CN209759024U - 便携式制氧机控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式制氧机控制电路，包括用于数据处理的数据处理模块、用于检测制氧机内部压力的压力传感器、用于检测人体呼吸的呼吸传感器、驱动模块以及提供电压的电源模块；所述压力传感器和所述呼吸传感器的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的信号输出端连接所述驱动模块的输入端。本实用新型提供的控制电路利用压力传感器和呼吸传感器检测制氧机内部的压力及使用者的呼吸状态，再结合数据处理模块和驱动模块即可实现氧气输出。

Description

便携式制氧机控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种控制电路，尤其是涉及一种便携式制氧控制电路。

背景技术

制氧机是制取氧气的一类机器，它的原理是利用空气分离技术，采用分子筛的吸附性能，通过物理原理，以大排量无油压缩机产生压力，把空气中的氮气与氧气进行分离，最终得到高浓度的氧气。

便携式制氧机便于携带或是转运的制氧机，制氧效果和台式制氧机相同，便携式制氧机是一种结构新颖，使用简单、携带方便，能在战地、事故现场、野外旅行保健及各种不同层次人群需求的便携式制氧机。大致分为穿戴式便携和转运式便携，由电池供电。

便携式制氧机在工作时，需要通过控制电路控制器制氧，以供患者使用，但现有的便携式制氧机的控制电路仅在设定好的时间内控制其制氧，功能单一。

实用新型内容

为了解决现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够根据使用者呼吸状态、制氧机内部压力等情况实现氧气输出的便携式制氧机控制电路。

为实现本实用新型的目的，在此提供的便携式制氧机控制电路包括用于数据处理的数据处理模块、用于检测制氧机内部压力的压力传感器、用于检测人体呼吸的呼吸传感器、驱动模块以及提供电压的电源模块；所述压力传感器和所述呼吸传感器的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的信号输出端连接所述驱动模块的输入端。

进一步的，还包括受所述数据处理模块控制报警的报警模块。

进一步的，所述报警模块为蜂鸣器BZ1，所述蜂鸣器BZ1的电源端接电源，接地端通过开关管Q2接地，所述开关管Q2的控制端通过电阻R13接所述数据处理模块的信号输出端。

进一步的，还包括受所述数据处理模块控制的工作指示模块。

进一步的，所述工作指示模块包括发光二极管D2和发光二极管D3，所述发光二极管D2的阴极接所述数据处理模块的信号输出端，所述发光二极管D2的阳极经电阻R3接电源；所述发光二极管D3的阴极接所述数据处理模块的信号输出端，所述发光二极管D3的阳极经电阻R4接电源。

进一步的，还包括用于控制制氧机内部为制氧机压缩机提供动力的电机工作状态的电机驱动模块。

进一步的，所述电机驱动模块包括与所述数据处理模块连接的数据处理器、第一COMS管U8、第二COMS管U9、第三COMS管U10、开关管Q9、开关管Q10、开关管Q11、第一稳压芯片U11、第二稳压芯片U12和电机连接端P9；所述第一COMS管U8的PG2引脚分别经电阻R14和电阻R11接电源和接所述开关管Q9的电源端，所述第一COMS管U8的PS2引脚接电源，NG1引脚接所述数据处理器；所述第一COMS管U8的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接所述电机连接端P9；所述开关管Q9的控制端经电阻R7接所述数据处理器；所述第二COMS管U9的PG2引脚分别经电阻R18和电阻R16接电源和接所述开关管Q10的电源端，所述第二COMS管U9的PS2引脚接电源，NG1引脚接所述数据处理器；所述第二COMS管U9的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接所述电机连接端P9；所述开关管Q10的控制端经电阻R8接所述数据处理器；所述第三COMS管U10的PG2引脚分别经电阻R26和电阻R6接电源和接所述开关管Q11的电源端，所述第三COMS管U10的PS2引脚接电源，NG1引脚接所述数据处理器；所述第三COMS管U10的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接所述电机连接端P9；所述开关管Q11的控制端经电阻R10接所述数据处理器；所述第一稳压芯片U11的输入端加载电源并经第一滤波电路接地，所述第一稳压芯片U11的输出端分别经第二滤波电路接地并输出电压；所述第二稳压芯片U12的输入端接所述第一稳压芯片U11的输出端，所述第二稳压芯片U12的输出端经第三滤波电路接地并输出电压。

进一步的，所述数据处理模块为单片机最小系统。

进一步的，所述电源模块包括电源接入端P10、三端稳压器AU2、输出为风扇提供工作电压的三端稳压器BU3、三端稳压器CU4和电压采集电路，电源从所述电源接入端P10接入电源模块，经自恢复保险丝F1加载于所述三端稳压器AU2、所述三端稳压器BU3、所述三端稳压器CU4和所述电压采集电路；所述三端稳压器AU2的输入端通过电容C13接地，输出端分别经电容C14和电容C20接地；所述三端稳压器BU3的输出端分别经二极管D4和电容C15接地并分别接第一风扇接口FAN01的一端和第二风扇接口FAN的一端，第一风扇接口FAN01的另一端和第二风扇接口FAN的另一端通过开关管Q1接地，所述开关管Q1的控制端通过电阻R12接所述数据处理模块的信号输出端；所述三端稳压器CU4的输入端经电容C18接地，输出端经电容C19接地；所述电压采集电路接所述数据处理模块的信号输入端。

进一步的，所述驱动模块包括六路驱动电路，每路驱动电路均包括阀门连接端J1、开关管Q3和二极管D5，所述阀门连接端J1的一端接电源，另一端接所述开关管Q3的电源端，所述二极管D5连接于所述阀门连接端J1接电源的一端与接所述开关管Q3电源端之间；所述开关管Q3的输出端接地，控制端通过电阻R15接所述数据处理模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的控制电路利用压力传感器和呼吸传感器检测制氧机内部的压力及使用者的呼吸状态，再结合数据处理模块和驱动模块即可实现氧气输出。

利用工作指示灯模块和报警模块实现了声光报警功能。

附图说明

图1为本实用新型所记载的数据处理模块的电路原理图；

图2为本实用新型所记载的电机驱动模块的电路原理图；

图3为本实用新型所记载的驱动模块的电路原理图；

图4为本实用新型所记载的电源模块的电路原理图；

图5为本实用新型所记载的蜂鸣器的电路结构图；

图6为本实用新型所记载的压力传感器的电路结构图；

图7为本实用新型所记载的呼吸传感器的电路结构图；

图8为本实用新型所记载的便携式制氧机的原理图；

附图中引脚标注相同的两个引脚之间表示连接。

具体实施方式

在此结合附图和具体实施例对本申请所要求保护的技术方案作进一步详细的说明。

如图1-7所示，本实用新型提供的便携式制氧机的控制电路包括了用于数据处理的数据处理模块、用于检测制氧机内部压力的压力传感器、用于检测人体呼吸的呼吸传感器、驱动模块以及提供电压的电源模块；压力传感器和呼吸传感器的输出端与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的信号输出端连接驱动模块的输入端。该控制电路形成与PCB板上，整块安装于现有的便携式制氧机内部，利用导线将驱动模块与便携式制氧机内部的电磁阀连接，用于控制电磁阀的开启、关闭；安装PCB板时，为了保证能够有效地检测使用者的呼吸情况，使呼吸传感器位于氧气出口处。

此外，该控制电路还包括受数据处理模块控制报警的报警模块，该报警模块可以采用现有的任何一种声音报警器，在此采用蜂鸣器BZ1，如图5所示，蜂鸣器BZ1的电源端接+5V电源，接地端通过开关管Q2接地，开关管Q2的控制端通过电阻R13接数据处理模块的信号输出端，数据处理模块输出信号加载于开关管Q2的控制端上，使开关管Q2导通，使蜂鸣器BZ1接通发出声音，实现了声音报警。

为了能够有效指示该控制电路的工作状态，该控制电路还包括受数据处理模块控制的工作指示模块，该工作指示模块可以采用现有的任何一种指示灯进行知识，在此采用发光二极管进行指示，如图1所示，本申请采用的工作指示模块包括发光二极管D2和发光二极管D3，发光二极管D2的阴极接数据处理模块的信号输出端，发光二极管D2的阳极经电阻R3接电源；发光二极管D3的阴极接数据处理模块的信号输出端，发光二极管D3的阳极经电阻R4接+3.3V电源。

为了能够更好地控制便携式制氧机中为压缩机提供动力的电机工作，从而控制制氧，本申请所提供的控制电路还包括用于控制制氧机内部为制氧机压缩机提供动力的电机工作状态的电机驱动模块。该电机驱动模块可以采用现有的任何一种，在此提供一种电路结构简单，可控性强形成自适应PID闭环调速的电机驱动模块，该电机驱动模块的电路结构如图2所示，包括了与数据处理模块连接的数据处理器U13、第一COMS管U8、第二COMS管U9、第三COMS管U10、开关管Q9、开关管Q10、开关管Q11、第一稳压芯片U11、第二稳压芯片U12和电机连接端P9；第一COMS管U8的PG2引脚分别经电阻R14和电阻R11接+15V电源和接开关管Q9的电源端，第一COMS管U8的PS2引脚接+15V电源，NG1引脚接数据处理器U13；第一COMS管U8的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接电机连接端P9；开关管Q9的控制端经电阻R7接数据处理器U13；第二COMS管U9的PG2引脚分别经电阻R18和电阻R16接电源和接开关管Q10的电源端，第二COMS管U9的PS2引脚接电源，NG1引脚接数据处理器；第二COMS管U9的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接电机连接端P9；开关管Q10的控制端经电阻R8接数据处理器U13；第三COMS管U10的PG2引脚分别经电阻R26和电阻R6接电源和接开关管Q11的电源端，第三COMS管U10的PS2引脚接电源，NG1引脚接数据处理器；第三COMS管U10的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接电机连接端P9；开关管Q11的控制端经电阻R10接数据处理器U13；第一稳压芯片U11的输入端加载+15V电源并经第一滤波电路接地，第一稳压芯片U11的输出端分别经第二滤波电路接地并输出+5V电压；第二稳压芯片U12的输入端接第一稳压芯片U11的输出端，第二稳压芯片U12的输出端经第三滤波电路接地并输出+3.3V电压以提供数据处理器的工作电压；电机连接端P9还分别通过电阻R22、电阻R24和电阻R31接数据处理器。

其中，第一滤波电路由电容C12构成，第二滤波电路由并联的电容C22、电容C23和电容C26构成，第三滤波电路由电容C27构成，当然此处所记载的第一滤波电路、第二滤波电路和第三滤波电路还可以采用现有的任何一种滤波电路。

该电机驱动模块中还包括用于+15V电源接入的连接端P6和P5，+15V电源接入时经电容C25进行滤波，保证了电源的稳定性。

所记载的数据处理器U13为可以用于存储程序和运行程序的单片机，为了保证了单片机的有效运行，其外围布设有由电容C11、电容C10、晶振Y1和电阻R20构成的外围电路，第二稳压芯片U12输出的+3.3V电压经电阻R20加载于单片机的异步复位脚NRST上，电容C11、电容C10和晶振Y1构成外部时钟电路，连接于单片机的时钟引脚上。该单片机可以采用现有的任何一种，如STM32F030F4P6。

为了便于调试电路，该电机驱动模块中还包括用于调试的连接端P4、P7和P8。

本实用新型所记载的数据处理模块可以采用现有的任何一种数据处理电路，在此采用单片机最小系统，包括了单片机U1及其外围电路，电阻R1、电阻R2、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、晶振Y2、二极管D1和复位开关S1构成单片机的外围电路，具体连接关系如图1所示。

此外，本实用新型所记载的数据处理模块还包括BOOT模式连接端P2，BOOT模式连接端P2的BOOT0模式端经电阻R44接单片机U1，BOOT1模式端通过电阻R37接地并接单片机U1。

为了便于调试，该数据处理模块还包括用于调试的连接端P1和P3。

本实用新型所记载的电源模块可以采用现有的任何一种电源电路，在此采用的电源模块的电路结构如图4所示，包括了括电源接入端P10、三端稳压器AU2、输出为风扇提供工作电压的三端稳压器BU3、三端稳压器CU4和电压采集电路，电源从电源接入端P10接入电源模块，经自恢复保险丝F1加载于三端稳压器AU2、三端稳压器BU3、三端稳压器CU4和电压采集电路；三端稳压器AU2的输入端通过电容C13接地，输出端分别经电容C14和电容C20接地并输出+5V电压；三端稳压器BU3的输出端分别经二极管D4和电容C15接地并分别接第一风扇接口FAN01的一端和第二风扇接口FAN的一端，第一风扇接口FAN01的另一端和第二风扇接口FAN的另一端通过开关管Q1接地，开关管Q1的控制端经电阻R12接单片机U1的信号输出端；三端稳压器CU4的输入端经电容C18接地，输出端经电容C19接地并输出+3.3V电压；电压采集电路接单片机U1的信号输入端，将采集到的电压值输入单片机U1。

其中，通过电源接入端P10接入的电源还经电解电容C21和电解电容C24滤波以及防反接二极管D11和瞬态抑制二极管TVS后加载于三端稳压器AU2、三端稳压器BU3、三端稳压器CU4和电压采集电路。

所记载的电压采集电路可以采用现有的任何一种电压采集电路，在此采用的电压采集电路包括电容C16、电容C17、电阻R43和电阻R9，如图4所示，电阻R43和电阻R9串联于电源+15V和地之间，电容C16和电容C17并联于电阻R9两端。电压采集电路对输入的电压进行采样，并输入单片机U1中，在制氧过程中或开机上电过程中，都实时对工作电压进行采集；如果工作电压低于12.6V时，控制电路进行报警。

本实用新型所记载的驱动模块根据所要控制的便携式制氧机中的阀门数量设置驱动电路路数，如六路驱动电路，如图3所示。每路驱动电路均包括阀门连接端J1、开关管Q3和二极管D5，阀门连接端J1的一端接电源，另一端接开关管Q3的电源端，二极管D5连接于阀门连接端J1接电源的一端与接开关管Q3电源端之间；开关管Q3的输出端接地，控制端通过电阻R15接数据处理模块。

本实用新型所记载的压力传感器可以采用现有的任何一种压力传感器，在此采用压力传感器XGZP6847500KPGP，其输出端通过电阻R27接单片机U1，并经电阻R28接地，如图6所示。在制氧过程中对制氧机内部的压力进行检测，当压力过高或过低时，控制电路进行报警。

本实用新型所记载的呼吸传感器可以采用现有的任何一种呼吸传感器，在此采用XGZP6857001KPGPN呼吸传感器，其输出端通过电阻R29接单片机U1，并经电阻R30接地，如图7所示。

本实用新型所记载的开关管可以采用现有的任何一种晶体三极管或场效应管。

本实用新型所提供的控制电路可以用于控制现有的任何一种便携式制氧机，在此结合一种便携式制氧机详细地说明本实用新型所提供的控制电路的控制原理，该制氧机中包括了六个电磁阀、两个分子筛、风扇和压缩机、以及用于为压缩机提供动力的电机等，该便携式制氧机的原理如图8所示。其中，六个电磁阀分别是安装于压缩机通往两个分子筛的气道中的用于大气输入的电磁阀1和电磁阀2，安装于压缩机通往两个分子筛的气道中的用于排氮的电磁阀3和电磁阀4，安装于两个分子筛末端的用于均衡两个分子筛末端之间压力的电磁阀5，以及位于出氧口处的电磁阀6。此时，本实用新型所提供的驱动模块设置六路驱动电路，每路驱动电路的输出分别利用导线连接至电磁阀1～电磁阀6，用于控制电磁阀的开启、关闭；本实用新型控制电路中的第一风扇接口FAN01和第二风扇接口FAN通过导线连接至便携式制氧机的风扇，控制风扇转动；本实用新型控制电路中通过电机连接端P9通过导线连接至便携式制氧机的电机，用于控制电机的转动、停止。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的修改或等同替换，只要不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，均涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.便携式制氧机控制电路，其特征在于：该控制电路包括用于数据处理的数据处理模块、用于检测制氧机内部压力的压力传感器、用于检测人体呼吸的呼吸传感器、驱动模块以及提供电压的电源模块；所述压力传感器和所述呼吸传感器的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的信号输出端连接所述驱动模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：还包括受所述数据处理模块控制报警的报警模块。

3.根据权利要求2所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：所述报警模块为蜂鸣器BZ1，所述蜂鸣器BZ1的电源端接电源，接地端通过开关管Q2接地，所述开关管Q2的控制端通过电阻R13接所述数据处理模块的信号输出端。

4.根据权利要求1所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：还包括受所述数据处理模块控制的工作指示模块。

5.根据权利要求4所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：所述工作指示模块包括发光二极管D2和发光二极管D3，所述发光二极管D2的阴极接所述数据处理模块的信号输出端，所述发光二极管D2的阳极经电阻R3接电源；所述发光二极管D3的阴极接所述数据处理模块的信号输出端，所述发光二极管D3的阳极经电阻R4接电源。

6.根据权利要求1所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：还包括用于控制制氧机内部为制氧机压缩机提供动力的电机工作状态的电机驱动模块。

7.根据权利要求6所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：所述电机驱动模块包括与所述数据处理模块连接的数据处理器、第一COMS管U8、第二COMS管U9、第三COMS管U10、开关管Q9、开关管Q10、开关管Q11、第一稳压芯片U11、第二稳压芯片U12和电机连接端P9；所述第一COMS管U8的PG2引脚分别经电阻R14和电阻R11接电源和接所述开关管Q9的电源端，所述第一COMS管U8的PS2引脚接电源，NG1引脚接所述数据处理器；所述第一COMS管U8的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接所述电机连接端P9；所述开关管Q9的控制端经电阻R7接所述数据处理器；所述第二COMS管U9的PG2引脚分别经电阻R18和电阻R16接电源和接所述开关管Q10的电源端，所述第二COMS管U9的PS2引脚接电源，NG1引脚接所述数据处理器；所述第二COMS管U9的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接所述电机连接端P9；所述开关管Q10的控制端经电阻R8接所述数据处理器；所述第三COMS管U10的PG2引脚分别经电阻R26和电阻R6接电源和接所述开关管Q11的电源端，所述第三COMS管U10的PS2引脚接电源，NG1引脚接所述数据处理器；所述第三COMS管U10的PD2引脚、ND1引脚以及ND2引脚作为输出端连接所述电机连接端P9；所述开关管Q11的控制端经电阻R10接所述数据处理器；所述第一稳压芯片U11的输入端加载电源并经第一滤波电路接地，所述第一稳压芯片U11的输出端分别经第二滤波电路接地并输出电压；所述第二稳压芯片U12的输入端接所述第一稳压芯片U11的输出端，所述第二稳压芯片U12的输出端经第三滤波电路接地并输出电压。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：所述数据处理模块为单片机最小系统。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：所述电源模块包括电源接入端P10、三端稳压器AU2、输出为风扇提供工作电压的三端稳压器BU3、三端稳压器CU4和电压采集电路，电源从所述电源接入端P10接入电源模块，经自恢复保险丝F1加载于所述三端稳压器AU2、所述三端稳压器BU3、所述三端稳压器CU4和所述电压采集电路；所述三端稳压器AU2的输入端通过电容C13接地，输出端分别经电容C14和电容C20接地；所述三端稳压器BU3的输出端分别经二极管D4和电容C15接地并分别接第一风扇接口FAN01的一端和第二风扇接口FAN的一端，第一风扇接口FAN01的另一端和第二风扇接口FAN的另一端通过开关管Q1接地，所述开关管Q1的控制端通过电阻R12接所述数据处理模块的信号输出端；所述三端稳压器CU4的输入端经电容C18接地，输出端经电容C19接地；所述电压采集电路接所述数据处理模块的信号输入端。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的便携式制氧机控制电路，其特征在于：所述驱动模块包括六路驱动电路，每路驱动电路均包括阀门连接端J1、开关管Q3和二极管D5，所述阀门连接端J1的一端接电源，另一端接所述开关管Q3的电源端，所述二极管D5连接于所述阀门连接端J1接电源的一端与接所述开关管Q3电源端之间；所述开关管Q3的输出端接地，控制端通过电阻R15接所述数据处理模块。