CN111917344A - 一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种流体设备有刷电机的脉冲控制方法，包括以下步骤：S1、预设单位时间输出流量值VL以及单位周期T，并计算得出单位周期T内的输出总流量值V；S2、预设输出脉冲高流量值VH，并计算得出单位周期T内的脉冲次数n、脉冲间隔t；S3、根据脉冲次数n、脉冲间隔t、输出脉冲高流量值Vh调节有刷直流电机的工作频率；S4、启动有刷直流电机，通过流体弹性通道输出流体物质，本发明还对应公开一种流体设备有刷电机的脉冲控制设备，本发明采用脉冲控制模式，即在单位时间内输出的总流量保持不变的前提下，将单位时间内的连续的低流量输出转变为脉冲式的高流量输出，解决了有刷直流电机因低速扭矩不足无法提供低流量输出问题。

Description

一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法及设备
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法及设备。
背景技术
目前流体设备通常采用有刷直流电机驱动，当需要的流量比较小的时候，电机转速小，此时电机的扭矩不足，无法带动泵的运转，亦无法正常提供所需的流量，此时常见的做法是将有刷直流电机改用减速电机，但改用减速电机面临着结构复杂、成本增加，噪音增加，且无法提供高流量的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法及设备，主要解决背景技术中的问题。
本发明一方面提出一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法，包括以下步骤：
S1、预设单位时间输出流量值VL以及单位周期T，并计算得出单位周期T内的输出总流量值V；
S2、预设输出脉冲高流量值VH，并计算得出单位周期T内的脉冲次数n、脉冲间隔t；
S3、根据脉冲次数n、脉冲间隔t、输出脉冲高流量值Vh调节有刷直流电机的工作频率；
S4、启动有刷直流电机，通过流体弹性通道输出流体物质。
进一步改进在于，所述输出总流量值V的计算公式为V＝VL×T，其中VL为预设的单位时间输出流量值。
进一步改进在于，所述输出脉冲高流量值VH的计算公式为：
Figure BDA0002548658980000021
进一步改进在于，所述方法还包括：
S5、预设极限压力值PS，当监测到所述流体弹性通道进水口压力值超过极限压力值PS时，所述有刷直流电机停止工作。
进一步改进在于，还包括，当监测到所述流体弹性通道进水口压力值降低到极限压力值PS以下时，所述有刷直流电机重新开始工作。
进一步改进在于，所述流体弹性通道进水口的压力值为平均压力值。
本发明另一方面提出一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制设备，包括输出模块、驱动模块、监测模块和控制模块，所述灌注模块包括流体弹性通道，用于输出流体物质，所述驱动模块用于向所述输出模块提供动力，所述监测模块包括压力传感器，所述压力传感器将所述流体弹性通道进水口的压力值传递到所述控制模块，所述控制模块进而控制所述驱动模块运作。
进一步改进在于，所述检测模块还包括流量传感器，所述流量传感器和所述压力传感器均设置在所述流体弹性通道的进水口处，所述流量传感器用于监测所述流体弹性通道进水口处的输出流量值，并将所述输出流量值传递到所述控制模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明采用脉冲控制模式，即在单位时间内输出的总流量保持不变的前提下，将单位时间内的连续的低流量输出转变为脉冲式的高流量输出，解决了有刷直流电机因低速扭矩不足无法提供低流量输出问题；
2、本发明的脉冲控制模式的液体压力具有波动性，当实施的通道为弹性结构时，打开通道需要有足够的压力，此时使用脉冲控制可以较大的瞬间压力打开通道，保持水流的通畅；
3、本发明因脉冲控制模式的液体压力具有波动性，当水通道中具有堵塞物时，可以保证有足够的瞬间压力冲开堵塞物。当水通道处于畅通时，可以保证患者体内压力的稳定和流量的充足供应。
附图说明
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
图1为本发明一实施方式的控制方法流程示意图；
图2为本发明一实施方式的控制方法工作流量曲线示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
参照图1、图2，一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法，包括以下步骤：
S1、预设单位时间输出流量值VL以及单位周期T，并计算得出单位周期T内的输出总流量值V；
S2、预设输出脉冲高流量值VH，并计算得出单位周期T内的脉冲次数n、脉冲间隔t；
S3、根据脉冲次数n、脉冲间隔t、输出脉冲高流量值Vh调节有刷直流电机的工作频率；
S4、启动有刷直流电机，通过流体弹性通道输出流体物质。
可以理解，在本发明实施例中，本发明采用脉冲控制模式替代传统的低流量输出模式，使得整体结构简单不复杂、有效降低制造成本，且可以有效解决有刷直流电机因低俗扭矩不足无法提供低流量输出的问题。
可以理解，在本发明实施例中，当流体弹性通道遇到手术过程中产生的附加物堵塞时，输出压力值会增加，由于低流量输出的方式没有足够的流量冲击将无法将通道中堵塞的附加物冲开，造成手术过程中产生的附加物积聚，而本发明因采用脉冲式的流量输出，有足够的流量供应，则可以将手术过程中产生的附加物冲开，当通道处于畅通时，可以保证患者体内压力的稳定和流量的充足供应。
可以理解，在本发明实施例中，本发明的流体压力具有波动性，当实施的通道为弹性结构时，打开通道需要有足够的压力，此时使用脉冲控制可以较大的瞬间压力打开通道，保持水流的通畅。
作为本发明一优选实施方案，所述输出总流量值V的计算公式为V＝VL×T，其中VL为预设的单位时间输出流量值。
作为本发明一优选实施方案，所述输出脉冲高流量值VH的计算公式为：
Figure BDA0002548658980000051
作为本发明一优选实施方案，所述方法还包括：
S5、预设极限压力值PS，当监测到所述流体弹性通道进水口压力值超过极限压力值PS时，所述有刷直流电机停止工作。
作为本发明一优选实施方案，还包括，当监测到所述流体弹性通道进水口压力值降低到极限压力值PS以下时，所述有刷直流电机重新开始工作。
作为本发明一优选实施方案，所述流体弹性通道进水口的压力值为平均压力值。
参照图1，一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制设备，包括输出模块、驱动模块、监测模块和控制模块，所述灌注模块包括流体弹性通道，用于输出流体物质，所述驱动模块用于向所述输出模块提供动力，所述监测模块包括压力传感器，所述压力传感器将所述流体弹性通道进水口的压力值传递到所述控制模块，所述控制模块进而控制所述驱动模块运作。
可以理解，在本发明实施例中，所述输出模块主要为一流体弹性通道，例如硅胶软管，所述流体弹性通道一端连接驱动模块，另一端连接弹性结构受体，如患者组织结构，所述监测模块主要包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述流体弹性通道进水口处，用于监测进水口处的压力值，所述驱动模块主要为有刷直流电机泵，所述有刷直流电机泵用于为流体弹性通道提供动力，泵进流体物质，所述控制模块为单片机，所述单片机用于接收处理压力传感器传递的压力信号，并通过工作算法计算输出流量，进而控制有刷直流电机泵的工作。
可以理解，在本发明实施例中，所述单片机通过“脉冲控制模式”算法控制有刷直流电机泵工作，在有刷直流电机泵的带动下，液体通过流体弹性通道流进弹性结构受体中，同时压力传感器采集水通道流体控制泵进水口处的平均液压并将数据传送至单片机中进行处理，即当平均压力处于设置压力范围内时正常运行，当平均压力大于设置压力时，有刷直流电机泵暂停工作，保证弹性结构受体压力安全。
进一步，参照图2，刷直流电机泵脉冲控制的工作算法，即在单位时间内的总流量不变的前提下，将单位时间T内低流量转换为脉冲型高流量输出，保证单位时间内脉冲高流量矩形面积之和等于设置流量与时间轴围成的面积之和相等。例如当电机的最小转速输出的流速为200ml/min，此时要输出50ml/min的流速，假设一个周期T为1分钟，一个周期的脉冲数为5个，那么每个脉冲输出的流量为10ml，此时如果高脉冲流量输出的流速为200ml/min，那么每个脉冲所用的时间为3s，也就是泵以200ml/min的流速工作3s，停9s，以此往复。但是要保证流量的稳定输出，通常这里的脉冲数会更多。
作为本发明一优选实施方案，所述检测模块还包括流量传感器，所述流量传感器和所述压力传感器均设置在所述流体弹性通道的进水口处，所述流量传感器用于监测所述流体弹性通道进水口处的输出流量值，并将所述输出流量值传递到所述控制模块。
图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、预设单位时间输出流量值VL以及单位周期T，并计算得出单位周期T内的输出总流量值V；
S2、预设输出脉冲高流量值VH，并计算得出单位周期T内的脉冲次数n、脉冲间隔t；
S3、根据脉冲次数n、脉冲间隔t、输出脉冲高流量值VH调节有刷直流电机的工作频率；
S4、启动有刷直流电机，通过流体弹性通道输出流体物质。
2.根据权利要求1所述的一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法，其特征在于，所述输出总流量值V的计算公式为V＝VL×T，其中VL为预设的单位时间输出流量值。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法，其特征在于，所述输出脉冲高流量值VH的计算公式为：
Figure FDA0002548658970000011
4.根据权利要求1所述的一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
S5、预设极限压力值PS，当监测到所述流体弹性通道进水口压力值超过极限压力值PS时，所述有刷直流电机停止工作。
5.根据权利要求4所述的一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法，其特征在于，还包括，当监测到所述流体弹性通道进水口压力值降低到极限压力值PS以下时，所述有刷直流电机重新开始工作。
6.根据权利要求4-5任一项所述的一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制方法，其特征在于，所述流体弹性通道进水口的压力值为平均压力值。
7.一种流体设备有刷直流电机的脉冲控制设备，其特征在于，包括输出模块、驱动模块、监测模块和控制模块，所述灌注模块包括流体弹性通道，用于输出流体物质，所述驱动模块用于向所述输出模块提供动力，所述监测模块包括压力传感器，所述压力传感器将所述流体弹性通道进水口的压力值传递到所述控制模块，所述控制模块进而控制所述驱动模块运作。
8.根据权利要求7所述的一种灌注泵流量控制设备，其特征在于，所述检测模块还包括流量传感器，所述流量传感器和所述压力传感器均设置在所述流体弹性通道的进水口处，所述流量传感器用于监测所述流体弹性通道进水口处的输出流量值，并将所述输出流量值传递到所述控制模块。
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