一种高精度低成本的高频交流阻抗检验电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度低成本的高频交流阻抗检验电路及方法，包括依次相连的主控电路、驱动电路、恒流源电路和阻抗检测及保护电路；阻抗检验方法为：分别求得阻抗检测电路的阻抗两端阴极和阳极之间的电压V以及流过阴、阳极之间的电流I；然后利用公式

【技术实现步骤摘要】
一种高精度低成本的高频交流阻抗检验电路及方法


[0001]本专利技术涉及一种阻抗检验方法，特别是一种高精度低成本的高频交流阻抗检验电路及方法。

技术介绍

[0002]目前市面上有很多公司研发的经颅直流电刺激设备，大多设备最大输出电压
±
18V左右，输出电流在
±
100—
±
5000uA范围。设备内部为恒流源，可在最大输出电压范围内输出一种或多种电流波形。在刺激过程中如果电极与头皮接触不充分，局部电流增大，将会造成皮肤灼伤。因此，经颅电刺激设备中需要实时检测电极与头皮的接触阻抗，如果发现阻抗增大到一定程度，就需要立即切断输出，避免皮肤灼伤。通过计算电极片与皮肤的接触阻抗，检测电极与头皮接触情况。经颅电刺激技术有多种形式的刺激，其中有直流刺激、交流刺激、噪声刺激等，传统的阻抗检测无法满足交流刺激或高频刺激的需求。1、目前阻抗检测主要应用于直流刺激模式，在交流或高频刺激方式下会出现较大误差；2、使用现有的阻抗检测方式，如果想对交流或高频刺激有较高精度的检测效果，只能采用高速高精度的器件，这会导致成本大幅增加。因此，现有的技术存在着无法实现低成本高精度的检测阻抗的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种高精度低成本的高频交流阻抗检验电路及方法。本专利技术能够实现低成本高精度的检测阻抗。
[0004]本专利技术的技术方案：高精度低成本的高频交流阻抗检验电路，包括依次相连的主控电路、驱动电路、恒流源电路和阻抗检测及保护电路；r/>[0005]主控电路包括自动DA模块的MCU，利用MCU自带的DA模块直接控制输出不同波形；
[0006]驱动电路：用于对信号的驱动及放大；
[0007]恒流源电路：用于产生恒流源；
[0008]阻抗检测及保护电路包括检流电路、模拟开关电路和阻抗检测电路；检流电路用于检测输出电流是否正常；阻抗检测电路用于实时检测输出阻抗值。
[0009]一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法，分别求得阻抗检测电路中阴极和阳极之间的电压V以及流过阴阳极之间的电流I；然后利用公式
①
求得阻抗R，
[0010]R＝V/I...................
①
。
[0011]前述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法中，阴阳极之间的电流I与检流电路中的检流电阻流过的电流I相同，通过计算检流电路中的检流电阻流过的电流I即可得到流过阴阳极之间的电流I；
[0012]检流电阻流过的电流的计算方法为：通过MCU分别测得5次检流电阻输入和输出两端的电压，并求平均分别得V1与V2，且已知检流电阻的阻值为1k，利用公式
②
计算得到I，
[0013]I＝(V1
‑
V2)/1K..........
②
。
[0014]前述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法中，阴极和阳极之间的电压V的计算公式如公式
③
所示，
[0015]V＝V2
‑
(Vref)......
③
；
[0016]其中，Vref为阴极电极端的电压值，初始值为
‑
15V，随后每次上电都进行一次Vref的电压检测。
[0017]前述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法中，Vref的电压检测方法为：
[0018]关闭恒流源；MCU控制引脚(MCU_control)一直为低电平，使得4路模拟开关D2
‑
S2、D3
‑
S3处于闭合，D1
‑
S1、D4
‑
S4断开，通路上的所有电压都相等，此时的Vref＝V20，V20为在关闭恒流源时检流电阻输出端的电压；通过MCU检测V20的电压值，取5次求平均值，即得到Vref值。
[0019]前述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法中，在恒流源刺激下，V1与V2的检测过程：
[0020]1)MCU控制恒流源产生周期性交流半波，在阴、阳极之间产生双向交流波形，MCU采用双缓存+DMA方式，控制恒流源产生第一个半波，而且MCU_control端为低电平，在阴、阳极之间产生一个正向交流半波电流；当第一个半波输出完成，MCU_control端反转成高电平，同时MCU控制恒流源生成第二个半波；周期性反复，在阴、阳极之间会产生连续的正弦波；
[0021]2)MCU产生半波数据时，DAC通过DMA方式在Timer的驱动下一个点一个点输出到DAC引脚，来控制恒流源输出，当DMA输出数据到一半时，也就是100个点时，半波处于最大值，此时会自动产生一个半波完成中断，MCU在此中断处理函数中会开启ADC的双通道DMA方式循环检测V1、V2值，最终得到V1值和V2值。
[0022]前述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法中，MCU采用双缓存+DMA方式是指：通过MCU模块控制恒流源产生周期性的交流半波，并将生成的交流半波周期内的200个点的数据存入静态内存中；DAC模块通过DMA通道获取静态内存中的缓存数据，通过数模转换并在定时器的驱动下将200个点的缓存数据一个点一个点的依次输出到DAC引脚，生成相应的正弦波波形。
[0023]前述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法中，每个缓存数据点的输出时间为25us。
[0024]与现有技术相比，本专利技术通过合理优化阻抗校验的电路，将其设置成由主控电路、驱动电路、恒流源电路和阻抗检测及保护电路依次相连而成的电路，并配以特定的阻抗检测方法，从而能够在交流高频刺激方式下的低成本高精度的阻抗检测，阻抗误差小(精度能达到5％以内)，成本可以减少到30％。在整个检测过程中，全程采用DMA方式，中断方法，可以减少MCU资源开销，且不会影响计算速度以及半波的生成；与此同时，本专利技术通过在半波处检测V1和V2的值，并通过公式来计算得到交流阻抗，从而可以有效的减小误差，提高检测精度。综上所述，本专利技术能够实现低成本高精度的检测阻抗。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的原理框图；
[0026]图2是恒流源电路和阻抗检测及保护电路的具体电路原理图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。
[0028]实施例。高精度低成本的高频交流阻抗检验电路，构成如图1和2所示，包括依次相连的主控电路、驱动电路、恒流源电路和阻抗检测及保护电路；
[0029]主控电路包括自动DA模块的MCU，利用MCU自带的DA模块直接控制输出不同波形；
[0030]驱动电路：用于对信号的驱动及放大；
[0031]恒流源电路：用于产生恒流源；
[0032]阻抗检测及保护电路包括检流电路、模拟开关电路和阻抗检测电路；检流电路用于检测输出电流是否正常；阻抗检测电路用于实时检测输出阻抗值。阻抗位于经颅电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度低成本的高频交流阻抗检验电路，其特征在于：包括依次相连的主控电路、驱动电路、恒流源电路和阻抗检测及保护电路；主控电路包括自动DA模块的MCU，利用MCU自带的DA模块直接控制输出不同波形；驱动电路：用于对信号的驱动及放大；恒流源电路：用于产生恒流源；阻抗检测及保护电路包括检流电路、模拟开关电路和阻抗检测电路；检流电路用于检测输出电流是否正常；阻抗检测电路用于实时检测输出阻抗值。2.使用权利要求1所述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验电路的方法，其特征在于：分别求得阻抗检测电路中阴极和阳极之间的电压V以及流过阴阳极之间的电流I；然后利用公式
①
求得阻抗R，R＝V/I...................
①
。3.根据权利要求2所述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法，其特征在于：阴阳极之间的电流I与检流电路中的检流电阻流过的电流I相同，通过计算检流电路中的检流电阻流过的电流I即可得到流过阴阳极之间的电流I；检流电阻流过的电流的计算方法为：通过MCU分别测得5次检流电阻输入和输出两端的电压，并求平均分别得V1与V2，且已知检流电阻的阻值为1k，利用公式
②
计算得到I，I＝(V1
‑
V2)/1K..........
②
。4.根据权利要求3所述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法，其特征在于：阴极和阳极之间的电压V的计算公式如公式
③
所示，V＝V2
‑
(Vref)......
③
；其中，Vref为阴极电极端的电压值，初始值为
‑
15V，随后每次上电都进行一次Vref的电压检测。5.根据权利要求4所述的一种高精度低成本的高频交流阻抗检验方法，其特征在于：Vref的电压检测方法为：关闭恒流源；MCU控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铁军，刘鹏，孙朋，姚文静，
申请(专利权)人：浙江纽若思医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：