CN114779682A - 一种医用正压防护装置控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种医用正压防护装置控制系统及控制方法，包括风机、锂电池、电机驱动、信号采集、MCU、按键、显示模块、提示，通过MCU上的软件程序调节风机驱动参数保证正压防护装置送风量的稳定，降低电路成本，提高系统可维护性，提高产品核心竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种医用正压防护装置控制系统及控制方法。
背景技术
医用正压防护装置控制系统医用正压防护送风装置是医生、护士、公共卫生人员、清洁人员以及进入特定医药卫生区域的人群(如患者、医院探视人员、进入感染区域的人员等)的必需品，持续正压送风，使用者根据自己的需求可进行模式切换及风量调节。
目前的医用正压防护送风装置使用复杂的硬件电路保证锂电池输出电压的稳定性从而保证送风装置长时间稳定工作。复杂的硬件电路不仅增加产品的成本，而且存在众多的安全隐患，增加故障出现的概率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了医用正压防护装置控制系统，包括风机模块、锂电池模块、电机驱动模块、信号采集模块、MCU处理中心、按键模块、显示模块、提示模块，MCU处理中心上设有软件程序；
锂电池模块分别与上述的电机驱动模块、信号采集模块、风机模块连接，为电机驱动供电；
按键与MCU处理中心连接，用于人机交互使用；
电机驱动用于接收软件程序指令并完成指令；
软件程序通过信号采集模块收集数据、分析，监控医用正压防护装置，通过提示模块提示，显示模块显示。
进一步的，还包括用于存储正压防护装置过滤膜数据的存储模块。
进一步的，所述存储模块传输数据至所述MCU处理中心的软件程序。
进一步的，所述存储模块为RFID、NFC、EE-PROM中的一种或多种。
进一步的，所述按键模块设有两个功能按键，分别用于实现开关、换挡及工作模式切换。
进一步的，所述 MCU处理中心上的软件程序调节风机驱动参数保证正压防护装置送风量的稳定。
一种医用正压防护装置控制系统控制方法，包括以下步骤：
（1）按下按键模块的开机按键，锂电池模块给稳压电路模块供电，经过稳压电路模块给风机整体供电保持开机状态，此时MCU处理中心的软件程序开始工作；
（2）MCU处理中心的软件程序开始检测按键模块的电平变化，控制按键模块并驱动电机驱动模块启动风机工作，同时以100Hz的频率监控信号采集模块；
（3）信号采集模块将采集到的风机转速、电机驱动模块电流、锂电池模块电压数据传输至MCU处理中心的软件程序；
（4）MCU处理中心的软件程序根据按键模块的电平变化、信号采集模块传输的数据分析并根据设定阈值调节驱动参数保证医用正压防护装置控制系统始处于安全参数内。
进一步的，所述设定阈值为6.7w-12w。
相比于以往的控制系统，本发明具有以下有益效果：
（1）通过本发明的软件控制替代硬件稳压电路保证送风量稳定，降低产品故障率，降低生产成本，提高产品竞争力；
（2）使用软件控制提高电源的利用率，延长锂电池的使用时间；
（3）风机启动通过软件控制，启动更加平稳。
附图说明
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图，详细说明如下。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明/发明包括包括风机模块、锂电池模块、电机驱动模块、信号采集模块、MCU处理中心、按键模块、显示模块、提示模块，MCU处理中心上设有软件程序；
锂电池分别与上述的电机驱动、信号采集模块、风机模块连接，为电机驱动供电；
按键与MCU处理中心连接，用于人机交互使用；
电机驱动用于接收MCU处理中心软件程序的指令完成电机的开关、转速调整、转速补偿等功能。
软件程序通过信号采集模块收集数据、分析，监控医用正压防护装置，通过提示模块提示，显示模块显示。
进一步的，MCU处理中心通过检测按键的高低电平判断开机、关机、档位调节、模式调节等功能，通过信号采集模块得到当前电池电压和风机的转速，控制按键输出控制显示模块和提示模块，通过按键的PWM输出控制风机转速
进一步的，所述按键设有两个功能按键，分别用于实现开关、换挡及工作模式切换，一按键实现开关机和档位调节的功能，另一按键切换工作模式即医用正压防护服模式和医用正压防护头罩模式，MCU处理中心软件程序通过监测两个按键电平状态的变化，进行调整开关机及风机档位、工作模式。
进一步的，显示模块，用于接受MCU处理中心软件程序指令产生声音和震动提示。
进一步的，显示模块在开机后根据MCU处理中心软件程序控制指示当前档位、模式、电量等信息，当出现电量低、风机故障、管路堵塞、过滤膜使用超时等有对应的灯光闪烁。
进一步的，MCU处理中心上的软件程序调节风机驱动参数保证正压防护装置送风量的稳定，如果当前风机功率低于设定的阈值，MCU处理中心软件程序判断出医用正压防护送风装置的出风管路发生堵塞，或当前风机功率高于设定的阈值，MCU处理中心软件程序判断出医用正压防护送风装置的出风管路与防护装置或者防护服脱落或风机出现堵转故障时，MCU处理中心软件程序控制显示模块模式位置的红色LED指示灯会不断闪烁，提示周围使用者注意此医用正压防护送风装置发生故障，同时控制提示模块的蜂鸣器和震动马达进行声音震动提示。
进一步的，包括安装在送风装置的过滤膜上的存储模块中，存储模块中的存储芯片选用RFID、NFC、EE-PROM的一种或多种。
一种医用正压防护装置控制系统控制方法，包括以下步骤：
（1）按下按键模块的开机按键，锂电池模块给稳压电路模块供电，经过稳压电路模块给风机整体供电保持开机状态，此时MCU处理中心的软件程序开始工作；
（2）MCU处理中心的软件程序开始检测按键模块的电平变化，控制按键模块并驱动电机驱动模块启动风机工作，同时以100Hz的频率监控信号采集模块；
（3）信号采集模块将采集到的风机转速、电机驱动模块电流、锂电池模块电压数据传输至MCU处理中心的软件程序；
（4）MCU处理中心的软件程序根据按键模块的电平变化、信号采集模块传输的数据分析并根据设定阈值调节驱动参数保证医用正压防护装置控制系统始处于安全参数内。
进一步的，所述设定阈值为6.7w-12w。
如附图所示：按下按键模块的开关机按键，锂电池模块给稳压电路模块供电，经过稳压电路模块给风机以外的模块供电，此时MCU处理中心软件程序开始工作，保持开机状态，松开按键模块，MCU处理中心控制电机驱动模块启动风机工作，并实时通过信号采集模块监控风机的转速、电机驱动模块的电流、锂电池模块的电压是否发生变化；MCU处理中心根据按键模块的触发状态及锂电池模块的电压等驱动显示模块显示风机当前的电量、工作模式、档位等信息，医用正压防护送风装置开始工作。
MCU处理中心软件程序监测风机转速、锂电池电压与工作电流，锂电池电压发生变化：包含电压升高、电压降低。软件程序检测到电压升高导致风机转速高与阈值（阈值为：防护服模式1：低档转速：19000RPM，中档：22000RPM，高档:25000RPM；防护头罩模式2：低档：24000RPM,中档：25000RPM，高档：26500RPM，转速偏差±500RPM。其中，转速只做参考，具体转速要根据实际情况进行设定），软件程序每20ms增加PWM占空比控制电机驱动，当风机转速差值大于1000r/min，PWM占空比增加量较大，实现快速调节，当风机转速差值小于400r/min，PWM占空比增加量较小，防止风机转速低于设定阈值。调节的同时以100Hz的频率采集风机转速，此时风机实时转速不断逼近设定转速，通过调节PWM占空比补偿电压变化导致风机的转速变化量，实现风机转速稳定在设定的范围内，保证医用正压防护送风装置送风量的稳定性。软件程序检测到电压降低导致转速降低时，调节方法与电压升高相同。
本实施例的进一步改进之处在于，为保证医用正压防护送风装置的安全性，MCU处理中心软件程序监测电机驱动电流、风机转速、锂电池电压，转速在设定范围时MCU处理中心软件程序根据电机驱动电流和锂电池电压计算出风机的功率与设定阈值（每个档位的阈值是经过大量测试确认的其中防护服模式三个档位阈值为：6.7w，8.0w，11w；防护头罩模式三个档位阈值：6.9w，8.5w，12w）循环比较，如果当前风机功率低于设定的阈值，MCU处理中心软件程序判断出医用正压防护送风装置的出风管路发生堵塞；如果当前风机功率高于设定的阈值，MCU处理中心软件程序判断送风管路与防护装置或者防护服脱落或风机出现堵转出现故障，MCU处理中心软件程序控制显示模块模式位置的红色LED指示灯闪烁，提示周围使用者及同伴注意此医用正压防护送风装置发生故障，同时控制提示模块的蜂鸣器和震动马达进行声音震动提示，进一步提高使用产品的安全性。
本实施例的进一步改进之处在于，为保证医用正压防护送风装置的安全性，送风装置过滤膜上安装有存储芯片，存储芯片与MCU处理中心通过有线或无线传输的方式进行数据传输。该芯片可存储多种数据：如过滤膜的工作时间、生产过程信息、过滤膜唯一识别ID等。
在工作过程中MCU处理中心软件程序通过读取过滤膜上的ID信息判断过滤膜是否为正平，读取生产信息判断过滤膜是否过期，读取时间信息判断过滤膜是否需要更换。关机时可以自动将工作时间更新到存储芯片，同时更新过滤膜的使用时间存储到芯片中，工作过程MCU处理中心软件程序记录并判断过滤膜的工作时间是否达到设定时间。如果工作时间达到设定时间，软件程序通过声光提示使用者进行及时更换，保证过滤膜安全有效。若读取唯一识别ID信息甄别为非配套产品、读取生产过程信息判断产品过期、读取工作时间信息判断总工作时间超时，MCU处理中心软件程序会直接指令停止送风装置的工作，并进行声光报警。
本实施例的进一步改进之处在于，MCU处理中心软件程序监测到锂电池电压低于设定值13.3V时，MCU处理中心软件程序控制显示模块电量LED指示灯闪烁，同时控制提示模块的蜂鸣器和震动马达进行声音震动提示。故障和低电量声光震动三种同时提示使用者及时发现医用正压防护送风装置发生故障，做好安全防护措施。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。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过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种医用正压防护装置控制系统，其特征在于，包括风机模块、锂电池模块、电机驱动模块、信号采集模块、MCU处理中心、按键模块、显示模块、提示模块，MCU处理中心上设有软件程序；
锂电池模块分别与上述的电机驱动模块、信号采集模块、风机模块连接，为电机驱动供电；
按键与MCU处理中心连接，用于人机交互使用；
电机驱动用于接收软件程序指令并完成指令；
软件程序通过信号采集模块收集数据、分析，监控医用正压防护装置，通过提示模块提示，显示模块显示。
2.根据权利要求1所述的医用正压防护装置控制系统，其特征在于，还包括用于存储正压防护装置过滤膜数据的存储模块。
3.根据权利要求2所述的医用正压防护装置控制系统，其特征在于，所述存储模块传输数据至所述MCU处理中心的软件程序。
4.根据权利要求2所述的医用正压防护装置控制系统，其特征在于，所述存储模块为RFID、NFC、EE-PROM中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的医用正压防护装置控制系统，其特征在于，所述按键模块设有两个功能按键，分别用于实现开关、换挡及工作模式切换。
6.根据权利要求1所述的医用正压防护装置控制系统，其特征在于，所述 MCU处理中心上的软件程序调节风机驱动参数保证正压防护装置送风量的稳定。
7.一种医用正压防护装置控制系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按下按键模块的开机按键，锂电池模块给稳压电路模块供电，经过稳压电路模块给风机整体供电保持开机状态，此时MCU处理中心的软件程序开始工作，
（2）MCU处理中心的软件程序开始检测按键模块的电平变化，控制按键模块并驱动电机驱动模块启动风机工作，同时以100Hz的频率监控信号采集模块；
（3）信号采集模块将采集到的风机转速、电机驱动模块电流、锂电池模块电压数据传输至MCU处理中心的软件程序；
（4）MCU处理中心的软件程序根据按键模块的电平变化、信号采集模块传输的数据分析并根据设定阈值调节驱动参数保证医用正压防护装置控制系统处于安全参数内。
8.根据权利要求7所述的医用正压防护装置控制系统控制方法，其特征在于，所述设定阈值为6.7w-12w。
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