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信息内容
无障碍智能化LED节能无影灯系统设计方案解析
发布者:admin 发布时间:2018/5/31 10:02:30 阅读:66

LED手术无影灯由多个灯头组成,成花瓣状,固定在平衡臂悬挂系统上,定位稳定,能做垂直或循环移动,可满足手术中不同高度和角度的需求。整个无影灯有216个高亮度白色LED,18个串联成一组即称为高亮度发光二极管串。以18组并联而成。每组相互独立,若有一组损坏其他照样能够继续工作,所以对手术的影响较小,每组单独进行恒流驱动并根据用户需要接受一个微处理器的 PWM 脉宽调节控制,可无级调节,流过每个LED的电流约为 125~325 mA 。LED无影灯电气原理图如图所示。

  系统硬件结构框图
  3.2 硬件平台选用及资源配置

  本项目选用EVK1105作为设计平台,AT32UC3A是完整的系统级芯片微控制器,采用VR32 UC RISC,工作频率高达66MHz,设计用于对成本敏感的嵌入式应用,特别是低功耗,高代码效率和高性能。 AT32UC3A集成闪存和SRAM存储器,外设直接存储器访问控制器(PDCA),以及电源管理。此外还有多种通信接口如UART,SPI,TWI,同步串行控制器,USB和以太网MAC等。

  3.3系统软件架构

  本系统是由主控制平台和终端构成,主控制平台用的是EVK1105,终端采用Atmel 51系列单片机,因此本系统软件部分也由两部分构成,主控制平台负责接收用户的操作命令,终端负责接收主控台的指令,然后根据指令控制各个步进电机的旋转,由于我们要把手术台上的平面坐标转化为我们系统的里面的坐标,且每次移动到一个新的坐标,都要重新建立坐标系,计算量比较大,我们充分利用AT32UC3A0512具有32位的优点,轻松可以计算转化成步进电机所转的角度,从而减轻终端的计算量。

  EVK1105主控平台主要负责接收用用户的指令,如LCD触摸屏坐标位置,以及方向键,来控制LED灯焦点在手术台上的移动,主控平台接收用户指令后,通过计算,把数据传给下位机(12个MCU构成),12个MCU分别控制每个LED的两轴联动,使得,在任意时刻12个LED灯中的9个LED灯的焦点同时能聚焦到手术台上的任意一点,来达到消除影子的功能。

  3.3.1主控平台

  LCD触摸快速定位,我们将LCD屏幕用虚线将手术台分成12个块,用手指点击其中一块,手术台上方的LED灯迅速移动到这块面积对应手术台上对应块的中心位置,然后通过方向键来精确调整平面坐标,来达到手术无影灯集中光点在手术台上任意点位置。

  3.3.2 终端单片机控制

  用单片机来实现两轴联控制的关键,是必须首先找到适合单片机编程的直线及圆弧轨迹的两轴联动的控制方法。为了便于两轴联运的单片机程序设计,一种最简易的方法是设置两个容量为某一定值D的累加器Ex 及Ey,然后按一定的时钟频率f,向两累加器中分别累加一个增量△x, △y,亦即每个时钟到来时,作一次加下计算。

  3.4 系统软件流程

  3.4 系统预计实现结果

  本项目研发一种无障碍智能化节能手术间系统,该系统将LED手术照明与手术室建设及净化工程相结合,解决无障碍智能化节能手术间的关键技术,并在集成大功率LED芯片设计、光源模块的散热设计及灯具的机构设计、均匀度无影化灯具的二次光源设计、LED照明光源布局与手术室净化系统设计结构等方面取得突破。

 
 

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