[發明專利]一種基于PWM的麻醉機氣體流量控制裝置及其方法

有效

• 申請號: 201210592834.7
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103914086A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 何敏杰
• 申請（專利權）人: 北京誼安醫療系統股份有限公司
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 馬曉亞

技術領域

本發明涉及工業控制技術領域，尤其涉及一種基于PWM的麻醉機氣體流量控制裝置及其方法。

背景技術

隨著麻醉機氣體流量控制功能的不斷完善和發展，對于麻醉機潮氣量的精確控制提出越來越高的要求，目前麻醉機控制潮氣量的方法有手動調節氣體節流閥、步進電機調節氣體節流閥、電流閉環調節比例閥等。第一種方式，在調節麻醉機潮氣量時，需要手動調節氣體節流閥，通過人眼觀察潮氣量檢測值的大小，來判斷所調整的節流閥的開度是否合適，或者是否需要重新調整，該方式實現方法簡單，成本較低，不需要控制電路，但為了實現或達到一個期望的潮氣量值，需要人工反復調節，費時費力而且精度很差。第二種方式，預先設定潮氣量的值，控制電路驅動步進電機，并帶動其傳動機構調節節流閥，使節流閥根據設定值自動跟隨潮氣量輸出值，在調節過程中，步進電機與節流閥之間的齒輪嚙合裝置發出的噪聲較大，而且由于齒輪配合存在著間隙，控制的精度較差。第三種方式，通過調節比例電磁閥的電流大小，來跟隨設定值，達到控制氣體的流量的目的，該方式雖然控制精度高，噪聲小，但對電源的功率、紋波要求比較高，實現比較困難，成本高。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種易于實現、成本較低，同時能滿足很高精度要求的比例閥控制技術。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于PWM的麻醉機氣體流量控制裝置，包括：控制器，脈寬調制器，場效應管，比例閥，其中：

所述控制器與所述脈寬調制器相連，通過調節所述脈寬調制器的振蕩頻率和輸入電壓的大小來控制所述脈寬調制器輸出PWM波的頻率和寬度；

所述脈寬調制器與所述場效應管相連，根據所述輸入電壓和所述脈寬調制器的振蕩頻率產生PWM波驅動所述場效應管工作；

所述場效應管與所述比例閥相連，通過調節所述比例閥的功率來調節所述比例閥的開啟程度；

所述比例閥根據自身的開關程度控制所述麻醉機的氣體開關，并根據所述開關的開啟程度控制麻醉機的氣體流量。

進一步地，還包括反饋電路，分別與所述脈寬調制器和所述場效應管相連，用于將流經所述場效應管的電流采樣后反饋給所述脈寬調制器。

進一步地，還包括工作狀態指示器，分別與所述脈寬調制器和所述控制器相連，用于指示所述比例閥的工作狀態。

進一步地，所述控制器包括：

振蕩電路，包括相互并聯的電阻和電容，通過調節所述電阻的大小調節所述脈寬調制器的振蕩頻率；

信號放大器，用于調節所述脈寬調制器輸入的電壓的大小。

進一步地，所述信號放大器包括：

零點電位器，用于設置零點電壓，使所述比例閥處于待機狀態；

增益電位器，用于調節輸入電壓，使輸入電壓的變化斜率與所述比例閥的開啟程度的斜率相匹配。

進一步地，所述脈寬調制器輸出的PWM波頻率為500-800Hz。

基于同一發明構思，本發明還提出了一種基于PWM的麻醉機氣體流量控制方法，包括：

S1、通過控制器調節脈寬調制器的振蕩頻率和輸入電壓的大小來控制脈寬調制器輸出PWM波的頻率和寬度；

S2、所述脈寬調制器根據所述輸入電壓和所述脈寬調制器的振蕩頻率產生PWM波驅動場效應管工作；

S3、所述場效應管通過調節比例閥的功率來調節比例閥的開啟程度；

S4、所述比例閥根據自身的開關程度控制所述麻醉機的氣體開關，并根據所述開關的開啟程度控制麻醉機的氣體流量。

進一步地，所述步驟S3之后還包括：通過反饋電路將流經場效應管的電流采樣后反饋給所述脈寬調制器。

進一步地，還包括：通過工作狀態指示器指示所述比例閥的工作狀態。

進一步地，所述步驟S1具體包括：

S11、通過振蕩電路調節脈寬調制器的振蕩頻率；

S12、通過信號放大器調節所述脈寬調制器輸入的電壓的大小。

本發明借助于脈寬調制器所輸出的PWM波來控制比例閥，電路易于實現，成本低，而且對輸入信號的要求較低，同時能夠達到很高的精度。

附圖說明

圖1是本發明實施例一所述的基于PWM的麻醉機氣體流量控制裝置結構框圖；

圖2是本發明所述的控制器的結構框圖；

圖3是本發明所述的振蕩電路的結構框圖；

圖4是本發明所述的信號放大器的結構框圖；

圖5是本發明實施例二所述的基于PWM的麻醉機氣體流量控制裝置結構框圖；