CN105676688A - 一种制氧机电控系统 - Google Patents
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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
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
式中,VDD为供电电压,VCE为三极管(Q2)集电极发射极压降,VLED为背光源灯珠额定电压,If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:
式中,VDD为供电电压,VCE为三极管Q2集电极发射极压降,VLED为背光源LED灯珠额定电压,If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 (9)
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;
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。
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
式中,VDD为供电电压,VCE为三极管(Q2)集电极发射极压降,VLED为背光源灯珠额定电压,If为背光源灯珠额定电流,N为背光源灯珠数量。
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。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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