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        2021 IAS展
        現場儀表

        PART7 基于虹科PCAN接口卡實現全自動醫療檢測儀器

          2021年06月09日  

          基于虹科PCAN接口卡實現全自動醫療檢測儀器

          醫療檢測儀器是一種集光、機、電一體的醫療儀器,它可以幫助醫生對血夜或其他醫療樣本進行檢驗和診斷。目前隨著生活水平的提高,人們開始越來越重視醫療健康話題,相應的對高品質、高效率的醫療檢測產品的需求也在不斷增加?,F代全自動醫療檢測儀器的智能化程度高,其內部系統也愈加復雜,傳統的集中式控制已不能滿足需求。而分布式控制系統應用則為現代全自動醫療檢測儀器帶來高度的靈活性和可擴展性,同時也使得儀器本身更加可靠和更方面維護,十分符合當前醫療檢測儀器的發展。在分布式控制系統中,使用CAN總線來實現上位機和各模塊機構之間的交互。上位機發送指令,控制各個模塊機構的初始化和運行;而各模塊則將運行結果通過總線實時返回給上位機。比如某型糖化血紅蛋白分析儀上就是用了該方案。

          圖1 糖化血紅蛋白分析儀(圖片僅供參考)

          1、CAN總線在全自動醫療檢測儀器中的優勢

          √ 減少線束數量且易于擴展

          CAN總線可以實現多個節點間的串行連接,不需要專門的調度就可以實現點對點、一點對多點以及全局廣播的數據傳輸,任一節點均可在任意時間內向總線上其他節點發起通訊。

          √ 數據傳輸快、實時性強

          CAN總線最大傳輸速率為1Mbit/s,同時采用載波監聽多路訪問、逐位仲裁的非破壞性總線仲裁機制。當多個節點同時向總線發報文的時候,優先級較低的節點會自動退出發送,而高優先級的節點可以不受影響的繼續發報文,提高了通訊的確定性和實時性。

          √ 抗干擾能力強

          以差分的形式發送數據,根據現場干擾情況選擇雙絞線、同軸電纜或者光纖,可以有效應對醫療檢測儀器使用現場可能遇到的磁場和溫濕度影響。

          利用CAN總線實現在醫療檢測儀器中采用分布式控制系統,大大提高了儀器的自動化程度和工作效率,并推動著醫療檢測儀器想小型化、智能化的方向發展。

          2、具體實施方式

          如圖2,該“基于CAN總線的全自動醫療檢測儀器”系統主要包括:檢測樣品的進樣模塊、數據采集模塊、樣品檢測模塊、信號處理模塊、數據顯示和打印模塊等。

          圖2 基于CAN總線的全自動醫療檢測儀器結構圖

          這些子模塊可以分別通過各自的CAN控制器和CAN收發器掛載到CAN總線上,也可以通過虹科的CAN IO模塊(PCAN-MicroMod)將普通的電壓、電流信號快速轉換成CAN報文。這些CAN IO模塊有插入式模塊和現成即用模塊兩種,包括多種IO類型(DIO、AIO、PWM等),使用專用軟件PCAN-MicroModj Configuration進行參數配置,可以任意配置CAN報文ID。

          圖3 PCAN-MicorMod

          也可以使用虹科的CANopen IO芯片(CO4011B-FL)將IO信號和CAN信號的轉換集成到模塊的硬件板子上,減少額外的空間占用。該芯片基于CANopen協議設計,支持最多32個IO,其中最多有8個AI,其余為可配置的DI或者DO。

          圖4 CO4011B-FL

          主控系統可以采用小型IPC,由于一般的工業電腦上不帶CAN接口,且小型IPC體積小,接口類型少,所以我們采取虹科的PCAN-mini PCIe板卡來實現CAN網絡和IPC的連接。改款CAN卡體積小(30*51*4mm),最多支持2個CAN口,有支持CAN FD的版本。其提供的二次開發包PCAN-Basic提供了豐富的API接口,用戶可以很方便的在C/C++/C#/VB/Java /Phyton/Labview等環境下進行應用程序的開發。

          圖5 PCAN-miniPCIe

          3、虹科PCAN-miniPCIe接口卡關鍵特性

          √ CAN接口,用于PCI Express Mini插槽 (使用PCIe線路)

          √ 1或2路高速CAN通道(ISO 11898-2)

          √ 通過連接電纜和D-Sub 9接頭(符合CiA 303-1)連接到CAN總線

          √ 波特率從5 kbit/s至1 Mbit/s

          √ 符合CAN規范2.0A(11位ID)和 2.0B (29位ID)

          √ FPGA實現CAN控制器(兼容SJA1000)

          √ NXP PCA82C251 CAN收發器

          √ CAN連接上的電氣隔離高達300V,每個CAN通道彼此隔離

          √ 擴展工作溫度-40~85℃(-40~185℉)

          總結

          通過虹科PCAN-miniPCIe實現全自動醫療檢測儀器,可以幫您實現快速、準確、高效的醫療樣品檢測和分析;同時您在開發或者維護階段,也可以借助虹科的PCAN-USB、PCAN-Diag2或者PCAN-Explorer6等設備和軟件進行現場的CAN報文分析,快速上手CAN通訊協議。

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