尿液分析仪恒流源控制的LED光路

技术领域

本发明涉及一种尿液分析仪，特别是涉及一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路。

背景技术

临床泌尿系统、肝脏以及糖尿病等多种疾病均可导致尿成分的改变。由于尿液标本容易采集，所以尿液分析仪已广泛应用于临床疾病的辅助诊断，疾病进展监测、治疗效果或并发症的监测，以及对无症状人群进行的先天性或遗传性疾病的筛查。

尿液分析仪是用来检查人的尿液中某些化学成分的含量的仪器。这些成分包括葡萄糖、蛋白质pH值、潜血、酮体、亚硝酸盐、胆红素、尿胆素原、红血球、白血球等。其中尿液分析仪光路是整个仪器的核心，原理是通过一个LED灯照射尿液试纸反应区域后，由颜色传感器接受反应区放射的光，测得反应区颜色，和尿液测试定标值对比后得到实际测量值。

目前尿液分析仪都采用恒压的方式给LED供电，但是不同的LED和颜色传感器个体之间存在着差异，导致不同的LED和颜色传感器流过的电流会产生误差，进而使得对应的光线强度产生误差，造成测试结果也会产生误差，因此实际生产的尿液分析仪测量准确度和一致性降低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路。

在本发明的一个实施例中，提供了一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路，所述LED光路包括：高精度的DAC模块、恒流源模块和LED模块；所述高精度的DAC模块、所述恒流源模块和所述LED模块依次连接，所述高精度的DAC模块的控制电压输出端连接所述恒流源模块的控制输入端，所述恒流源模块的电流输出端连接所述LED模块，为其供电。

进一步的，对所述尿液分析仪进行定标操作。

进一步的，所述定标操作包括：测量一个标准颜色块，控制DAC模块调节恒流源大小，当颜色传感器得到预期的定标值时，保存当前DAC，完成定标。

进一步的，所述恒流源模块包括运算放大器U1、第一电容C1、第二电容C2和电阻RL；运算放大器的同相输入端连接控制电压Vdac和所述第一电容C1的第一端，所述第一电容C1的第二端接地；所述运算放大器的反相输入端连接所述电阻RL的第一端和所述LED模块的阴极，所述电阻RL的第二端接地；所述运算放大器的输出端连接所述LED模块的阳极；所述运算放大器的正电源端连接电源电压VDD和所述第二电容C2的第一端，所述第二电容C2的第二端接地，所述运算放大器的负电源端接地。

进一步的，所述DAC模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3；所述第一电阻R1的第一端连接控制电压Vdac，第二端连接所述第二电阻R2的第一端、所述第五电阻R5的第一端，所述第二电阻R2的第二端连接所述第三电阻R3的第一端、所述第四电阻R4的第一端，所述第三电阻R3的第二端连接所述第七电阻R7的第一端，所述第七电阻R7的第二端接地；所述第四电阻R4的第二端连接所述第八电阻R8的第一端，所述第八电阻R8的第二端连接所述第一开关K1的第一端，所述第一开关K1的第二端连接电源电压VDD，所述第一开关K1的第三端接地；所述第五电阻R5的第二端连接所述第九电阻R9的第一端，所述第九电阻R9的第二端连接所述第二开关K2的第一端，所述第二开关K2的第二端连接电源电压VDD，所述第二开关K2的第三端接地；所述第六电阻R6的第一端连接控制电压Vdac，第二端连接所述第三开关K3的第一端，所述第三开关K3的第二端连接电源电压VDD，所述第三开关K3的第三端接地。

进一步的，输入数字码控制所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3，选择每个开关的第一端连接第二端或第三端，调节所述DAC模块产生不同的控制电压Vdac。

进一步的，所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第五电阻R5、所述第六电阻R6的电阻值为所述第一电阻R1、所述第二电阻R2的两倍。

进一步的，所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3的内阻值为R

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明公开了一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路，采用恒流源为LED供电，使每个尿液分析仪流过的电流相同，进而LED对应的光线强度也相同，因此能够使生产的所有尿液分析仪光路差异控制在很小的范围之内，排除了LED和颜色传感器的个体差异，提高尿液分析仪的测量准确度和一致性。

（2）本发明公开了一种恒流源模块，其实现结构简单，响应速度快，应用于阻性负载。

（3）本发明公开了一种高精度的DAC模块，能够避免开关等效内阻的影响，提高控制电压Vdac的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种恒流源模块的结构示意图；

图3为现有技术提供的电压模式梯形电阻网络DAC的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种DAC模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本申请公开了一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路，采用一个高精度DAC，调节恒流源产生恒定电流给LED供电，从而可以精确控制LED发光亮度，降低测试结果误差，使生产的尿液分析仪测量准确度和一致性更好。

图1是本发明实施例提供的一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路的结构示意图。如图1所示，尿液分析仪恒流源控制的LED光路包括高精度的DAC模块、恒流源模块和LED模块。

高精度的DAC模块、恒流源模块和LED模块依次连接，高精度的DAC模块的控制电压输出端连接恒流源模块的控制输入端，恒流源模块的电流输出端连接LED模块，为其供电。

在本实施例中，通过调节高精度的DAC模块，产生控制电压Vdac，输入到恒流源模块的控制输入端，使恒流源模块产生恒定的输出电流I，并输入到LED模块，使LED模块发光照射尿液试纸，进行尿液分析。

在尿液分析仪的生产过程中，不同尿液分析仪中的LED和颜色传感器个体之间都会存在差异，导致不同的LED和颜色传感器流过的电流会产生误差，进而使得对应的光线强度产生误差，造成测试结果也会产生误差，因此实际生产的尿液分析仪测量准确度和一致性降低。

有鉴于此，本发明公开了一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路，采用恒流源为LED供电，使每个尿液分析仪流过的电流相同，进而LED对应的光线强度也相同，因此能够使生产的所有尿液分析仪光路差异控制在很小的范围之内，排除了LED和颜色传感器的个体差异，提高尿液分析仪的测量准确度和一致性。

进一步的，本发明还对每台尿液分析仪进行定标操作。通过测量一个标准颜色块，控制DAC模块调节恒流源大小，当颜色传感器得到我们需要的定标值时，保存当前DAC，完成定标。进一步的，我们可以使生产的所有尿液分析仪光路差异控制在很小的范围之内，排除了LED和颜色传感器的个体差异，提高尿液分析仪的测量准确度和一致性。

图2是本发明实施例提供的一种恒流源模块的结构示意图。如图2所示，恒流源模块包括运算放大器U1、第一电容C1、第二电容C2和电阻RL。

运算放大器的同相输入端连接控制电压Vdac和第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端接地；运算放大器的反相输入端连接电阻RL的第一端和LED模块的阴极，电阻RL的第二端接地；运算放大器的输出端连接LED模块的阳极；运算放大器的正电源端连接电源电压VDD和第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端接地，运算放大器的负电源端接地。

在本实施例中，由于运算放大器的电压虚短原理，运算放大器反相输入端电压V-=Vdac，然后根据运算放大器的电流虚断特性，I-=0，所以流过电阻RL的电流即为流过LED模块的电流I，可以得到I=Vdac/R1。选取合适的电阻RL，LED电流就可以通过DAC控制。

所述恒流源模块实现结构简单，响应速度快，应用于阻性负载。

图3是现有技术提供的电压模式梯形电阻网络DAC的结构示意图。如图3所示，梯形电阻网络只由两种电阻组成，其电阻值分别为R、2R。输入数字码控制各个支路中的开关K，当输入数码为1 时，开关将接通2R 电阻和电源电压VDD，反之接通地。因为电源电压VDD的内阻可以视为零，所以开关K不管接VDD还是接地，每个支路的电阻值都相等，为2R。根据输入数字码接通到参考电压VDD或地电平，DAC 输出的控制电压Vdac在0~VDD 之间变化。如果所有的输入数字码都接通到地，则DAC 的输出电压为0；如果所有的输入数字码都接通到VDD，则DAC 输出的控制电压Vdac接近VDD。

但是现有技术明显忽略了开关K的内阻，当在实际应用中，开关K的内阻会导致每个支路的电阻不相等，进而在DAC的输出中会引入开关K内阻的影响，造成控制电压Vdac不精确。

进一步，针对DAC输出的控制电压Vdac不精确的问题，本申请在DAC中引入开关等效内阻。本发明实施例提供了一种DAC模块的结构示意图，如图4所示。

DAC模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3。第一电阻R1的第一端连接控制电压Vdac，第二端连接第二电阻R2的第一端、第五电阻R5的第一端，第二电阻R2的第二端连接第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端，第三电阻R3的第二端连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地；第四电阻R4的第二端连接第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端连接第一开关K1的第一端，第一开关K1的第二端连接电源电压VDD，第一开关K1的第三端接地；第五电阻R5的第二端连接第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端连接第二开关K2的第一端，第二开关K2的第二端连接电源电压VDD，第二开关K2的第三端接地；第六电阻R6的第一端连接控制电压Vdac，第二端连接第三开关K3的第一端，第三开关K3的第二端连接电源电压VDD，第三开关K3的第三端接地。输入数字码控制第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3，选择每个开关的第一端连接第二端或第三端，调节DAC模块产生不同的控制电压Vdac。

进一步的，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6的电阻值为第一电阻R1、第二电阻R2的两倍。

进一步的，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3的内阻值为R

本发明通过设置第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9，消除了开关内阻的影响，提高了控制电压Vdac的精确度。

本发明上述实施例提供了一种尿液分析仪恒流源控制的LED光路，采用一个高精度DAC，调节恒流源产生恒定电流给LED供电，从而可以精确控制LED发光亮度，降低测试结果误差，使生产的尿液分析仪测量准确度和一致性更好。进一步的，本发明还提供了一种结构简单、精度高的DAC模块，通过增设开关等效电阻，提高DAC模块的精度。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。