[发明专利]一种控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统，具体地说涉及一种用于医用呼吸机的外转子轴流风机的控制系统。

背景技术

现有医用呼吸机在研制过程中不仅要完成设备的研发，还要对已有的风机进行性能测试和对通气量进行精准的测量。初期在实验室需要用模拟肺来进行初期数据采集和理论公式的验证；后期还需在动物身上做呼吸实验，分析相关数据。所以要设计一个实用的呼吸机设备，对通气量精确的控制是十份关键的，通气量的控制转换到技术角度即是对风机的转速调节。

本设计是采用的外转子轴流风机作为通气控制的主体，但是在市面上买到的控制器产品或外转子轴流风机供应商提供的轴流风机控制器，采用简单的51单片机控制，用单纯的PWM脉宽调制控制，存在控制精度低，调节时间长，稳速控制时波动较大。由于51单片机是8位字长控制器，所以在PWM脉宽调制的时候占空比调节范围也是在0～255之间，对于转速大于5000r/min甚至大于10000r/min的轴流风机控制，占空比调节5000(转)/256≈19.5(转)，有差不多20转的误差，很显然控制精度较低。本发明的控制的电机转速是面向0～6000r/min甚至0～10000r/min的轴流风机很显然不适合。由于采用单纯的PWM脉宽调制控制，从一个稳速过程到新设置的稳速过程，如果增量较大PWM占空比的自动调节时间也较长，达到稳定后不采用适合的控制算法会产生较大的转速波动，存在控制精度低，转速误差波动大，阶跃性能较低，显示功能简单，设置功能简单的缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种功能设定简单、控制精度高的控制系统。

其技术方案如下：

一种控制系统，包括ARM7处理器、输出信息显示装置、报警装置、按键控制装置，以及风机连接控制接口。

所述输出信息显示装置显示的内容为转速和通气量的信息。

所述报警装置为风机脱落报警及风机故障报警装置。

所述按键控制装置用于选择工作模式及调节转速。

所述风机连接控制接口连接外转子轴流风机。

本发明的有益效果：

通过本发明的技术方案对呼吸机的外转子轴流风机的控制可以完成对呼吸机的通气量进行精确调节，体积小，开发成本低，使用简单，功能丰富，安全系数高。系统调节时间比目前市面上买到的产品大约降低了1S；由于轴流风机的属性低速稳速波动大于高速稳速波动，对于0～6000r/min的轴流风机尤其是稳速过程系统在低速段小于2000r/min的情况的波动±4转，转速大于2000r/min情况下波动为±2转，较其他产品±15转的波动有明显降低。

附图说明

图1是本发明控制系统的结构示意图；

图2是轴流风机调速主流程图；

图3是算法调节流程图；

图4是输出信息显示流程图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式对本发明的方法作进一步详细地说明。

参照图1，一种控制系统，包括ARM7处理器、输出信息显示装置、报警装置、按键控制装置，以及风机连接控制接口。所述输出信息显示装置显示的内容为转速和通气量的信息。所述报警装置为风机脱落报警及风机故障报警装置。所述按键控制装置用于选择工作模式及调节转速。所述风机连接控制接口连接外转子轴流风机。

输出信息显示装置：由于显示的内容较少，显示转速或者通气量数值或者错误状态等信息，显示内容均是数字和字符信息，为了节省成本采用共阳极的7段LED数码管。

报警装置：当轴流风机连接脱落或者轴流风机故障采用蜂鸣器报警；当轴流风机故障切断轴流风机电源以免影响到控制电路的运行。本发明是在轴流风机电源上设计一个常闭继电器，当检测到轴流风机故障信号或者控制过程中转速为0r/min，将常闭继电器断开切断轴流风机电源。

按键控制部分：控制面板上设置了两个控制开关和两个控制按键。两个开关分别是电源开关和工作模式选择开关，工作模式开关可以设定当前是稳速控制还是呼吸模式控制。两个按键功能分别为转速增加和转速降低，长按住转速增加按键2S系统进入通气量数值显示模式，长按住转速减小按键2S系统进入转速显示模式。