CN206479257U

CN206479257U - 加热装置的温度监控系统

Info

Publication number: CN206479257U
Application number: CN201621477136.2U
Authority: CN
Inventors: 齐丹; 易萍虎; 庄志
Original assignee: Beijing Ka Yip Yee Medical Polytron Technologies Inc
Current assignee: Beijing Ka Yip Yee Medical Polytron Technologies Inc; BMC Medical Co Ltd
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2017-09-08
Anticipated expiration: 2026-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种加热装置的温度监控系统，应用于呼吸机，包括：驱动模块，用于为所述加热装置供电；发热模块，电连接于所述驱动模块，用于发热；检测模块，电连接于所述发热模块，用于检测所述发热模块的电路信号；控制模块，电连接于所述检测模块和所述驱动模块，用于根据所述电路信号输出控制信号，并利用所述控制信号控制驱动模块的输出功率。采用本实用新型提供的加热装置的温度监控系统，可以通过测量发热模块的阻值的变化，实现对加热装置的温度的动态监控。

Description

加热装置的温度监控系统

技术领域

本实用新型涉及呼吸机领域，具体地涉及一种加热装置的温度监控系统。

背景技术

临床上通常采用呼吸机来辅助患者进行呼吸，而呼吸机所通入的呼吸气体通常是干冷的，无法满足人体正常的生理需求，因此，为了满足患者正常的生理需求，现有技术通常对呼吸机通入的呼吸气体进行加温加湿处理。湿化后的空气增加了水的含量，可以减少干燥空气对鼻腔造成的副作用，但若在传输过程中常常存在由于管体的低温使湿化空气冷凝，不仅没有起到湿化空气的作用，还可能因为冷凝水被患者吸入对其身体健康造成额外损害。上述问题的解决有赖于实时快速对加热装置温度进行检测的技术方案的完善。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术中无法实时快速对加热装置的温度进行检测的问题，提出一种加热管路的温度监控系统，包括：驱动模块，为所述加热装置供电；发热模块，电连接于所述驱动模块；检测模块，电连接于所述发热模块，检测所述发热模块的电路信号；控制模块，电连接于所述检测模块和所述驱动模块，接收所述电路信号并输出控制信号，利用所述控制信号控制驱动模块的输出功率。

可选地，所述驱动模块与所述发热模块形成驱动回路，由所述驱动模块为发热模块供电，驱动所述发热模块发热；所述驱动模块、所述检测模块以及所述控制模块形成反馈回路，由所述控制模块根据所述检测模块检测到的电路信号控制驱动模块改变输出功率，使得所述加热装置的当前温度稳定在最高预设温度报警值与最低预设温度报警值之间；以及，所述检测模块与所述发热模块形成测量回路，由所述检测模块检测发热模块的电路信号。

可选地，所述控制模块包括：处理子模块，根据所述电路信号计算出发热模块的当前阻值，并根据所述当前阻值计算出加热装置的当前温度。

可选地，所述处理子模块包括：

其中，T_c为所述加热装置的当前温度；K为温度值；R_K为K摄氏度下所述发热模块的阻值；K₁为在K摄氏度下计算所述加热装置的当前温度的计算常数；所述公式用于根据所述当前阻值计算加热装置的当前温度。

可选地，所述控制模块还包括：控制信号输出子模块，用于将当前温度与预设温度对比，并依据对比结果输出控制信号。

可选地，所述控制信号包括：

第一控制信号，所述当前温度处于最高预设温度报警值与最低预设温度报警值之间时，所述第一控制信号控制所述驱动模块维持当前输出功率，使加热装置的温度继续维持在最高预设温度报警值与最低预设温度报警值之间；

第二控制信号，所述当前温度高于所述加热装置的预设温度，且当前温度超出最高预设温度报警值时，所述第二控制信号控制所述驱动模块降低输出功率，直到加热装置的温度降低至最高预设温度报警值与最低预设温度报警值之间；

第三控制信号，所述当前温度低于所述加热装置的预设温度，且当前温度低于最低预设温度报警值时，所述第三控制信号控制所述驱动模块提高输出功率，直到加热装置的温度升高至最高预设温度报警值与最低预设温度报警值之间。

可选地，所述驱动模块包括恒定电流源，所述检测模块包括电压检测模块，所述控制模块利用所述电压检测模块检测所述发热模块两端的当前电压，并根据所述当前电压计算出所述发热模块的当前阻值。

可选地，所述驱动模块包括：用于分压的电流采样电阻，所述电流采样电阻电连接于所述发热模块；所述处理子模块包括下述公式：

其中，R_c为所述发热模块的当前阻值，V_c为所述发热模块与所述采样电阻串联后两端的当前电压，I_c为通过所述发热模块的当前电流，R_s为所述电流采样电阻的阻值；所述公式用于计算所述发热模块的当前阻值。

可选地，所述电流采样电阻包括第一电流采样电阻及第二电流采样电阻，所述第一电流采样电阻与第二电流采样电阻并联，所述处理子模块包括下述公式：

其中，R₁为所述第一电流采样电阻的阻值，R₂为所述第二电流采样电阻的阻值；所述公式用于计算电流采样电阻的等效阻值R_s。

可选地，所述驱动模块还包括实现恒定电流驱动的金属-氧化物半导体场效应晶体管。

根据技术方案可以看出，本实用新型提供的加热装置的温度监控系统，具有以下优点：

能够避免使用温度传感器，电路设计可以避免使用额外的温度检测模块，直接根据检测到的电路信号通过电流、电压和电阻之间的关系获得加热装置的发热模块的当前阻值，再根据温度计算公式，计算得到加热装置的当前温度，并根据当前温度比对加热装置的温度预设值，动态输出控制信号给可编程调节恒流源以实现对加热过程的动态调节，使得电路布局简单，从而降低生成成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一提供的加热装置的温度监控系统的装置连接的示意图；

图2是实施例二提供的加热装置的温度监控系统的装置电路图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例一

本实用新型实施例公开了一种加热装置的温度监控系统。参照图1，示出了本实用新型实施例提供的一种加热装置的温度监控系统的连接示意图，该系统包括驱动模块1，发热模块2，检测模块3以及控制模块4。

其中，驱动模块1为所述加热装置供电，例如可以采用电压源或电流源；发热模块2例如可以采用线型电阻，其具体设置方式不限；检测模块3电连接于所述发热模块，检测所述发热模块的电路信号，对于不同的驱动模块形式，检测模块例如可以包括电压检测模块或电流检测模块，所检测到的信号对应地可以为发热模块流过的当前电流或者负载的当前电压；控制模块4电连接于所述检测模块和所述驱动模块，接收所述电路信号(即当前电流或当前电压)并输出控制信号，利用所述控制信号控制驱动模块的输出功率。

其中，驱动模块1与发热模块2形成驱动回路，由驱动模块为发热模块供电，驱动发热模块发热；驱动模块1与检测模块3以及控制模块4形成反馈回路，由控制模块根据检测模块检测到的电路信号控制驱动模块改变输出功率，使得加热装置的当前温度稳定在最高预设温度报警值与最低预设温度报警值之间时；此外，检测模块3与发热模块2形成测量回路，由检测模块检测发热模块的当前的电路信号。

可选地，控制模块包括处理子模块，处理子模块根据所述电路信号计算出发热模块的当前阻值，并根据所述当前阻值计算出加热装置的当前温度。

具体地，利用检测模块检测到的电路信号(即当前电流或当前电压)，可以根据欧姆定律计算出发热模块两端的当前阻值。

进一步地，利用当前阻值可以通过温度计算公式计算出加热装置的当前温度：

其中，T_c为所述加热装置的当前温度；K为温度值；R_K为K摄氏度下所述发热模块的阻值；K₁为在K摄氏度下计算所述加热装置的当前温度的计算常数。

可选地，控制模块还包括控制信号输出子模块，将当前温度与预设温度对比，并依据对比结果输出控制信号。

进一步地，所述控制信号包括：

具体地，所述最高预设温度报警值以及最低预设温度报警值由控制模块依据据实际应用的需要来确定。

采用本实用新型提供的加热装置的温度监控系统，可以通过测量发热模块的阻值的变化，实现对加热装置的温度的动态监控，具有以下优点：

首先，还能够避免使用温度传感器，电路设计可以避免使用额外的温度检测模块，直接根据检测到的电路信号通过电流、电压和电阻之间的关系获得加热装置的发热模块的当前阻值，再根据温度计算公式，计算得到加热装置的当前温度，并根据当前温度比对加热装置的温度预设值，动态输出控制信号给可编程调节恒流源以实现对加热过程的动态调节，使得电路布局简单，从而降低生成成本；

其次，驱动模块与发热模块形成驱动回路，由驱动模块为发热模块供电，驱动发热模块发热；驱动模块与检测模块以及控制模块形成反馈回路，由控制模块根据检测模块检测到的电路信号控制驱动模块改变输出功率，使得加热装置的当前温度稳定在最高预设温度报警值与最低预设温度报警值之间时；能够在加热的过程中实现对加热装置的温度的在线测量，无需中断加热过程，更加便捷、省时；

最后，本发明实施例提供的加热装置的温度检测的方法，得到的测量结果还能够解决现有局部测温技术的测量数据精确度与可靠性低的问题。

实施例二

本实用新型实施例二公开了另一种加热装置的温度监控系统。参照图2，本实施例提供的加热装置的温度监控系统同实施例一相同，也包括驱动模块1，发热模块2，检测模块3以及控制模块4。

进一步地，所述驱动模块包括用于分压的电流采样电阻5，所述电流采样电阻电连接于所述发热模块，所述处理子模块包括下述公式：

进一步地，所述电流采样电阻包括第一电流采样电阻及第二电流采样电阻，所述第一电流采样电阻与第二电流采样电阻并联，所述处理子模块包括下述公式：

进一步地，所述驱动模块还包括实现恒定电流驱动的金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。具体地，所述MOSFET管包括Q3及周边器件可以实现恒流驱动。

结合图2所示的电路图所示，本实施例提供的加热装置的温度监控系统的具体实现如下：

驱动模块用于给加热装置供电，检测模块检测R283两端的电压，并将该电压信号发送给控制模块，控制模块中的处理子模块处理该电压信号并作出指令，由控制模块发出包括该指令的控制信号，控制MOSFET管7使驱动回路中的电流保持恒定。

其中，上述利用处理子模块处理电压信号的过程具体地包括以下步骤：

首先，根据检测模块检测到的R283两端的电压V₀，处理子模块利用下述公式可以计算出所述发热模块与所述采样电阻串联后两端的当前电压V_c：

其中，R₃为分压电阻R283的阻值，R₄为分压电阻R285的阻值。检测模块检测的电压输入到处理子模块中，分压电阻R283及R285的分压作用可以保证输入处理子模块的电压不超过处理子模块的最大耐压值。需要注意的是，上述分压电阻可以采用单独一个电阻，也可以采用多个电阻，具体布置方式不限于本实用新型实施例所述的两个电阻串联。然后，由欧姆定律可以计算出发热模块的当前阻值R_c：

其中，I_c为通过所述发热模块的当前电流，当驱动模块为恒定电流源时，I_c可以直接读出；R_s为所述电流采样电阻的阻值。对于本实用新型实施例，电流采样电阻包括第一电流采样电阻R274和第二电流采样电阻R274，此时电流采样电阻的阻值等效为：

其中，R₁为所述第一电流采样电阻的阻值，R₂为所述第二电流采样电阻的阻值。值得注意的是，电流采样电阻可以采用单独一个电阻，也可以再并联多个电阻，具体布置方式不限于本实用新型实施例所述的两个电阻并联，相应地，采用电阻的等效阻值R_S的计算也应该根据电阻数目以及连接方式的不同而具体情况具体考虑。

接下来，根据发热模块的当前阻值Rc以及电阻与温度的关系可以进一步计算出加热装置的当前温度T_c：

其中，K为温度值；R_K为K摄氏度下所述发热模块的阻值；K₁为在K摄氏度下计算所述加热装置的当前温度T_c的计算常数。可选地，K例如可以采用20摄氏度，相对应的温度计算常数K₁为254.5。此时，当前温度T_c的计算公式的具体表现形式如下：

通过上述步骤，本实用新型实施例提供的加热装置的温度监控系统就可以在不外接温度传感器的前提下实现对加热装置温度的检测。

接下来，根据检测到的发热模块的温度，通过与预设温度对比，并依据对比结果输出控制信号实现对发热模块的温度的动态监控。具体实施步骤参见实施例一，此处不再赘述。

由此可见，除实施例一提到的优点外，本实用新型实施例还具有以下优点：

控制模块可以控制MOSFET管实现恒定电流驱动，一方面可以使流经发热模块的电流恒定，从而简化电路计算；另一方面，更重要的是，相比于恒压源，采用恒定电流源可以保证当发热模块出现短路时，由于恒流限制，电流值不会上升到很大从而避免对电路造成危害，而前者在发热模块出现短路时，电阻会突然减小，导致电流瞬间增大，可能对电路造成损害，存在很大安全隐患。

附图中的流程图和框图显示了根据本实用新型的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“第一”以及“第二”等指示的顺序、方位或者位置关系为人为定义的顺序或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或使描述更加清晰有条理，而不是指示或者暗示所指的结构或部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。

还需要说明的是，在本文中，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。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实用新型的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种加热装置的温度监控系统，应用于呼吸机，其特征在于，包括：

驱动模块，为所述加热装置供电；

发热模块，电连接于所述驱动模块；

检测模块，电连接于所述发热模块，所述检测模块检测所述发热模块的电路信号；

控制模块，电连接于所述检测模块和所述驱动模块，所述控制模块接收所述电路信号并输出控制信号，利用所述控制信号控制驱动模块的输出功率。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述驱动模块与所述发热模块形成驱动回路，由所述驱动模块为发热模块供电，驱动所述发热模块发热；

所述驱动模块、所述检测模块以及所述控制模块形成反馈回路，由所述控制模块根据所述检测模块检测到的电路信号控制驱动模块改变输出功率，使得所述加热装置的当前温度稳定在最高预设温度报警值与最低预设温度报警值之间；以及，

所述检测模块与所述发热模块形成测量回路，由所述检测模块检测发热模块的电路信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括：

处理子模块，所述处理子模块根据所述电路信号计算出发热模块的当前阻值，并根据所述当前阻值计算出加热装置的当前温度。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述处理子模块包括：

其中，T_c为所述加热装置的当前温度；K为温度值；R_K为K摄氏度下所述发热模块的阻值；K₁为在K摄氏度下计算所述加热装置的当前温度的计算常数；

所述公式用于根据所述当前阻值计算加热装置的当前温度。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制模块还包括：

控制信号输出子模块，所述控制信号输出子模块将当前温度与预设温度对比，并依据对比结果输出控制信号。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制信号包括：

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述驱动模块包括恒定电流源，所述检测模块包括电压检测模块，所述控制模块利用所述电压检测模块检测所述发热模块两端的当前电压，并根据所述当前电压计算出所述发热模块的当前阻值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述驱动模块包括：

用于分压的电流采样电阻，所述电流采样电阻电连接于所述发热模块；

所述处理子模块包括下述公式：

其中，R_c为所述发热模块的当前阻值，V_c为所述发热模块与所述采样电阻串联后两端的当前电压，I_c为通过所述发热模块的当前电流，R_s为所述电流采样电阻的阻值；

所述公式用于计算所述发热模块的当前阻值。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电流采样电阻包括第一电流采样电阻及第二电流采样电阻，所述第一电流采样电阻与第二电流采样电阻并联，所述处理子模块包括下述公式：

其中，R₁为所述第一电流采样电阻的阻值，R₂为所述第二电流采样电阻的阻值；

所述公式用于计算电流采样电阻的等效阻值R_s。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述驱动模块还包括实现恒定电流驱动的金属-氧化物半导体场效应晶体管。