CN204761731U - 血液滤过机直流加热控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了血液滤过机直流加热控制电路，包括：MCU控制器、继电器控制电路、加热驱动电路、信号反馈电路和加热棒；MCU控制器信号控制端连接继电器控制电路信号接收端，所述继电器控制电路信号输出端连接加热驱动电路信号接收端，所述加热驱动电路信号传输端连接信号反馈电路信号传输端，所述加热驱动电路信号输出端连接加热棒信号控制端。本实用新型直流加热装置跟交流加热相比较而言，电路原理更加简单，两个加热棒两级加热是可以分开控制。

Description

血液滤过机直流加热控制电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路控制领域，尤其涉及一种血液滤过机直流加热控制电路。

背景技术

在血液透析及血液滤过机中，需要将患者的血液引出，经过透析器与透析液进行离子交换，排出患者体内多余的水分和毒素。由于血液与透析液在透析器中接触，为了保证血液的正常温度，因此要将透析液加热到与血液差不多的温度，以保证患者的正常体温。该直流加热装置就是用于对配置透析液的反渗水进行加热的装置，该装置在血液滤过机中有着至关重要的作用。这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种血液滤过机直流加热控制电路。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种血液滤过机直流加热控制电路，其关键在于，包括：MCU控制器、继电器控制电路、加热驱动电路、信号反馈电路和加热棒；

MCU控制器信号控制端连接继电器控制电路信号接收端，所述继电器控制电路信号输出端连接加热驱动电路信号接收端，所述加热驱动电路信号传输端连接信号反馈电路信号传输端，所述加热驱动电路信号输出端连接加热棒信号控制端。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述继电器控制电路包括：继电器、第一光电耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一晶体管、第一二极管；

MCU控制器信号传输端连接第一光电耦合器第二信号传输端，所述第一光电耦合器第一信号传输端连接第二电阻第一端，所述第二电阻第二端连接电源端，所述第一光电耦合器第三信号传输端接地，所述第一光电耦合器第四信号传输端分别连接第一电阻第一端和第三电阻第一端，所述第一电阻第二端连接电源端，所述第三电阻第二端分别连接第四电阻第一端和第一晶体管基极，所述第四电阻第二端接地，所述第一晶体管发射极接地，所述第一晶体管集电极分别连接第二二极管正极和继电器，所述第一二极管负极接地。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述加热驱动电路包括：第一整流桥、第六电容、第七电容、第八电容、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十七电阻、第四场效应管、第五晶体管、第三二极管、隔离栅双极性晶体管驱动芯片；

PWM脉冲信号端连接第十三电阻第一端，所述第十三电阻第二端分别连接第十七电阻第一端和第五晶体管基极，所述第十七电阻第二端连接第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端连接第五晶体管发射极，所述第五晶体管集电极连接隔离栅双极性晶体管驱动芯片的信号输入端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片的信号输入端还连接MCU控制器信号传输端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片集电极电压监视端连接第三二极管正极，所述第三二极管负极分别连接加热棒和第四场效应管源极，所述第四场效应管漏极接地，所述第四场效应管栅极分别连接第十电阻第一端和第十二电阻第一端，所述第十电阻第二端连接隔离栅双极性晶体管驱动芯片的驱动输出端，所述第十二电阻第二端接地，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片反向偏置端连接第七电容第一端，所述第七电容第二端连接所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片电源端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片电源端连接第八电容第一端，所述第八电容第二端接地，所述加热棒还连接第六电容第一端，所述第六电容第二端接地，所述第六电容第一端还连接第一整流桥直流电源输出端，所述第一整流桥输入端连接220V电源。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述电源供电电路包括：第一变压器、第二整流桥、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第二十一电阻、第二十二电阻、稳压器；

所述第一变压器输入端连接220V电源，所述第一变压器输出端连接第二整流桥输入端，所述第二整流桥输出端连接第十三电容第一端和第十三电容第二端，所述第十三电容第一端连接第十四电容第一端。所述第十三电容第二端连接第十四电容第二端，所述第十四电容第一端连接第十二电容第一端。所述第十四电容第二端连接第十二电容第二端，所述第十二电容第一端连接稳压器输入端，所述第十二电容第二端连接第二十二电阻第一端，所述第二十二电阻第二端分别连接第二十一电阻第一端和稳压器，所述第二十一电阻第二端分别连接稳压器输出端和第十一电容第一端，所述第十一电容第二端连接第二十二电阻第一端。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述信号反馈电路包括：第十四电阻、第十五电阻、第九电容、第一发光二极管、第二光电耦合器；

所述第十五电阻第一端连接加热棒，第十五电阻第二端分别连接第九电容第一端和第一发光二极管正极，所述第九电容第二端连接加热棒，所述第一发光二极管负极连接第二光电耦合器第一信号传输端，所述第二光电耦合器第四信号传输端连接第十四电阻第一端，所述第十四电阻第二端。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述光电耦合器为PS2701-1。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述整流器为KBPC5010。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片为EXB850。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

该直流加热装置跟交流加热相比较而言，电路原理更加简单，两个加热棒两级加热是可以分开控制的；该加热装置具有自检及防干烧功能，使用方便简单。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是本实用新型血液滤过机直流加热控制电路示意图；

图2是本实用新型血液滤过机直流加热控制电路功能示意图；

图3是本实用新型血液滤过机直流加热控制电路示意图；

图4是本实用新型血液滤过机直流加热控制电路继电器控制电路图；

图5是本实用新型血液滤过机直流加热控制电路加热驱动电路图；

图6是本实用新型血液滤过机直流加热控制电路电源供电电路图；

图7是本实用新型血液滤过机直流加热控制电路信号反馈电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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，本实用新型提供了一种血液滤过机直流加热控制电路，其关键在于，包括：MCU控制器、继电器控制电路、加热驱动电路、信号反馈电路和加热棒；

MCU控制器信号控制端连接继电器控制电路信号接收端，所述继电器控制电路信号输出端连接加热驱动电路信号接收端，所述加热驱动电路信号传输端连接信号反馈电路信号传输端，所述加热驱动电路信号输出端连接加热棒信号控制端。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述继电器控制电路包括：继电器、第一光电耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一晶体管、第一二极管；

MCU控制器信号传输端连接第一光电耦合器第二信号传输端，所述第一光电耦合器第一信号传输端连接第二电阻第一端，所述第二电阻第二端连接电源端，所述第一光电耦合器第三信号传输端接地，所述第一光电耦合器第四信号传输端分别连接第一电阻第一端和第三电阻第一端，所述第一电阻第二端连接电源端，所述第三电阻第二端分别连接第四电阻第一端和第一晶体管基极，所述第四电阻第二端接地，所述第一晶体管发射极接地，所述第一晶体管集电极分别连接第二二极管正极和继电器，所述第一二极管负极接地。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述加热驱动电路包括：第一整流桥、第六电容、第七电容、第八电容、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十七电阻、第四场效应管、第五晶体管、第三二极管、隔离栅双极性晶体管驱动芯片；

PWM脉冲信号端连接第十三电阻第一端，所述第十三电阻第二端分别连接第十七电阻第一端和第五晶体管基极，所述第十七电阻第二端连接第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端连接第五晶体管发射极，所述第五晶体管集电极连接隔离栅双极性晶体管驱动芯片的信号输入端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片的信号输入端还连接MCU控制器信号传输端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片集电极电压监视端连接第三二极管正极，所述第三二极管负极分别连接加热棒和第四场效应管源极，所述第四场效应管漏极接地，所述第四场效应管栅极分别连接第十电阻第一端和第十二电阻第一端，所述第十电阻第二端连接隔离栅双极性晶体管驱动芯片的驱动输出端，所述第十二电阻第二端接地，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片反向偏置端连接第七电容第一端，所述第七电容第二端连接所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片电源端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片电源端连接第八电容第一端，所述第八电容第二端接地，所述加热棒还连接第六电容第一端，所述第六电容第二端接地，所述第六电容第一端还连接第一整流桥直流电源输出端，所述第一整流桥输入端连接220V电源。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述电源供电电路包括：第一变压器、第二整流桥、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第二十一电阻、第二十二电阻、稳压器；

所述第一变压器输入端连接220V电源，所述第一变压器输出端连接第二整流桥输入端，所述第二整流桥输出端连接第十三电容第一端和第十三电容第二端，所述第十三电容第一端连接第十四电容第一端。所述第十三电容第二端连接第十四电容第二端，所述第十四电容第一端连接第十二电容第一端。所述第十四电容第二端连接第十二电容第二端，所述第十二电容第一端连接稳压器输入端，所述第十二电容第二端连接第二十二电阻第一端，所述第二十二电阻第二端分别连接第二十一电阻第一端和稳压器，所述第二十一电阻第二端分别连接稳压器输出端和第十一电容第一端，所述第十一电容第二端连接第二十二电阻第一端。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述信号反馈电路包括：第十四电阻、第十五电阻、第九电容、第一发光二极管、第二光电耦合器；

所述第十五电阻第一端连接加热棒，第十五电阻第二端分别连接第九电容第一端和第一发光二极管正极，所述第九电容第二端连接加热棒，所述第一发光二极管负极连接第二光电耦合器第一信号传输端，所述第二光电耦合器第四信号传输端连接第十四电阻第一端，所述第十四电阻第二端。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述光电耦合器为PS2701-1。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述整流器为KBPC5010。

所述的血液滤过机直流加热控制电路，优选的，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片为EXB850。

血液滤过机直流加热装置的电路原理框图如图2所示，该装置采用两级加热的方式，两路信号分别控制两根加热棒。首先将220V的交流信号经过整流滤波后变成直流电压，然后MCU输出PWM信号通过驱动电路来控制大功率MOSFET的开关，从而控制加热棒两端电压的通断，使加热棒以不同的功率进行加热，由此达到对加热进行实时控制的目的。

该加热装置的结构示意图如图3所示，血液滤过机所需要的反渗水从进水口流入，然后流经加热棒1和加热棒2，经过温度传感器，经过加热后的水再流到后面进行透析液的配制。我们的目的是将反渗水的温度加热到37度左右，该装置通过一个MCU实时检测温度传感器测量到的反渗水温度，然后通过相关的算法输出PWM信号来控制加热棒的加热功率，MCU经过不断的测量和计算，最终使温度保持在37度左右，达到一个稳定的状态。

1、继电器控制电路

如图4所示，该装置中MCU通过信号JDQ来控制继电器K1的通断，从而控制交流220V电压的通断，需要加热是就将继电器闭合，否则则将继电器断开。图中U2的作用是将220v强电和MCU端的弱电隔离开，以免强电损坏MCU。

2、加热棒驱动电路

如图5所示，该部分是将交流220V经整流桥VB2和滤波电容C6后变为直流电压，加在加热棒的两端，图中Q4是大功率MOSFET，用来控制加热棒两端直流电压的通断，U4是专用的MOSFET驱动芯片，该芯片带有过流保护功能，当流过MOS管的电流过大时，芯片会将输出信号变为低电平，将MOS管关断，有效保护MOS管不被烧坏。如图中所示，当PWM控制信号为高电平时，驱动芯片会输出-5V的控制电压，能够使MOS管完全关断，当PWM信号为低电平时，驱动芯片输出+15V的控制电压，使MOS管处于完全导通状态。

3、电源供电电路

如图6所示，该部分是将交流220V经变压器T1变为交流24V电压，然后经整流和滤波变为直流电压，再经过三端稳压芯片LM317，最终输出20V的直流电压，该电压用于MOS管驱动芯片的供电电源。

4、信号反馈电路

如图7所示，该部分是信号检测电路，用于检测整个电路是否正常工作，该电路是将发光二极管和光耦与加热棒并联在一起，当MCU控制继电器打开，并且有PWM信号控制MOS管打开时，加热棒两端就会有电压，此时发光二极管就会亮，同时光耦的输出端会变为低电平；反之，当加热棒两端没有电压时，发光二极管不亮，同时光耦输出会变为高电平。MCU通过检测光耦输出的信号，就可以判断该加热驱动电路的功能是否正常，从而有效提高整个加热装置的可靠性。

5、加热棒防干烧功能

该部分是为了防止加热装置中没有水流过时，加热棒发生干烧，容易把加热棒烧坏。如图6中所示，在加热装置的金属外壳上安装了一个温度开关，当发生干烧的情况时，加热棒的温度会迅速的升高，当温度升高到120度时，温度开关会立即断开，MCU检测到温度开关断开时，会立即控制继电器将220V的电源断开，从而保护加热棒不会被烧坏。

1、该直流加热装置跟交流加热相比较而言，电路原理更加简单，省去了交流同步控制的问题，在控制上也变得更加简单灵活，不用与50Hz的交流信号进行同步，PWM控制信号的频率可以随意更改，控制效果也有明显提高。

2、该装置采用两级加热，使用了两根加热棒，这样的好处是两级加热是可以分开控制的，若在正常使用过程中，其中一级加热出现了问题，可以立即切换到另外一级加热继续使用，保证此次的治疗能够顺利的完成；

3、该装置采用直通加热，水持续流过加热棒直接加热，而不像以前先要将水装入一个很大的水箱再进行加热，加热后再流向后面，这样从开始加热到热水流到透析器里就需要很长的时间，而采用直通加热，水是一直流通着的，这样热水流到透析器的时间就很短，这样加热的惯性就很小，因此加热控制的时间也就会缩短，控制效果也会明显提高。

4、该加热装置具有自检及防干烧功能，MCU能对整个加热控制电路进行检测，保证加热的可靠性；防干烧功能能及时有效的保护加热棒，防止加热棒及其他装置被烧坏。

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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种血液滤过机直流加热控制电路，其特征在于，包括：MCU控制器、继电器控制电路、加热驱动电路、信号反馈电路和加热棒；

MCU控制器信号控制端连接继电器控制电路信号接收端，所述继电器控制电路信号输出端连接加热驱动电路信号接收端，所述加热驱动电路信号传输端连接信号反馈电路信号传输端，所述加热驱动电路信号输出端连接加热棒信号控制端。

2.根据权利要求1所述的血液滤过机直流加热控制电路，其特征在于，所述继电器控制电路包括：继电器、第一光电耦合器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一晶体管、第一二极管；

MCU控制器信号传输端连接第一光电耦合器第二信号传输端，所述第一光电耦合器第一信号传输端连接第二电阻第一端，所述第二电阻第二端连接电源端，所述第一光电耦合器第三信号传输端接地，所述第一光电耦合器第四信号传输端分别连接第一电阻第一端和第三电阻第一端，所述第一电阻第二端连接电源端，所述第三电阻第二端分别连接第四电阻第一端和第一晶体管基极，所述第四电阻第二端接地，所述第一晶体管发射极接地，所述第一晶体管集电极分别连接第二二极管正极和继电器，所述第一二极管负极接地。

3.根据权利要求1所述的血液滤过机直流加热控制电路，其特征在于，所述加热驱动电路包括：第一整流桥、第六电容、第七电容、第八电容、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十七电阻、第四场效应管、第五晶体管、第三二极管、隔离栅双极性晶体管驱动芯片；

PWM脉冲信号端连接第十三电阻第一端，所述第十三电阻第二端分别连接第十七电阻第一端和第五晶体管基极，所述第十七电阻第二端连接第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端连接第五晶体管发射极，所述第五晶体管集电极连接隔离栅双极性晶体管驱动芯片的信号输入端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片的信号输入端还连接MCU控制器信号传输端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片集电极电压监视端连接第三二极管正极，所述第三二极管负极分别连接加热棒和第四场效应管源极，所述第四场效应管漏极接地，所述第四场效应管栅极分别连接第十电阻第一端和第十二电阻第一端，所述第十电阻第二端连接隔离栅双极性晶体管驱动芯片的驱动输出端，所述第十二电阻第二端接地，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片反向偏置端连接第七电容第一端，所述第七电容第二端连接所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片电源端，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片电源端连接第八电容第一端，所述第八电容第二端接地，所述加热棒还连接第六电容第一端，所述第六电容第二端接地，所述第六电容第一端还连接第一整流桥直流电源输出端，所述第一整流桥输入端连接220V电源。

4.根据权利要求1所述的血液滤过机直流加热控制电路，其特征在于，还包括：电源供电电路；所述电源供电电路包括，第一变压器、第二整流桥、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第二十一电阻、第二十二电阻、稳压器；

所述第一变压器输入端连接220V电源，所述第一变压器输出端连接第二整流桥输入端，所述第二整流桥输出端连接第十三电容第一端和第十三电容第二端，所述第十三电容第一端连接第十四电容第一端，所述第十三电容第二端连接第十四电容第二端，所述第十四电容第一端连接第十二电容第一端，所述第十四电容第二端连接第十二电容第二端，所述第十二电容第一端连接稳压器输入端，所述第十二电容第二端连接第二十二电阻第一端，所述第二十二电阻第二端分别连接第二十一电阻第一端和稳压器，所述第二十一电阻第二端分别连接稳压器输出端和第十一电容第一端，所述第十一电容第二端连接第二十二电阻第一端。

5.根据权利要求1所述的血液滤过机直流加热控制电路，其特征在于，所述信号反馈电路包括：第十四电阻、第十五电阻、第九电容、第一发光二极管、第二光电耦合器；

所述第十五电阻第一端连接加热棒，第十五电阻第二端分别连接第九电容第一端和第一发光二极管正极，所述第九电容第二端连接加热棒，所述第一发光二极管负极连接第二光电耦合器第一信号传输端，所述第二光电耦合器第四信号传输端连接第十四电阻第一端，所述第十四电阻第二端。

6.根据权利要求2或5所述的血液滤过机直流加热控制电路，其特征在于，所述光电耦合器为PS2701-1。

7.根据权利要求3或4所述的血液滤过机直流加热控制电路，其特征在于，所述整流器为KBPC5010。

8.根据权利要求3所述的血液滤过机直流加热控制电路，其特征在于，所述隔离栅双极性晶体管驱动芯片为EXB850。