CN109596999B - 血液净化设备电源监控单元 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种血液净化设备电源监控单元，包括监控模块、储电模块、控制模块和报警模块；血液净化设备的电源转换器和备用电源共同输出的主电源分别与所述储电模块、监控模块连接；储电模块用于存储应急电量，监控模块监控主电源的电流/电压；所述储电模块放电端连接所述控制模块；所述监控模块与控制模块连接，所述控制模块连接报警模块；当主电源供电异常时，所述储电模块向控制模块供电，驱动报警模块报警。该血液净化设备电源监控单元通过对血液净化设备的电源转换器和备用电源共同输出的主电源进行监控，同时在监控的过程中储存一部分电能到储电模块，当主电源异常关闭时，则依靠储电模块放电驱动报警模块发出报警声。

Description

血液净化设备电源监控单元

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种血液净化设备电源监控单元。

背景技术

血液净化设备通常都内置有电源转换器，作用是将220V市电转换成不同的直流电，直流电再驱动各个零部件工作，除了有电源转换器，内部还配置有备用电源，作用是当市电停电后，备用电源继续给主要部件供电，使整机的关键部件继续工作，以保证患者的安全。

备用电源的启动条件是对市电进行监控，当市电停电后才会启动备用电源，如果当市电正常时因电源转换器本身故障则备用电源不会主动启动，又或者当市电停电时因备用电源启动模块故障或本身的备用电源故障也会导致设备异常关机，其所有关键部件停止工作，如果医护人员没及时发现透析机停止工作，会给患者带来生命危险。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种血液净化设备电源监控单元。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种血液净化设备电源监控单元，包括监控模块、储电模块、控制模块和报警模块；

血液净化设备的电源转换器和备用电源共同输出的主电源分别与所述储电模块、监控模块连接；储电模块用于存储应急电量，监控模块监控主电源的电流/电压；所述储电模块放电端连接所述控制模块；所述监控模块与控制模块连接，所述控制模块连接报警模块；当主电源供电异常时，所述储电模块向控制模块供电，驱动报警模块报警。

该血液净化设备电源监控单元通过对血液净化设备的电源转换器和备用电源共同输出的主电源进行监控，同时在监控的过程中储存一部分电能到储电模块，当主电源异常关闭时，则依靠储电模块放电供控制模块工作、驱动报警模块发出报警声。

优选的，所述储电模块为超级电容，这使得该监控单元的电能储存在电容器内，无备用电池，则无需维护保养。

进一步的，血液净化设备主控系统与控制模块连接，向控制模块发送启动监控或停止监控的指令。

进一步的，还包括定时模块，所述定时模块与所述控制单元连接，控制报警模块的报警时长。

进一步的，所述监控模块包括第一PNP型三极管，所述被监控电源输出端分别连接所述第一PNP型三极管的发射极和基极，所述储电模块放电端连接该第一PNP型三极管的发射极，所述第一PNP型三极管的集电极连接报警模块的第一端，所述报警模块的第二端连接第二NPN三极管的集电极，所述第二NPN三极管的发射极接地，其基极连接所述控制模块的输出端。

进一步的，所述控制模块包括D触发器，该D触发器的D管脚接地；所述血液净化设备主控系统的停止监控信号输出端连接第二NPN型三极管的基极，该第二NPN型三极管的发射极接地，其集电极连接所述D触发器的CLK管脚，且该第二NPN型三极管的集电极与地之间连接有第三电容，该第二NPN型三极管的集电极与储电模块的放电端连接有第四电阻。

进一步的，所述定时模块包括第二PNP型三极管和第六电容,所述控制模块包括D触发器；

所述第二PNP型三极管的发射极与所述监控模块的输出端，所述第二PNP型三极管的基极连接报警模块的第二端，所述第二PNP型三极管的集电极连接第十二电阻和第十三电阻的一端，所述第十二电阻的另一端接地，所述第十三电阻的另一端连接所述第六电容的第一端，所述第六电容的第一端还连接所述D触发器的R管脚，所述第六电容的第二端接地。

进一步的，所述监控模块还包括电压比较器；

血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端连接有串联连接的第二电阻和第三电阻，所述第三电阻接地，所述第二电阻和第三电阻的连接点连接至所述电压比较器的同相端，所述电压比较器的反相端连接可调电阻的调节端，该可调电阻的线圈一端连接血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端，其线圈的另一端接地，该电压比较器的输出端连接至所述第一PNP型三极管的基极。这实现了监控报警电压阈值可调性，能更好的对被监控电源进行监控，比如电压达不到额定值，存储电量不足等情况。

进一步的，还包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端，另一端分别连接稳压二极管和第一二极管，所述第一二极管的负极连接至所述第一PNP型三极管的发射极。第一电阻保证稳压二极管稳压时不影响被监控电源，同时给稳压二极管限流，防止稳压二极管因过流损坏。

本发明的有益效果是：该血液净化设备电源监控单元电路结构简单，实现了血液净化设备电源的监控，避免了因电源转换器本身故障或备用电源故障时，不能及时发现透析机停止工作的问题，减小了安全隐患，同时还通过血液净化设备主控系统向控制模块发送启动监控或停止监控的指令，实现根据具体需要选择是否对电源进行监控。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的电路图；

图3是本发明的优选方案的电路图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种血液净化设备电源监控单元，包括监控模块、储电模块、控制模块、报警模块以控制报警模块的报警时长的定时模块。

被监控电源输出端分别与所述储电模块、监控模块、控制模块连接；储电模块用于存储应急电量，监控模块监控主电源的电流/电压；所述储电模块放电端连接所述控制模块；所述监控模块与控制模块连接，所述控制模块连接报警模块；当主电源供电异常时，所述储电模块向控制模块供电，驱动报警模块报警。被监控电源通常是指血液净化设备电源，该电源为直流电源，可以是由220V市电通过电源转换器转换得到的直流电，也可以是由备用电源发出的或转换得到的直流电，即被监控电源为血液净化设备的电源转换器和备用电源共同输出的主电源。

血液净化设备主控系统与控制模块连接，向控制模块发送启动监控或停止监控的指令。

具体的，可采用以下电路来实现，控制模块包括D触发器U1A，储电模块优选但不限于为超级电容C2，血液净化设备主控系统和血液净化设备电源可通过连接器P1与该血液净化设备电源监控单元连接，如图2所示，被监控的直流电输入到连接器P1的1脚“监控电源”端口，连接器P1的2脚“停止监控”引脚，连接器P1的3脚为“启动监控”引脚，血液净化设备主控系统的启动监控信号输出端通过连接器P1的3脚连接D触发器U1A的S管脚,本实施例中，D触发器U1A优选但不限于型号为CD4013的D触发器。

监控模块包括第一PNP型三极管Q1，所述被监控电源输出端分别连接稳压二极管D2、所述第一PNP型三极管Q1的发射极和基极，在第一PNP型三极管Q1的发射极与被监控电源输出端之间还连接有二极管D1，被监控电源由稳压二极管D2稳压成5V，从经二极管D1输出，该二极管D1的负极连接超级电容C2的正极以及D触发器U1A的电源端，超级电容C2的正极连接至D触发器U1A的电源端和第一PNP型三极管Q1的发射极。二极管D1输出的5V给超级电容C2充电储能，使没有监控电源后报警电路仍能正常工作，同时二极管D1输出的5V还输入到第一PNP型三极管Q1的发射极，第一PNP型三极管Q1的集电极连接报警模块的第一端，所述报警模块的第二端连接第二NPN三极管Q4的集电极，所述第二NPN三极管Q4的发射极接地，其基极连接所述控制模块的输出端，这里报警模块优选但不限于为蜂鸣器B1。

定时单元包括第二PNP型三极管Q3和第六电容C6，第二PNP型三极管Q3的发射极与第一PNP型三极管Q1的集电极，第二PNP型三极管Q3的基极连接报警模块的第二端，第二PNP型三极管Q3的集电极连接第十二电阻R12和第十三电阻R13的一端，第十二电阻R12的另一端接地，第十三电阻R13的另一端连接第六电容C6的第一端，第六电容C6的第一端还连接所述D触发器U1A的R管脚，第六电容C6的第二端接地。

当正常供电时，经稳压二极管稳压的5V电源输入到第一PNP型三极管Q1的基极，此时其基极为高电平，其发射极和集电极不能导通，其集电极电压为0V，连接到其集电极的蜂鸣器B1没电不能工作，无报警声；当监控电源变成0V时，稳压二极管D2稳压的5V也变成0V，此时第一PNP型三极管Q1的基极为变成0V，但超级电容C2存储的有电，连接在超级电容的第一PNP型三极管Q1的发射集和D触发器U1A的电源端及第四电阻R4仍然保持为5V，二极管D1防止超级电容C2的电量倒灌回监控电源，此时第一PNP型三极管Q1的基极为0V，第一PNP型三极管Q1导通，第一PNP型三极管Q1的集电极变成5V，则蜂鸣器B1的第一端和第一PNP型三极管Q3的发射极同时获得5V电源。电源再经过蜂鸣器B1的第二端连接到第一NPN型三极管Q4的集电极和第一PNP型三极管Q3的基极，都为高电平5V。此时第一NPN型三极管Q4处于截止状态，蜂鸣器B1不能产生电流，蜂鸣器无声，第一PNP型三极管Q3的基极也为高电平，第一PNP型三极管Q3不能导通，第一PNP型三极管Q3的集电极为低电平。

当血液净化设备主控系统的发出启动监控信号时，连接器P1的3脚“启动监控”引脚，输入单个脉冲信号，信号的作用是启动对电源的监控功能，D触发器U1A的S管脚输入该脉冲信号，D触发器U1A输出端Q管脚被变成高电平，高电平送入到第一NPN型三极管Q4的基极，第一NPN型三极管Q4的集电极与发射极导通，因其发射极连接到地的，因此其集电极被拉低成0V，蜂鸣器B1的第二端变成低电平，蜂鸣器B1产生电流，蜂鸣器B1发声报警。同时连接到蜂鸣器B1的第二端的第二PNP型三极管Q3的基极变成低电平，第二PNP型三极管Q3的发射极与集电极导通，其集电极输出5V电压，该5V电压经第十三电阻R13限流后对第六电容C6充电，充电期间第六电容C6的电压逐渐上升，连接到第六电容的D触发器U1A的R管脚电压也同时上升，当上升成高电平后，D触发器U1A的R管脚使其Q管脚输出端变成0V，连接到D触发器U1A的Q管脚的第一NPN型三极管Q4的基极变成0V，第一NPN型三极管Q4的集电极与发射极断开，其集电极变成高电平，蜂鸣器B1失去电流，停止发声，实现了对蜂鸣器B1发声时间定时控制。连接到第一NPN型三极管Q4的集电极的第二PNP型三极管Q3的基极也变成高电平，第二PNP型三极管Q3的发射极、集电极断开，其集电极输出低电平停止对第六电容C6充电，同时第六电容C6通过连接的第十三电阻R13和第十二电阻R12放电。当下次蜂鸣器B1发声时重新给第六电容C6充电，再次实现发声报警时间定时控制。

当血液净化设备主控系统的发出停止监控信号时，血液净化设备主控系统的停止监控信号输出端通过连接器P1的2脚连接第二NPN型三极管Q2的基极，对第二NPN型三极管Q2的基极输入单个脉冲信号，该第二NPN型三极管Q2的发射极接地，其集电极连接所述D触发器U1A的CLK管脚，且该第二NPN型三极管Q2的集电极与地之间连接有第三电容C3，该第二NPN型三极管Q2的集电极与储电模块的放电端连接有第四电阻R4。二极管D1输出的5V电压通过第四电阻R4给第三电容C3充电，第三电容C3的一端连接到D触发器U1A的CLK管脚，充电期间第三电容C3电压逐渐上升，在D触发器U1A的CLK管脚形成1个上升沿，上升沿使得D触发器U1A根据D管脚的状态更新输出，由于D管脚连接到电源负或接到地，呈低电平，因此D触发器U1A的Q管脚输出低电平，连接到D触发器U1A的Q管脚的第一NPN型三极管Q4的基极也为低电平，不能导通，从而蜂鸣器B1不发声。

当停止监控信号为高电平时，第二NPN型三极管Q2的发射极与集电极导通，快速泄放掉第三电容C3上存储的电，当停止监控信号恢复成低电平后，第二NPN型三极管Q2的基极电压为低电平，其发射极、集电极关断，第三电容C3由第四电阻R4重新充电，充电期间再次产生上升沿，上升沿再次使得D触发器U1A根据D管脚的状态更新一次输出，输出低电平，连接到D触发器U1A的Q管脚的第一NPN型三极管Q4的基极变成低电平，第一NPN型三极管Q4的集电极与发射极断开，此时被监控电源变成0V后，无法在蜂鸣器B1上形成电流，即不会报警，达到关闭报警的目的。

为了实现监控报警电压阈值的可调性，如图3所示，本实施例还提出了一种优选方案，监控模块还包括电压比较器U2A；血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端连接有串联连接的第二电阻R2和第三电阻R3，所述第三电阻R3接地，所述第二电阻R2和第三电阻R3的连接点连接至所述电压比较器U2A的同相端，所述电压比较器U2A的反相端连接可调电阻RP1的调节端，该可调电阻RP1的线圈一端连接血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端，其线圈的另一端接地，该电压比较器U2A的输出端连接至所述第一PNP型三极管Q1的基极。

被监控电源经第二电阻R2、第三电阻R3分压，比例缩小后给电压比较器U2A的同相输入端，电压比较器U2A将比例缩小的信号与反相输入端的电压进行比较，当同相端电压比反相输入端的电压高，则电压比较器U2A的输出端输出高电平，第一PNP型三极管Q1不能导通，蜂鸣器B1不能报警；当同相输入端电压比反相输入端的电压低，则电压比较器U2A输出端输出低电平，第一PNP型三极管Q1导通，蜂鸣器B1报警。这里电压比较器U2A优选但不限于型号为LM393D双电压比较器，可以通过调节可调电阻RP1来调节电压比较器U2A的反相输入端的电压，实现调节报警阈值的功能。

为了保证稳压二极管D2稳压时不影响被监控电源，同时给稳压二极管D2限流，防止其因过流损坏，如图3所示，该血液净化设备电源监控单元还包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端连接血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端，另一端分别连接稳压二极管D2和第一二极管D1，所述第一二极管D1的负极连接至所述第一PNP型三极管Q1的发射极。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种血液净化设备电源监控单元，其特征在于：包括监控模块、储电模块、控制模块和报警模块；

血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端分别与所述储电模块、监控模块连接；储电模块用于存储应急电量，监控模块监控主电源的电流/电压；所述储电模块放电端连接所述控制模块；所述监控模块与控制模块连接，所述控制模块连接报警模块；所述控制模块包括D触发器（U1A），该D触发器（U1A）的D管脚接地；所述血液净化设备主控系统的停止监控信号输出端连接第二NPN型三极管（Q2）的基极，该第二NPN型三极管（Q2）的发射极接地，其集电极连接所述D触发器（U1A）的CLK管脚，且该第二NPN型三极管（Q2）的集电极与地之间连接有第三电容（C3），该第二NPN型三极管（Q2）的集电极与储电模块的放电端连接有第四电阻（R4）；当主电源供电异常时，所述储电模块向控制模块供电，驱动报警模块报警。

2.根据权利要求1所述的血液净化设备电源监控单元，其特征在于：血液净化设备主控系统与控制模块连接，向控制模块发送启动监控或停止监控的指令。

3.根据权利要求1所述的血液净化设备电源监控单元，其特征在于：还包括定时模块，所述定时模块与所述控制模块连接，控制报警模块的报警时长。

4.根据权利要求1所述的血液净化设备电源监控单元，其特征在于：所述监控模块包括第一PNP型三极管（Q1），血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端分别连接所述第一PNP型三极管（Q1）的发射极和基极，所述储电模块放电端连接该第一PNP型三极管（Q1）的发射极，所述第一PNP型三极管（Q1）的集电极连接报警模块的第一端，所述报警模块的第二端连接第一NPN型三极管（Q4）的集电极，所述第一NPN型三极管（Q4）的发射极接地，其基极连接所述控制模块的输出端。

5.根据权利要求3所述的血液净化设备电源监控单元，其特征在于：所述定时模块包括第二PNP型三极管（Q3）和第六电容（C6）,所述控制模块包括D触发器（U1A）；

所述第二PNP型三极管（Q3）的发射极与所述监控模块的输出端连接，所述第二PNP型三极管（Q3）的基极连接报警模块的第二端，所述第二PNP型三极管（Q3）的集电极连接第十二电阻（R12）和第十三电阻（R13）的一端，所述第十二电阻（R12）的另一端接地，所述第十三电阻（R13）的另一端连接所述第六电容（C6）的第一端，所述第六电容（C6）的第一端还连接所述D触发器（U1A）的R管脚，所述第六电容（C6）的第二端接地。

6.根据权利要求4所述的血液净化设备电源监控单元，其特征在于：所述监控模块还包括电压比较器（U2A）；

血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端连接有串联连接的第二电阻（R2）和第三电阻（R3），所述第三电阻（R3）接地，所述第二电阻（R2）和第三电阻（R3）的连接点连接至所述电压比较器（U2A）的同相端，所述电压比较器（U2A）的反相端连接可调电阻（RP1）的调节端，该可调电阻（RP1）的线圈一端连接血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端，其线圈的另一端接地，该电压比较器（U2A）的输出端连接至所述第一PNP型三极管（Q1）的基极。

7.根据权利要求4所述的血液净化设备电源监控单元，其特征在于：还包括第一电阻（R1），所述第一电阻（R1）的一端连接血液净化设备的电源转换器和备用电源的共同输出端，另一端分别连接稳压二极管（D2）和第一二极管（D1），所述第一二极管（D1）的负极连接至所述第一PNP型三极管（Q1）的发射极。

8.根据权利要求1所述的血液净化设备电源监控单元，其特征在于：所述储电模块为超级电容（C2）。