CN105676688A

CN105676688A - 一种制氧机电控系统

Info

Publication number: CN105676688A
Application number: CN201610015596.1A
Authority: CN
Inventors: 李洪亮; 张荣波; 齐鹏冲; 孟宪政; 冯超森; 王晓辰
Original assignee: Aviche Shandong Medical Technology Co Ltd
Current assignee: Aviche Shandong Medical Technology Co Ltd
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2016-06-15

Abstract

本发明公开一种制氧机电控系统，包括：人机交互板，用于下达操作指令及显示运行信息；主控板，用于根据操作指令控制制氧机运行；电源装置，用于给电控系统提供电源。本发明提供的制氧机电控系统，由人机交互板下达操作指令，主控板根据操作指令控制制氧机运行，电源装置给电控系统提供电源，该制氧机电控系统功能模块齐全有序，能实现制氧机整机的有序控制，电路简单，运行稳定，可靠性强，制氧机工作效果高。

Description

一种制氧机电控系统

技术领域

本发明涉及制氧机领域，具体涉及一种制氧机的电控系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高和改善，对健康的需求逐渐增强，吸氧将逐步成为家庭和社区康复中的一种手段。变压吸附法制氧机是利用分子筛物理吸附和解吸技术，将空气中的氮气吸附，经净化处理后得到高纯度氧气。现有制氧机的控制电路复杂、稳定性差，影响制氧机的工作效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种功能模块有序、稳定性强的制氧机电控系统。

本发明的技术方案是：一种制氧机电控系统，包括：

人机交互板，用于下达操作指令及显示运行信息；

主控板，用于根据操作指令控制制氧机运行；

电源装置，用于给电控系统提供电源。

进一步地，所述主控板采用模块化设计，所述主控板上设置有MCU主控芯片和与所述MCU主控芯片连接的功能模块电路。

进一步地，所述功能模块电路包括：空压机驱动电路、旋转阀驱动电路、风扇驱动电路、负离子控制电路、电子流量阀驱动电路、电磁阀驱动电路和气压检测电路；

所述功能模块电路还包括：与所述空压机驱动电路连接的空压机监测电路、与所述旋转阀驱动电路连接的旋转阀监测电路、与所述风扇驱动电路连接的风扇监测电路。

进一步地，所述功能模块电路包括蜂鸣器驱动电路和蜂鸣器断电报警电路；

所述蜂鸣器驱动电路包括两个晶体管(Q1、Q2)、二极管(D1)、电容器(C10)、三个电阻(R17、R19、R20)和蜂鸣器(B1)；

所述晶体管(Q2)的基极通过电阻(R20)接至信号输入端(BUZZER)，所述电阻(R20)和所述信号输入端(BUZZER)之间的节点通过电阻(R19)接电源电压；所述晶体管(Q2)的发射极接地；所述晶体管(Q2)的集电极通过电阻(R17)接至所述蜂鸣器(B1)，所述晶体管(Q2)与所述电阻(R17)之间的节点连接至晶体管(Q1)的基极，所述晶体管(Q1)的集电极连接至蜂鸣器(B1)，所述晶体管(Q1)的发射极接地；所述电容器(C10)一端与所述晶体管(Q1)的基极连接，另一端接地；所述二极管(D1)的阴极连接至电阻(R17)与蜂鸣器(B1)之间的节点，阳极接至电源电压；

所述蜂鸣器断电报警电路包括连接器(P8)、电容器(C12)、稳压管(D4)、电阻(R18)和两个二极管(D2、D3)；

所述电容器(C12)一端与所述连接器(P8)连接，另一端接地；所述稳压管(D4)的阴极连接至所述电容器(C12)与所述连接器(P8)之间的节点，阳极连接至所述电容器(C12)与接地极之间的节点；所述二极管(D3)的阳极接至电源电压，阴极接至所述电容器(C12)与所述连接器(P8)之间的节点；所述二极管(D2)的阳极接至连接器(P8)，阴极接至所述电阻(R17)与所述蜂鸣器(B1)之间的节点。

进一步地，所述功能模块电路包括还语音芯片和收音机模块。

进一步地，所述人机交互板上设置有显示屏，所述显示屏上设置有背光源(55)和触摸按键；

所述人机交互板上还设置有：与所述显示屏连接的显示屏驱动电路、与所述背光源连接的背光源驱动电路、与所述触摸按键连接的触摸按键驱动电路。

进一步地，所述人机交互板上还设置有遥控器信号接收电路。

进一步地，所述背光源驱动电路(51)包括电阻(R20)、电阻(R17)、三极管(Q2)、连接器(P19)、连接器(P20)、连接器(P21)和连接器(P22)；三极管(Q2)基极通过电阻(R20)接至背光源(55)，发射极接地，集电极通过串接的电阻(R17)、连接器(P19)接至电源电压；连接器(20)、连接器(P21)、连接器(P22)分别与连接器(P19)并联；

电阻(R17)的阻值计算公式是

R = \frac{V_{D D} - V_{C E} - V_{L E D}}{I_{f} * N}

式中，V_DD为供电电压，V_CE为三极管(Q2)集电极发射极压降，V_LED为背光源灯珠额定电压，I_f为背光源灯珠额定电流，N为背光源灯珠数量。

进一步地，所述电源装置包括电源插座、电源开关和电源板；

所述电源插座通过电源开关与电源板连接；

所述电源板上设置有电源滤波器和电源电路。

本发明提供的制氧机电控系统，由人机交互板下达操作指令，主控板根据操作指令控制制氧机运行，电源装置给电控系统提供电源，该制氧机电控系统功能模块齐全有序，能实现制氧机整机的有序控制，电路简单，运行稳定，可靠性强，制氧机工作效果高。

附图说明

图1是本发明具体实施例电控系统电路原理框图。

图2是本发明具体实施例气压检测电路图。

图3是本发明具体实施例蜂鸣器驱动电路图。

图4是本发明具体实施例蜂鸣器断电报警电路图。

图5是本发明具体实施例蜂鸣器断电时等效电路图。

图6是本发明具体实施例背光源驱动电路图。

图7是本发明具体实施例+5V电源电路图。

图8是本发明具体实施例+12V电源电路图。

图中，

1：电源插座2：电源开关3：保险丝

4：电源板5：人机交互板6：遥控器

7：喇叭8：主控板9：空气压缩机

10：旋转阀11：风扇12：负离子发生器

13：氧浓度/流量传感器14：电子流量阀15：电磁阀

41：电源滤波器42：+5V电源电路43：+12V电源电路

51：背光源驱动电路52：显示屏驱动电路53：触摸按键驱动电路

54：遥控器信号接收电路55：背光源56：显示屏

57：触摸按键

81：3.3V电源电路82：MCU主控芯片83：收音机模块

84：语音芯片85：空压机监测电路86：空压机驱动电路

87：旋转阀监测电路88：旋转阀驱动电路89：风扇驱动电路

810：风扇监测电路811：负离子控制电路812：电子流量阀驱动电路

813：电磁阀驱动电路814：密封器815：气压检测电路

816：蜂鸣器及断电报警电路101：220V/50Hz交流电源线

102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113：电子连接线。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

如图1所示，本发明提供的制氧机电控系统，包括：

人机交互板5，用于下达操作指令及显示运行信息，运行信息包括氧气流量、氧气浓度、定时时间、累计时间、运行状态、FM频段值等。

主控板8，用于根据操作指令控制制氧机运行，主控板8可控制各个制氧机功能部件的运行。

电源装置，用于给电控系统提供电源。

本电控系统的各个功能模块有序的，有条不紊的组成一个稳定的，可靠的，可实现的完整的制氧机整机电控系统。

(一)主控板部分

主控板8采用模块化设计，其设置有MCU主控芯片82和功能模块电路，功能模块电路与MCU主控芯片82连接，MCU主控芯片82根据接收到的操作指令控制相应功能模块电路运行。MCU主控芯片82是电控系统的核心，本电控系统中采用基于Cortex-M3内核的32位ARM芯片，主时钟频率高达72MHz，其运行速度快，处理能力强，能进行复杂的算术运算和多任务处理，具有丰富而强大的外设资源，不用为了添加功能而更换主控芯片，避免增加研发费用和延长研发周期。MCU主控芯片82费用低，降低制造成本。

功能模块电路包括：与空气压缩机9连接用于控制空气压缩机9的空压机驱动电路86、与空压机驱动电路86连接用于监测空气压缩机9故障的空压机监测电路85；与旋转阀10连接用于控制旋转阀10的旋转阀驱动电路88、与旋转阀驱动电路88连接用于监测旋转阀10故障的旋转阀监测电路87；与风扇11连接用于控制风扇11的风扇驱动电路89、与风扇驱动电路89连接用于监测风扇11故障的风扇监测电路810；与负离子发生器12连接用于控制负离子发生器12的负离子控制电路811；与电子流量阀14连接的用于控制电子流量阀14的电子流量阀驱动电路812；与电磁阀15连接用于控制电磁阀15的电磁阀驱动电路813；气压检测电路815；3.3V电源电路81。

其中电磁阀15等直流器件，采用专用的驱动电路，保证其运行的稳定性和可靠性。电子流量阀14用于控制氧气流量，电磁阀15用于实现雾化功能，旋转阀10用于控制分子筛吸附塔循环切换。3.3V电源电路81用于将电源电压转换给3.3V电压，给需要该电源电压值的功能模块电路供电。本电控系统的功能模块电路均与MCU主控芯片82连接，功能模块电路包括整个制氧机各个部件的功能模块，可实现制氧机的整机控制。

各个功能模块单独设计在PCB板上，板上留有接口，MCU主控芯片82所在的主板上预留所有模块的接口，当需要某个功能模块时，将其插在主板上焊接即可，这样不仅大大简化了不同型号，不同配置的机型的电路设计问题，只需根据情况增减模块即可，而且也可以充分利用空间体积来减少PCB板的平面面积。

如图2所示，气压检测电路815用于检测氧气储气罐中的压力，其采用经典的仪表放大器电路，用以放大微弱的气压信号，采用高精密电阻，提高测量结果的精度。

功能模块电路还包括蜂鸣器驱动电路和蜂鸣器断电报警电路，蜂鸣器驱动电路连接蜂鸣器，用于系统报警。本电控系统具有强大的报警功能，可进行断电报警、氧浓度偏低报警、系统压力异常报警、空压机故障报警、旋转阀故障报警、散热风扇故障报警。若空压机监测电路85、旋转阀监测电路87或风扇监测电路810监测到故障信号，并将故障信号传输给MCU主控芯片82，MCU主控芯片82通过蜂鸣器驱动电路控制蜂鸣器报警。气压检测电路将气压检测值传输给MCU主控芯片82，MCU主控芯片82根据气压检测值判断氧气储气罐中的压力是否异常，若异常则MCU主控芯片82控制蜂鸣器报警。MCU主控芯片82还连接有氧浓度/流量传感器13，MCU主控芯片82根据氧浓度/流量传感器13检测的氧浓度值判断是否报警，若氧浓度偏低，则MCU主控芯片82控制蜂鸣器报警。

如图3所示，蜂鸣器驱动电路包括晶体管Q1、晶体管Q2、二极管D1、电容器C10、电阻R17、电阻R19、电阻R20和蜂鸣器B1。晶体管Q2的基极通过电阻R20接至信号输入端BUZZER，电阻R20和信号输入端BUZZER之间的节点通过电阻R19接电源电压；晶体管Q2的发射极接地；晶体管Q2的集电极通过电阻R17接至蜂鸣器B1，晶体管Q2与电阻R17之间的节点连接至晶体管Q1的基极，晶体管Q1的集电极连接至蜂鸣器B1，晶体管Q1的发射极接地；电容器C10一端与晶体管Q1的基极连接，另一端接地；二极管D1的阴极连接至电阻R17与蜂鸣器B1之间的节点，阳极接至电源电压。其中二极管D1可防止电流反灌。

如图4所示，蜂鸣器断电报警电路包括连接器P8、电容器C12、稳压管D4、电阻R18和二极管D2、二极管D3；电容器C12一端与连接器P8连接，另一端接地；稳压管D4的阴极连接至电容器C12与连接器P8之间的节点，阳极连接至电容器C12与接地极之间的节点；二极管D3的阳极接至电源电压，阴极接至电容器C12与连接器P8之间的节点；二极管D2的阳极接至连接器P8，阴极接至电阻R17与蜂鸣器B1之间的节点。其中二极管D2、二极管D3可防止电流反灌；电容器C12为可充电超级电容，功能相当于纽扣电池，但使用寿命比纽扣电池长。稳压管D4，用于钳位电容器C12两端电压，保护电容器C12免受高压破坏。R18为充电电阻，控制电容器C12的充电电流和充电时间。

如图5所示为蜂鸣器的断电等效电路，断电后蜂鸣器断电报警电路给蜂鸣器供电，进行断电报警，直至电容耗尽或关闭整机开关，以及时有效提醒用户。

本电控系统还具有语音提示和语音播报功能，如图1所示，功能模块电路包括语音芯片84，语音芯片84连接有喇叭7，当用户进行每一步按键操作时，可语音提示其操作内容，当用户按下播报键时，可播报当前的氧气浓度和流量以及机器运行状态，为视力不好的人群提供便利。该功能可根据需要开启或关闭。

本电控系统还可设置收音机功能，功能模块电路包括收音机模块83，收音机模块83与喇叭7连接，方便用户在一边氧疗的同时一边收听广播。

(二)人机交互板

如图1所示，人机交互板5上设置有显示屏56，显示屏56上设置有背光源55和触摸按键57。人机交互板5上还设置有：与显示屏56连接的显示屏驱动电路52、与背光源55连接的背光源驱动电路51、与触摸按键57连接的触摸按键驱动电路53、遥控器信号接收电路54。

MCU主控芯片82根据氧浓度/流量传感器13的检测值，可控制显示屏56显示实时的氧浓度值和氧流量值。显示屏56还可显示制氧机运行状态正常或异常、定时时间和累计计时等。

按键采用触摸按键57，无抖动，使用寿命长。触摸按键57包括开关、流量加、流量减、定时加、定时减、雾化、负离子、语音、求助等按键。其中流量加、流量减、定时加、定时减等按键可进行FM调频，求助键实现求助功能，当用户发生危险的时候，可按下求助键，MCU主控芯片82控制喇叭7持续发出求救信号。

遥控器信号接收电路54接收遥控器6信号，用于下达操作指令，如增减流量、定时加减等。

如图6所示，背光源驱动电路51包括电阻R20、电阻R17、三极管Q2、连接器P19、连接器P20、连接器P21和连接器P22。三极管Q2基极通过电阻R20接至背光源55，发射极接地，集电极通过串接的电阻R17、连接器P19接至电源电压，连接器20、连接器P21、连接器P22分别与连接器P19并联。

本实施例中背光源55采用LED灯珠，背光源驱动电路51通过PWM波控制，改变PWM波的占空比即可改变背光亮度。

电阻R17的阻值决定背光亮度，合理计算电阻R17的阻值，可确保背光亮度设计合理，不致太亮，也不致太暗。

电阻R17的阻值根据实际背光源的功耗进行计算，其计算公式为：

R = \frac{V_{D D} - V_{C E} - V_{L E D}}{I_{f} * N}

式中，V_DD为供电电压，V_CE为三极管Q2集电极发射极压降，V_LED为背光源LED灯珠额定电压，I_f为背光源LED灯珠额定电流，N为背光源LED灯珠数量。利用该公式计算出的电阻R17阻值合理，可确保背光亮度合理，方便用户查看。

(三)电源装置

如图1所示，电源装置包括电源插座1、电源开关2、保险丝3和电源板4，电源开关2和保险丝3串接，电源插座1通过电源开关2、保险丝3与电源板4连接。

电源板4上设置有电源滤波器41和电源电路，主要完成交流电到直流电的电源的转换。电源电路包括+5V电源电路42和+12V电源电路43，电源板4与主控板8电气连接，以给主控板8上的各功能模块提供所需电源电压。

如图7所示，+5V电源电路42采用线性稳压器，减少电源纹波和噪音，提高电源稳定性。

如图8所示，+12V电源电路43采用开关稳压器，提高转换效率。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种制氧机电控系统，其特征在于，包括：

人机交互板(5)，用于下达操作指令及显示运行信息；

主控板(8)，用于根据操作指令控制制氧机运行；

电源装置，用于给电控系统提供电源。

2.根据权利要求1所述的制氧机电控系统，其特征在于，所述主控板(8)采用模块化设计，所述主控板(8)上设置有MCU主控芯片(82)和与所述MCU主控芯片(82)连接的功能模块电路。

3.根据权利要求2所述的制氧机电控系统，其特征在于，所述功能模块电路包括：空压机驱动电路(86)、旋转阀驱动电路(88)、风扇驱动电路(89)、负离子控制电路(811)、电子流量阀驱动电路(812)、电磁阀驱动电路(813)和气压检测电路(815)；

所述功能模块电路还包括：与所述空压机驱动电路(86)连接的空压机监测电路(85)、与所述旋转阀驱动电路(88)连接的旋转阀监测电路(87)、与所述风扇驱动电路(89)连接的风扇监测电路(810)。

4.根据权利要求2或3所述的制氧机电控系统，其特征在于，所述功能模块电路还包括蜂鸣器驱动电路和蜂鸣器断电报警电路；

5.根据权利要求2或3所述的制氧机电控系统，其特征在于，所述功能模块电路包括还语音芯片(84)和收音机模块(83)。

6.根据权利要求1或2所述的制氧机电控系统，其特征在于，所述人机交互板(5)上设置有显示屏(56)，所述显示屏(56)上设置有背光源(55)和触摸按键(57)；

所述人机交互板(5)上还设置有：与所述显示屏(56)连接的显示屏驱动电路(52)、与所述背光源(55)连接的背光源驱动电路(51)、与所述触摸按键(57)连接的触摸按键驱动电路(53)。

7.根据权利要求6所述的制氧机电控系统，其特征在于，所述人机交互板(5)上还设置有遥控器信号接收电路(54)。

8.根据权利要求6所述的制氧机电控系统，其特征在于，所述背光源驱动电路(51)包括电阻(R20)、电阻(R17)、三极管(Q2)、连接器(P19)、连接器(P20)、连接器(P21)和连接器(P22)；三极管(Q2)基极通过电阻(R20)接至背光源(55)，发射极接地，集电极通过串接的电阻(R17)、连接器(P19)接至电源电压；连接器(20)、连接器(P21)、连接器(P22)分别与连接器(P19)并联；

电阻(R17)的阻值计算公式是

R = \frac{V_{D D} - V_{C E} - V_{L E D}}{I_{f} * N}

9.根据权利要求1或2所述的制氧机电控系统，其特征在于，所述电源装置包括电源插座(1)、电源开关(2)和电源板(4)；

所述电源插座(1)通过电源开关(2)与电源板(4)连接；

所述电源板(4)上设置有电源滤波器(41)和电源电路。