脚踏控制系统及X光机的制作方法

脚踏控制系统及x光机
技术领域
1.本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其是涉及一种脚踏控制系统及x光机。


背景技术：

2.现有技术中的无线脚踏大部分使用点对点传输，即，由脚踏开关、无线发送器和无线接收器等组成一个系统。当踩下脚踏开关后，无线发送器采集信号并通过无线方式发送到接收端，脚踏抬起后结束发送。此类无线脚踏虽然使用方便并且避免了更多的实体线路连接，但其在x光机的应用中还存在以下不足：一是无法确保脚踏开关可以实时与x光机进行无线通讯。例如，当脚踏被踩下后，x光机可能会收不到信号，患者在手术台上等待x光线工作，导致延长手术时间，影响手术效果。二是使用固定的频段进行发射，固定的频段受到干扰后将严重影响通信质量，甚至无法工作。三是使用电池供电，需要定期更换电池；如果未及时更换电池，电量耗尽后脚踏失效会影响正常工作。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
4.为此，本实用新型提出了一种脚踏控制系统及x光机，能够有效确保脚踏开关与x光机间的信号传输，并保证通信质量，避免影响手术效果。
5.根据本技术的第一方面，提供了一种脚踏控制系统，包括：微控制器、无线收发射模块、脚踏开关和无线接收器；所述微控制器、无线收发射模块和脚踏开关集成在脚踏上，且所述无线收发射模块和所述脚踏开关均与所述微控制器电气连接；所述无线接收器设置在x光机上的非脚踏位置；所述无线收发射模块包括无线数传芯片，所述无线数传芯片内具有多个信道；所述微控制器实时从多个所述信道中筛选出最佳信道，使得所述无线数传芯片在所述微控制器的控制下通过所述最佳信道与所述无线接收器通讯以确保所述脚踏开关与所述x光机间的信号传输。
6.根据本技术所提供的脚踏控制系统，至少具有如下有益效果：微控制器实时挑选出信道质量和信号强度最佳的信道，无线数传芯片在微控制器的控制作用下通过该最佳的信道与无线接收器通讯以确保脚踏开关与x光机间的信号能够稳定传输。该脚踏控制系统能够确保脚踏开关与x光机间通讯顺畅不受干扰，有利于提高整个系统运行的稳定性，避免影响手术效果。
7.在上述系统中，所述微控制器依次循环地在多个所述信道上向所述无线接收器发送心跳帧信号并根据所述无线接收器反馈的心跳确认帧信号选取所述最佳信道。
8.在上述系统中，所述信道的信道质量和信号强度以所述心跳确认帧信号的形式反馈。
9.在上述系统中，还包括锂电池模组、无线充电接收模块和无线充电发射模块；所述锂电池模组和无线充电接收模块集成在所述脚踏上，所述无线充电发射模块设置在所述x光机上的非脚踏位置；所述无线充电发射模块通过所述无线充电接收模块与所述锂电池模
组电气连接以对所述锂电池模组充电。
10.在上述系统中，还包括磁性开关，所述磁性开关安装在所述脚踏的背板上，所述x光机的机身上的对应位置设置有永磁铁，所述磁性开关与所述永磁铁吸合，使得所述脚踏收纳在所述x光机的机身上。
11.在上述系统中，还包括电源管理模块，所述电源管理模块与所述锂电池模组电气连接，以将所述锂电池模组输出的电压进行转换以为所述微控制器、无线收发射模块、脚踏开关和磁性开关供电。
12.在上述系统中，所述电源管理模块包括稳压芯片u3和保险丝fu；所述稳压芯片u3的输入端通过所述保险丝fu连接所述锂电池模组的输出端；所述稳压芯片u3的输出端输出供电电压以为所述微控制器、无线收发射模块、脚踏开关和磁性开关供电。
13.在上述系统中，所述稳压芯片u3具有供电输入引脚in、输出引脚out、低电量检测输入引脚lbi、接地引脚gnd、第一飞行电容正极引脚c1+、第一飞行电容负极引脚c1-、第二飞行电容正极c2+、第二飞行电容负极c2-、使能输入引脚en和漏极低电量检测输出引脚lbo；
14.所述供电输入引脚in作为所述稳压芯片u3的输入端通过所述保险丝fu连接所述锂电池模组的输出端；所述供电输入引脚in通过第一二极管d1和第二电容c2并联接地，且通过第一电阻r1连接所述低电量检测输入引脚lbi，所述低电量检测输入引脚lbi通过第十八电阻r18接地；所述第一飞行电容正极引脚c1+和第一飞行电容负极引脚c1-通过第三电容连接；所述使能输入引脚en通过第十七电阻r17连接所述磁性开关；所述接地引脚gnd接地；所述第二飞行电容正极c2+和第二飞行电容负极c2-通过第五电容c5连接；所述漏极低电量检测输出引脚lbo通过第十二电阻r12连接所述输出引脚out；所述输出引脚out作为所述稳压芯片u3的输出端输出所述供电电压并通过第四电容c4接地。
15.在上述系统中，所述微控制器采用stm32l系列芯片作为低功耗核心器件。
16.根据本技术的第二方面，提供了一种x光机，包括脚踏以及如上述所述的脚踏控制系统。
17.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1为本技术实施例提供的脚踏控制系统的结构框图；
20.图2为本技术实施例提供的微控制器的电路原理图；
21.图3为本技术实施例提供的无线收发射模块的电路原理图；
22.图4为本技术实施例提供的电源管理模块的电路原理图；
23.图5为本技术实施例提供的脚踏进入准备状态后，脚踏与无线接收器之间的信号传输流程图；
24.图6为本技术实施例提供的脚踏进入工作状态后，脚踏与无线接收器之间的信号
传输流程图；
25.图7为本技术实施例提供的正位脚踏开关ap、侧位脚踏开关lt和双路脚踏开关aplt的电气连接图；
26.图8为本技术实施例提供的磁性开关、正位脚踏开关ap、侧位脚踏开关lt和双路脚踏开关aplt的电路原理图。
27.附图标记：
28.微控制器10、无线收发射模块20、脚踏开关30、磁性开关40、电源管理模块50、锂电池模组60、无线充电接收模块70、无线接收器80、无线充电发射模块90
具体实施方式
29.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
30.需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而非用于描述特定的顺序或先后次序。
31.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
32.如图1所示，本技术的第一方面实施例提供了一种脚踏控制系统，包括微控制器10、无线收发射模块20、脚踏开关30、磁性开关40、电源管理模块50、锂电池模组60、无线充电接收模块70、无线接收器80和无线充电发射模块90。
33.其中，微控制器10、无线收发射模块20、脚踏开关30、磁性开关40、电源管理模块50、锂电池模组60和无线充电接收模块70集成在脚踏上；无线接收器80和无线充电发射模块90设置在x光机上的非脚踏位置。需要说明的是，在本技术中，非脚踏位置指的是x光机上未安装脚踏的位置。
34.具体地，无线收发射模块20、脚踏开关30、磁性开关40和电源管理模块50均与微控制器10电气连接；无线充电发射模块90通过无线充电接收模块70与锂电池模组60电气连接以对锂电池模组60充电；锂电池模组60与电源管理模块50电气连接，电源管理模块50将锂电池模组60输出的电压进行转换以为微控制器10、无线收发射模块20、脚踏开关30和磁性开关40供电。无线收发射模块20利用天线在微控制器10和无线接收器80之间建立信号传输通道；磁性开关40安装在脚踏的背板上，x光机的机身上的对应位置设置有永磁铁，磁性开关40与永磁铁吸合，使得脚踏收纳在x光机的机身上。
35.在本技术的一些具体实施例中，脚踏具有待机、准备和工作三种状态。具体地，当脚踏处于收纳位置且x光机关机时，脚踏进入待机状态并处于低功耗模式下，不响应任何脚踏开关30的信号。当x光机上电开机后，且脚踏还处于收纳位时(磁性开关40未与永磁铁分离)，无线充电接收模块70与无线充电发射模块90建立电气连接开始为脚踏充电，脚踏进入准备状态。x光机上电开机后即可为脚踏充电，采用充电的形式，无需定期更换电池，更能避免电量耗尽后脚踏失效。当磁性开关40与永磁铁分离，脚踏从收纳位被拿开后即进入工作
状态。
36.如图2所示，在本技术的一些具体实施例中，微控制器10采用stm32l系列芯片作为低功耗核心器件，待机电流低至5ua，有利于减少系统损耗。
37.如图3所示，在本技术的一些具体实施例中，无线收发射模块20包括无线数传芯片及其外围电路，无线数传芯片采用的芯片型号是cc1101，cc1101无线数传芯片作为无线收发的核心器件，其内部具有十个信道，cc1101无线数传芯片使用433mhz通信频段。在本技术中，无线收发射模块20与无线接收器80之间的通讯通过cc1101无线数传芯片内的十个信道进行。需要说明的是，同一时间内只能有一个信道工作，通过循环地在十个信道上发送信号，实时挑选出信道质量和信号强度最佳的信道以进行后续信号的传输，以确保脚踏能够实时接收无线信号并确保通讯顺畅不受干扰，有利于提高整个系统运行的稳定性，避免影响手术效果。
38.在本技术的一些具体实施例中，磁性开关40采用sp111&sp112系列接近开关，使用寿命长，安装方便。
39.如图4所示，在本技术的一些具体实施例中，电源管理模块50包括稳压芯片u3和保险丝fu，稳压芯片u3的输入端通过保险丝fu连接锂电池模组60的输出端；稳压芯片u3的输出端输出供电电压(3.3v)以为微控制器10、无线收发射模块20、脚踏开关30和磁性开关40供电。
40.进一步地，稳压芯片u3采用的芯片型号是tps60200dgsg4，其具有供电输入引脚in、输出引脚out、低电量检测输入引脚lbi、接地引脚gnd、第一飞行电容正极引脚c1+、第一飞行电容负极引脚c1-、第二飞行电容正极c2+、第二飞行电容负极c2-、使能输入引脚en和漏极低电量检测输出引脚lbo。
41.具体地，稳压芯片u3的供电输入引脚in作为稳压芯片u3的输入端通过保险丝fu连接锂电池模组60的输出端，供电输入引脚in通过第一二极管d1和第二电容c2并联接地，且供电输入引脚in通过第一电阻r1连接低电量检测输入引脚lbi，低电量检测输入引脚lbi通过第十八电阻r18接地；第一飞行电容正极引脚c1+和第一飞行电容负极引脚c1-通过第三电容连接；使能输入引脚en通过第十七电阻r17连接磁性开关40；接地引脚gnd接地；第二飞行电容正极c2+和第二飞行电容负极c2-通过第五电容c5连接；漏极低电量检测输出引脚lbo通过第十二电阻r12连接输出引脚out；输出引脚out输出电压3.3v；输出引脚out作为稳压芯片u3的输出端输出供电电压(3.3v)并通过第四电容c4接地。
42.在本技术的一些具体实施例中，无线充电接收模块70采用型号为jfh-rx066-20w的成品模块作为无线充电的接收端；无线充电发射模块90采用型号为jfh-pwc-tx030的成品模块作为无线充电的发射端；无线接收器80包括微控制器10和无线收发射模块20，工作过程见上文描述，此处不再赘述。
43.针对上述脚踏控制系统，其信号传输过程如下：
44.脚踏处于待机状态时，脚踏不响应脚踏开关的信号；此状态下，脚踏不动作，在减少系统功耗的同时，避免信号混乱；
45.脚踏进入准备状态后，微控制器通过无线收发射模块每1s向无线接收器发送一次心跳帧信号；若无线接收器未收到心跳帧信号则无线接收器通过操作台弹窗报警信息，通知操作人员脚踏不可用；若无线接收器接收到心跳帧信号，则无线接收器通过无线收发射
模块向微控制器反馈对应的心跳确认帧信号；脚踏进入准备状态后的信号传输流程如图5所示。
46.脚踏进入工作状态后，当脚踏还未被踩下时，则微控制器通过无线收发射模块每20ms向无线接收器发送一次心跳帧信号保持通信，以确保进入工作状态的脚踏与x光机间通讯正常；当脚踏被踩下时，微控制器通过无线收发射模块向无线接收器发送对应的脚踏被踩下的脚踏开关的信号，无线接收器接收后，使得x光机上的球管开始发射x光线；当脚踏被踩下后，微控制器通过无线收发射模块每20ms向无线接收器发送一次所述心跳帧信号保持通信，以确保脚踏工作正常；当脚踏抬起后，微控制器通过无线收发射模块立即向无线接收器发送心跳帧信号保持通信，在表示脚踏已经抬起的同时，可以确保脚踏在后续工作中能正常使用，避免影响后续手术。若无线接收器在100ms内未收到心跳帧信号或脚踏开关的信号时，则判断为超时，无线接收器通过操作台弹窗报警信息，通知操作人员脚踏不可用；脚踏进入工作状态后的信号传输流程如图6所示。
47.需要说明的是，当脚踏还未被踩下或脚踏已经抬起时，x光机的球管停止工作，终止发射x光线，以防止x光线不受控。
48.在本技术的一些具体实施例中，当脚踏进入准备状态和工作状态后，微控制器依次循环地在cc1101无线数传芯片的十个信道上向无线接收器发送心跳帧信号并根据无线接收器反馈的心跳确认帧信号来选取十个信道中的最佳信道。需要说明的是，在本技术中，最佳信道是可以变化；微控制器不断地选取出最佳信道以保证后续信号的传输，避免脚踏失灵。
49.在本技术的一些具体实施例中，微控制器通过十个信道中的某个信道向无线接收器发送心跳帧信号，无线接收器在接收心跳帧信号的同时可以获得该信道的信道质量和信号强度；无线接收器将该信道的信道质量和信号强度以心跳确认帧信号的形式通过无线收发射模块反馈至微控制器，十个信道循环结束后，微控制器从中选取四个最佳信道作为信号传输通道。需要说明的是，信号的强度基于rssi值判断，rssi值越大表示信号的强度越强；在本技术中，选取四个最佳信道是为了提高信号传输的稳定性，当其中某个信道通讯受到影响或故障时，可切换至其它信道通讯。在其它实施例中，最佳信道的数量不做具体限定。
50.进一步地，微控制器可预先设定信号强度阈值，首先从十个信道中筛选出信号强度超过该阈值的信道，然后再从超过该阈值的信道中选取rssi值排名前四的四个信道。若十个信道中的信号强度均低于该阈值，则说明脚踏工作距离过远，不宜使用。
51.本技术的第二方面实施例提供了一种x光机，包括脚踏和上述脚踏控制系统。
52.在本技术的一些具体实施例中，如图7所示，x光机上设置有正位脚踏开关ap、侧位脚踏开关lt和双路脚踏开关aplt。其中，正位脚踏开关ap用于控制正位球管发射x光射线；侧位脚踏开关lt用于控制侧位球管发射x光线；双路脚踏开关aplt用于同时控制正位球管和侧位球管发射x光线；如图2和图8所示，正位脚踏开关ap、侧位脚踏开关lt和双路脚踏开关aplt的控制引脚均与微控制器10电气连接。
53.采用上述技术方案中的脚踏控制系统，通过多进制频移键控(mfsk)技术增加抗干扰性能，x光机开机后可以实时确认脚踏的通信状态和通信质量，确保操作者踩下的脚踏开关的信号会被准确接收，一旦通信异常也可以提前通知操作者，不必踩下脚踏后再去处理。
脚踏内置无线充电系统，只需脚踏挂到x光机的收纳位即可自动充电，无需定期更换电池，充满后内置电池可支持连续工作72小时以上，续航能力得到有效提高。
54.以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本技术并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：
1.一种脚踏控制系统，其特征在于，包括：微控制器(10)、无线收发射模块(20)、脚踏开关(30)和无线接收器(80)；所述微控制器(10)、无线收发射模块(20)和脚踏开关(30)集成在脚踏上，且所述无线收发射模块(20)和所述脚踏开关(30)均与所述微控制器(10)电气连接；所述无线接收器(80)设置在x光机上的非脚踏位置；所述无线收发射模块(20)包括无线数传芯片，所述无线数传芯片内具有多个信道；所述微控制器(10)实时从多个所述信道中筛选出最佳信道，使得所述无线数传芯片在所述微控制器(10)的控制下通过所述最佳信道与所述无线接收器(80)通讯以确保所述脚踏开关(30)与所述x光机间的信号传输。2.根据权利要求1所述的脚踏控制系统，其特征在于，所述微控制器(10)依次循环地在多个所述信道上向所述无线接收器(80)发送心跳帧信号并根据所述无线接收器(80)反馈的心跳确认帧信号选取所述最佳信道。3.根据权利要求2所述的脚踏控制系统，其特征在于，所述信道的信道质量和信号强度以所述心跳确认帧信号的形式反馈。4.根据权利要求1所述的脚踏控制系统，其特征在于，还包括锂电池模组(60)、无线充电接收模块(70)和无线充电发射模块(90)；所述锂电池模组(60)和无线充电接收模块(70)集成在所述脚踏上，所述无线充电发射模块(90)设置在所述x光机上的非脚踏位置；所述无线充电发射模块(90)通过所述无线充电接收模块(70)与所述锂电池模组(60)电气连接以对所述锂电池模组(60)充电。5.根据权利要求4所述的脚踏控制系统，其特征在于，还包括磁性开关(40)，所述磁性开关(40)安装在所述脚踏的背板上，所述x光机的机身上的对应位置设置有永磁铁，所述磁性开关(40)与所述永磁铁吸合，使得所述脚踏收纳在所述x光机的机身上。6.根据权利要求5所述的脚踏控制系统，其特征在于，还包括电源管理模块(50)，所述电源管理模块(50)与所述锂电池模组(60)电气连接，以将所述锂电池模组(60)输出的电压进行转换以为所述微控制器(10)、无线收发射模块(20)、脚踏开关(30)和磁性开关(40)供电。7.根据权利要求6所述的脚踏控制系统，其特征在于，所述电源管理模块(50)包括稳压芯片u3和保险丝fu；所述稳压芯片u3的输入端通过所述保险丝fu连接所述锂电池模组(60)的输出端；所述稳压芯片u3的输出端输出供电电压以为所述微控制器(10)、无线收发射模块(20)、脚踏开关(30)和磁性开关(40)供电。8.根据权利要求7所述的脚踏控制系统，其特征在于，所述稳压芯片u3具有供电输入引脚in、输出引脚out、低电量检测输入引脚lbi、接地引脚gnd、第一飞行电容正极引脚c1+、第一飞行电容负极引脚c1-、第二飞行电容正极c2+、第二飞行电容负极c2-、使能输入引脚en和漏极低电量检测输出引脚lbo；所述供电输入引脚in作为所述稳压芯片u3的输入端通过所述保险丝fu连接所述锂电池模组(60)的输出端；所述供电输入引脚in通过第一二极管d1和第二电容c2并联接地，且通过第一电阻r1连接所述低电量检测输入引脚lbi，所述低电量检测输入引脚lbi通过第十八电阻r18接地；所述第一飞行电容正极引脚c1+和第一飞行电容负极引脚c1-通过第三电容连接；所述使能输入引脚en通过第十七电阻r17连接所述磁性开关(40)；所述接地引脚gnd接地；所述第二飞行电容正极c2+和第二飞行电容负极c2-通过第五电容c5连接；所述漏极低电量检测输出引脚lbo通过第十二电阻r12连接所述输出引脚out；所述输出引脚out作
为所述稳压芯片u3的输出端输出所述供电电压并通过第四电容c4接地。9.根据权利要求1所述的脚踏控制系统，其特征在于，所述微控制器(10)采用stm32l系列芯片作为低功耗核心器件。10.一种x光机，其特征在于，包括脚踏和如权利要求1至9中任意一项所述的脚踏控制系统。

技术总结
本实用新型公开了一种脚踏控制系统及X光机，该脚踏控制系统包括微控制器、无线收发射模块、脚踏开关和无线接收器；微控制器、无线收发射模块和脚踏开关集成在脚踏上，且无线收发射模块和脚踏开关均与微控制器电气连接；无线接收器设置在X光机上的非脚踏位置；无线收发射模块包括无线数传芯片，所述无线数传芯片内具有多个信道；微控制器实时从多个信道中筛选出最佳信道，使得无线数传芯片在微控制器的控制下通过最佳信道与无线接收器通讯以确保脚踏开关与X光机间的信号传输。踏开关与X光机间的信号传输。踏开关与X光机间的信号传输。


技术研发人员：王环宇 石建泳 李宗方 付明阳
受保护的技术使用者：西姆高新技术(江苏)有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/19