時返回的時間，根據(jù)這個時間再通過CPU處理器計算出水杯的距離。
[0014]CPU處理器將計算出的水杯距離與設定好的距離范圍進行比較，如果結果在設定的距離范圍之內，則CPU處理器輸出高電平信號控制所述驅動電路和繼電器控制電路打開漱口水電磁閥，實現(xiàn)治療過程中漱口水的流出。
[0015]所述驅動電路采用高耐壓、大電流復合晶體管ULN2003，它具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點，適用于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術相比所具有的優(yōu)點是:電路結構簡單，工作穩(wěn)定可靠，自動化程度高，基于超聲波測距的非接觸控制裝置，能夠使治療者不用按壓漱口水按鍵就能達到對漱口水通斷的有效控制，在牙科綜合治療機上進行漱口水取用具有安全、實用和操作方便的特點，并不會產生交叉感染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]附圖1是本實用新型一種實施例電路原理框圖；
[0018]附圖2是本實用新型附圖1中電源電路(1)的電原理圖；
[0019]附圖3是本實用新型附圖1中控制電路電源(2)的電原理圖；
[0020]附圖4是本實用新型附圖1中CPU處理器(6)與其它電路的連接電原理圖；
[0021]附圖5是本實用新型附圖1中驅動電路(7)的電原理圖；
[0022]附圖6是本實用新型附圖1中繼電器控制電路⑶的電原理圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖以具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明:
[0024]一種超聲波探測取水控制裝置，它是利用超聲波測距在牙科綜合治療機上的應用。它由電源電路1、控制電路電源2、超聲波測距模塊3、控制電路4、漱口水電磁閥5通過線路連接組成?？刂齐娐?由CPU處理器6、驅動電路7和繼電器控制電路8組成。超聲波測距模塊3探測到水杯后會向CPU處理器6輸出高電平回響信號，根據(jù)高電平回響信號持續(xù)的時間由CPU處理器6通過現(xiàn)有距離公式計算出水杯的距離，然后決定控制漱口水的1/0 口的狀態(tài)，從而達到控制漱口水電磁閥5的開啟與關閉。
[0025]超聲波測距模塊3采用HC-SR04超聲波測距模塊，它具有方向好，穿透能力強，能量易于集中等特點，它可檢測到水杯的回波并提供給CPU處理器6進行處理。
[0026]CPU處理器6:提供超聲波測距模塊3的觸發(fā)信號和采集回響信號所持續(xù)的時間并計算出水杯的距離，且通過與設定好的距離范圍比較，輸出控制漱口水電磁閥5開啟的高電平信號。
[0027]附圖2、附圖3、附圖4、附圖5、附圖6為本實用新型超聲波探測取水控制裝置上的組成電路原理圖，其控制裝置的工作原理、信號流程和功能如下:
[0028]電源電路1:如附圖2所示，JP1插件接入AC24V電源，經環(huán)形整流D1、濾波電容C1?C2組成的整流濾波電路后，轉換為直流電源DC24V，直流電源一方面經過由開關電源芯片ui (開關型電源芯片型號是LM2576)、穩(wěn)壓二極管D2、電感線圈L1、電阻R1?R2、電容C3?C4組成的電源轉換電路后，轉變?yōu)閂CC_12V電源，提供給控制電路電源2 ;另一方面將VCC_24V端提供給控制電路4的JP4插件。
[0029]控制電路電源2:如附圖3所示，VCC_12V電源經三端穩(wěn)壓電源U2 (三端穩(wěn)壓電源的芯片型號是LM317T)、電阻R4?R5、二極管D4?D5、電容C9?C10、電容C11?C15組成的轉換電路轉換為5V電源(VCC_5V，GND)，可供CPU處理器6與超聲波測距模塊3工作。
[0030]CPU處理器6:如附圖4所示，CPU處理器6選用美國愛特梅爾半導體公司的ATMEGA16，它是一款高性能、低功耗的AVR單片機，具有先進的RISC結構，非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲器，工作電壓范圍寬，電源抗干擾能力強等特點。CPU處理器6的信號輸出端PB4(SS#)經過限流電阻R13將10 μ s以上的脈沖觸發(fā)信號通過TRIG端提供給超聲波測距模塊3，超聲波測距模塊3自動發(fā)送8個40kHZ的方波，當檢測到前方有水杯時，則會有信號返回，并通過I/O 口 ECHO輸出一個高電平，CPU處理器6的I/O 口 PB3(AIN1)經過ECHO端口采集到高電平后，同時計量高電平所持續(xù)的時間，這時就可以通過公式計算出距離:水杯距離=(高電平時間X聲速(340M/S))/2。距離計算出后和已經設定好的距離范圍，這個距離是患者最適宜操作的距離，并對此距離進行比較，若水杯距離符合設定好的距離范圍，則CPU處理器6通過I/O 口 PC2 (TCK)輸出一個CUP高電平。
[0031]驅動電路7:如附圖5所示，CUP高電平信號輸入到ULN2003驅動電路的7腳，這時ULN2003驅動電路的10腳經過磁珠R42抗干擾后輸出CUP0低電平。
[0032]繼電器控制電路8:如附圖6所示，CUP0低電平信號經電容C6、C11、二極管D6濾波后輸出到繼電器K2，繼電器K2吸合，將GND端提供給JP4插件，繼而實現(xiàn)漱口水電磁閥5打開的控制。
【權利要求】
1.超聲波探測取水控制裝置，其特征在于:采用超聲波測距模塊探測水杯到模塊的距離，通過控制電路判斷這個距離長度輸出控制漱口水電磁閥的開啟與閉合信號，它包括有電源電路(I)，控制電路電源(2)，超聲波測距模塊(3)，控制電路(4)，漱口水電磁閥(5)，它們依次通過線路相連接； 所述電源電路(I)，電源輸入部分由外接電源AC24V經JPl插件引入，整流后輸出電源DC24V和DC12V，電源DC24V的VCC_24V端提供給控制電路(4)的JP4插件；電源DC12V提供給控制電路電源⑵； 電源電路(I)內部設有過流保護、過溫度保護和輸出短路保護； 所述控制電路電源(2)，用于將電源DC12V通過轉換電路變?yōu)镈C5V提供給超聲波測距模塊⑶和控制電路⑷使用； 所述超聲波測距模塊(3)，自動檢測有無水杯，并提供與距離成正比的回響信號；所述控制電路⑷由CPU處理器(6)、驅動電路(7)和繼電器控制電路⑶組成，它根據(jù)水杯到模塊的距離長度控制GND端的通斷信號，并提供給JP4插件；外部的漱口水電磁閥(5)通過JP4插件連接在控制電路(4)上； CPU處理器(6)根據(jù)超聲波測距模塊(3)提供的水杯回響信號計算出水杯到模塊的距離，根據(jù)此距離將控制漱口水的I/O 口閉合信號提供給驅動電路(7)，信號經驅動電路(7)增強后再輸出給繼電器控制電路⑶后提供給漱口水電磁閥(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述超聲波探測取水控制裝置，其特征在于:超聲波測距模塊(3)采用HC-SR04超聲波測距模塊，可提供2cm-400cm非接觸式感測功能，測距精度可高達3mm，它包括VCC5V電源、地線端、TRIG觸發(fā)信號輸入端和ECHO回響信號輸出端。
3.根據(jù)權利要求1所述超聲波探測取水控制裝置，其特征在于:CPU處理器(6)通過I/O 口提供給超聲波測距模塊(3)的TRIG觸發(fā)信號輸入端至少1ys的高電平信號，超聲波測距模塊(3)自動檢測出有無水杯，并有高電平信號返回，這個高電平通過ECHO回響信號輸出端提供給CPU處理器(6)的另一 I/O 口，CPU處理器(6)采集到這個高電平后，計量出高電平持續(xù)的時間，這個時間就是超聲波發(fā)射和檢測到水杯時返回的時間，根據(jù)這個時間再通過CPU處理器(6)計算出水杯的距離。
4.根據(jù)權利要求1或3所述超聲波探測取水控制裝置，其特征在于:CPU處理器(6)將計算出的水杯距離與設定好的距離范圍進行比較，如果結果在設定的距離范圍之內，則CPU處理器(6)輸出高電平信號控制所述驅動電路(7)和繼電器控制電路⑶打開漱口水電磁閥(5)，實現(xiàn)治療過程中漱口水的流出。
5.根據(jù)權利要求1所述超聲波探測取水控制裝置，其特征在于:所述驅動電路(7)采用高耐壓、大電流復合晶體管ULN2003，它具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強的特點，適用于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。
【文檔編號】G05B19/042GK204256417SQ201420597685
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年9月27日 優(yōu)先權日:2014年9月27日
【發(fā)明者】李永強, 葛蕾, 屈濤, 李銀娜, 唐勇 申請人:咸陽西北醫(yī)療器械(集團)有限公司