[发明专利]一种基于PWM的麻醉机气体流量控制装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种基于PWM的麻醉机气体流量控制装置及其方法。

背景技术

随着麻醉机气体流量控制功能的不断完善和发展，对于麻醉机潮气量的精确控制提出越来越高的要求，目前麻醉机控制潮气量的方法有手动调节气体节流阀、步进电机调节气体节流阀、电流闭环调节比例阀等。第一种方式，在调节麻醉机潮气量时，需要手动调节气体节流阀，通过人眼观察潮气量检测值的大小，来判断所调整的节流阀的开度是否合适，或者是否需要重新调整，该方式实现方法简单，成本较低，不需要控制电路，但为了实现或达到一个期望的潮气量值，需要人工反复调节，费时费力而且精度很差。第二种方式，预先设定潮气量的值，控制电路驱动步进电机，并带动其传动机构调节节流阀，使节流阀根据设定值自动跟随潮气量输出值，在调节过程中，步进电机与节流阀之间的齿轮啮合装置发出的噪声较大，而且由于齿轮配合存在着间隙，控制的精度较差。第三种方式，通过调节比例电磁阀的电流大小，来跟随设定值，达到控制气体的流量的目的，该方式虽然控制精度高，噪声小，但对电源的功率、纹波要求比较高，实现比较困难，成本高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种易于实现、成本较低，同时能满足很高精度要求的比例阀控制技术。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于PWM的麻醉机气体流量控制装置，包括：控制器，脉宽调制器，场效应管，比例阀，其中：

所述控制器与所述脉宽调制器相连，通过调节所述脉宽调制器的振荡频率和输入电压的大小来控制所述脉宽调制器输出PWM波的频率和宽度；

所述脉宽调制器与所述场效应管相连，根据所述输入电压和所述脉宽调制器的振荡频率产生PWM波驱动所述场效应管工作；

所述场效应管与所述比例阀相连，通过调节所述比例阀的功率来调节所述比例阀的开启程度；

所述比例阀根据自身的开关程度控制所述麻醉机的气体开关，并根据所述开关的开启程度控制麻醉机的气体流量。

进一步地，还包括反馈电路，分别与所述脉宽调制器和所述场效应管相连，用于将流经所述场效应管的电流采样后反馈给所述脉宽调制器。

进一步地，还包括工作状态指示器，分别与所述脉宽调制器和所述控制器相连，用于指示所述比例阀的工作状态。

进一步地，所述控制器包括：

振荡电路，包括相互并联的电阻和电容，通过调节所述电阻的大小调节所述脉宽调制器的振荡频率；

信号放大器，用于调节所述脉宽调制器输入的电压的大小。

进一步地，所述信号放大器包括：

零点电位器，用于设置零点电压，使所述比例阀处于待机状态；

增益电位器，用于调节输入电压，使输入电压的变化斜率与所述比例阀的开启程度的斜率相匹配。

进一步地，所述脉宽调制器输出的PWM波频率为500-800Hz。

基于同一发明构思，本发明还提出了一种基于PWM的麻醉机气体流量控制方法，包括：

S1、通过控制器调节脉宽调制器的振荡频率和输入电压的大小来控制脉宽调制器输出PWM波的频率和宽度；

S2、所述脉宽调制器根据所述输入电压和所述脉宽调制器的振荡频率产生PWM波驱动场效应管工作；

S3、所述场效应管通过调节比例阀的功率来调节比例阀的开启程度；

S4、所述比例阀根据自身的开关程度控制所述麻醉机的气体开关，并根据所述开关的开启程度控制麻醉机的气体流量。

进一步地，所述步骤S3之后还包括：通过反馈电路将流经场效应管的电流采样后反馈给所述脉宽调制器。

进一步地，还包括：通过工作状态指示器指示所述比例阀的工作状态。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

S11、通过振荡电路调节脉宽调制器的振荡频率；

S12、通过信号放大器调节所述脉宽调制器输入的电压的大小。

本发明借助于脉宽调制器所输出的PWM波来控制比例阀，电路易于实现，成本低，而且对输入信号的要求较低，同时能够达到很高的精度。

附图说明

图1是本发明实施例一所述的基于PWM的麻醉机气体流量控制装置结构框图；

图2是本发明所述的控制器的结构框图；

图3是本发明所述的振荡电路的结构框图；

图4是本发明所述的信号放大器的结构框图；

图5是本发明实施例二所述的基于PWM的麻醉机气体流量控制装置结构框图；