感謝電源網(wǎng)和得捷電子的支持,本次參賽的作品是:基于STM32的直流生理電刺激治療儀
1、項目方案介紹
使用STM32F103系統(tǒng)板作為主控模塊。使用電極片刺激的方式實現(xiàn)理療功能。電刺激理療功能,主要由Boost升壓與H橋驅(qū)動實現(xiàn)。通過PWM控制Boost電路實現(xiàn)電壓升壓功能,并實現(xiàn)不同檔位刺激強度的調(diào)節(jié)。通過H橋電路控制刺激信號的輸出,電極信號使用電極片連接到人體上。使用OLED作為顯示,按鍵切換檔位和模式。
2、核心電路-Boost升壓電路
項目中通過PWM控制Boost升壓電路的方式,控制升壓的電壓大小,不同檔位下的電壓不同,刺激強度也會隨之變化,最大檔位的電壓值為60V左右。
Boost升壓電路是一種常見的直流升壓電路。它通常用于需要提供比電源電壓更高的電壓的應(yīng)用,如LED驅(qū)動器、電子設(shè)備和電動汽車等。
Boost升壓電路的基本原理是利用電感和電容的特性,將直流電源的電壓轉(zhuǎn)換為更高的電壓。具體來說,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時,電流通過電感和負(fù)載電阻,電感儲存能量;當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時,電容放出能量,提供額外的電壓給負(fù)載電阻。通過周期性地切換開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷,Boost升壓電路可以實現(xiàn)輸出電壓的增加。
3、核心電路-H橋驅(qū)動電路
本次項目中使用H橋電路,用于控制電極片的交替刺激信號。
H橋電路是一種常見的直流電機驅(qū)動電路,它通過對電機兩端施加不同方向的電壓來實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)和變速。
H橋電路的基本結(jié)構(gòu):H橋電路由四個電子開關(guān)(通常是MOSFET或IGBT)和直流電源組成,它們可以組合成不同的電壓輸出。H橋電路具有兩個輸入端和兩個輸出端,通過控制電子開關(guān)的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài),可以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和變速控制。
4、電刺激波形設(shè)計
電刺激波形分為四個階段,A段為起始階段,進入B段后,控制H橋正向輸出,實現(xiàn)刺激電流為正電流,輸出結(jié)束后,進入C段延時,然后進入D段,控制H橋反向輸出,實現(xiàn)刺激電流為負(fù)電流。四個階段不斷重復(fù)輸出。
5、刺激模式設(shè)計
本次設(shè)計中總共包含五個模式,分別是:常規(guī)模式、康復(fù)模式、針灸模式、增肌模式和耐力模式。
常規(guī)模式:A段時間15ms,A段時間200us,C段時間15ms,D段時間200us。
康復(fù)模式:A段時間40ms,A段時間400us,C段時間40ms,D段時間400us。
針灸模式:A段時間250ms,A段時間200us,C段時間250ms,D段時間200us。
增肌模式:A段時間16ms,A段時間400us,C段時間16ms,D段時間400us。
耐力模式:A段時間50ms,A段時間400us,C段時間50ms,D段時間400us。
6、視頻演示和源碼
本次視頻展示為功能展示,已上傳至bilibili:
程序源碼:
7、總結(jié)
感謝電源網(wǎng)和得捷電子的支持,項目開發(fā)過程中也遇到了各種問題,花費了不少時間去處理,過程也學(xué)習(xí)到了更多的知識。