专利名称：通过1wire温度传感器提高回路加热控制精度和可靠性的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高麻醉机回路加热控制的精度和可靠性的
方法，可应用于医疗i貪断中相关设备的加热控制，尤其晃睬醉才几和 呼吸才几中对回^各加热部分的温度监测和控制。
背景技术：
目前，麻醉机回路加热通常釆用的技术方案是开环控制或模拟 信号闭环控制，通常是通过采用具有一定正温度系凄t的加热元件， 如PTC进行加热，随着温度的升高加热功率自动降低，从而达到一 定的加热温度。这种技术方案的缺点是控制精度低，可靠性差。这 种加热元件的温度精度不高，通常只能达到土5。C。模拟信号闭环 控制通常是釆用温度敏感元件，如热敏电阻进行温度监测和控制， 这种方案精度较高，但缺点是电路的抗干扰能力差，对信号连接质 量的要求高，需要考虑线路补偿，控制电路本身也容易受到温度的 影响，可靠性差，传感器的故障不易判断，容易导致过热。
发明内容
为了提高传统控制方案的精度和可靠性，本发明一方面提供了 提高麻醉机回路加热控制的精度和可靠性的方法，该方法不仅能够 提高麻醉机回路温度控制的精度和可靠性，还降低了系统对接口的
4要求，《更于产品实现远距离加热控制。本发明另一方面提供了一种 麻醉才几回路力P热4空制系统。
为达到上述目的，在加热控制目标位置，即麻醉机回路内嵌入
1 wire温度传感器，配合加热元件实现温度的测量和控制。采用1 wire 温度传感器，只需要连接温度信号线、加热电源输出线、地线(加 热电源地线可以兼用作传感器信号地)即可。控制单元采用^f殷控制 器，通过程序依据lwire的传输协i义进4于传感器的才交-验和有效性的 识别及完成温度的检测功能，微控制器按照一定算法如PID、边界 限制等，可以通过控制加热输出时间的占空比控制平均加热功率实 现温度控制。
根据采用控制器的类型，本方案还可以通过控制器I/O、通讯 接口，实现参数数据的输入输出、状态指示功能、报警、故障保护 功能。
根据本发明的一方面，本发明的提高麻醉机回路加热控制的精 度和可靠性的方法，包括在麻醉机回路中内嵌入lwire温度传感 器、并将lwire温度传感器的信号传送到控制单元的步骤；以及控 制单元处理lwire温度传感器的信号、以控制加热元件操作的步骤。
根据本发明的另 一方面，本发明的麻醉机回路加热控制系统包 4舌控制单元，与控制开关电连4妾；力口热元件，为麻醉才几回路加热， 其通过控制开关与电源电连4妄；lwire温度传感器，嵌入回i 各中， 并通过温度信号线连接至控制单元，其中，控制单元4矣收lwire温 度传感器的信号，通过控制加热输出时间的占空比控制平均加热功 率。
使用1Wire温度传感器具有较高精度，克服了模拟信号传送误 差，便于传感器嵌入和实现远距离温度检测和控制，传感器的数字
5信号形式和接口协议具有较好的抗干扰和失效识别功能，降低了对 接口连接质量的要求，提高了可靠性。
应该指出，以上i兌明和以下详细i兌明都是例示性的，旨在对所 要求的本发明提供进一 步的说明。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的 目的、特征和优点，下面将参照附图，对本发明的其它的目的、特
;f正和岁丈果作进一步详细的i兌明。
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了 优选实施例并与说明 一起用来说明本发明的原理。
图1为根据本发明方案的方框图。
具体实施例方式
下面，结合附图详细阐述本发明。
在图中实施本发明所应用的i殳备有选用lwire系列中的 DS18B20作为温度传感器1，并选取回路中的典型探测点作为温度 传感器1的温度测量点；电热元件2可以采用加热4奉、加热丝或PTC 等元件，加热功率根据回路3的大小和散热情况选取，以保证加热 功率可以满足在需要的预热时间里达到预定温度；控制单元6可以 采用AT89C51、 PIC16F84或其他控制器；控制开关7可以采用 MOSFET或继电器；指示和报警10可以利用控制器的输出引脚驱 动LED和蜂鸣器实现；数据接口 11可以利用控制器的串行接口实 现。在主4几A和回路B之间的连接线非常简单，只需要连接加热输出3、信号4和地5即可，由于采用数字信号，信号和加热可以共 用地线。
采样程序可以依据lwire总线时序和指令协议设计实现(参考
DS18B20 4支术手贝'J http:〃www.maxim-ic.com.cn/pdfserv/en/ds/DS 18B20.pdf)。；显度 控制程序可以采用PID或基本的边界限值算法，需要加热时接通控 制开关，加热元件开始通电加热，不需要加热时，断开控制开关， 加热元件断电停止加热。报警、指示和数据通讯可以根据需要设计 控制程序。
基本工作原理及过程如下
1 、控制单元6根据lwire协议读取温度传感器1的ID和校 验码，确定温度传感器1的有效性；
2、控制单元6读取温度传感器1的温度值，与控制目标温度 进行比较，根据控制算法，当需要加热时打开控制开关7，电源8 为加热器2供电，回路温度升高；当需要停止加热时，切断控制开 关7，力口热器2停止加热，回路温度下降。通过PWM方式，即控 制单位时间内，加热时间的长短，可以控制加热器的平均功率，使 回路B工作在预定4空制温度。
以上所述^f又为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、变化和 省略。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何》务改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种提高麻醉机回路加热控制的精度和可靠性的方法，其特征在于，包括a)在所述麻醉机回路内嵌入1wire温度传感器、并将所述1wire温度传感器电连接到控制单元的步骤；以及b)控制单元处理所述1wire温度传感器的信号、以控制加热元件操作的步骤。
2. 根据权利要求1所述的提高麻醉机回路加热控制的精度和可 靠性的方法，其特4正在于，所述lwire传感器为DS18B20型 的温度传感器。
3. 根据权利要求1所述的提高麻醉机回路加热控制的精度和可 靠性的方法，其特;f正在于，所述加热元件为加热一奉、加热丝或 PTC。
4. 根据权利要求1所述的提高麻醉机回路加热控制的精度和可 靠性的方法，其特4正在于，所述控制单元为AT89C51或 PIC16F84。
5. 根据权利要求1所述的提高麻醉机回路加热控制的精度和可 靠性的方法，其特征在于，还包括c)控制单元控制指示和 报警装置的步骤。
6. 根据权利要求5所述的提高麻醉机回路加热控制的精度和可 靠性的方法，其特征在于，所述指示和报警装置包括LED和
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的提高麻醉机回路加热控制 的精度和可靠性的方法，其特征在于，所述控制单元通过控制 开关控制所述加热元件的加热操作。
8. 根据权利要求7所述的提高麻醉机回路加热控制的精度和可 靠性的方法，其特4正在于，所述控制开关为MOSFET或继电器。
9. 根据权利要求8所述的提高麻醉机回路加热控制的精度和可 靠性的方法，其特征在于，所述控制单元通过控制加热输出时 间的占空比"^空制平均力口热功率。
10. —种麻醉才几回路加热控制系统，包4舌控制单元，与控制开关电连接；力口热元件，力口热所述麻醉才几回^各，其通过所述控制开关 与电源电连4妄，其特征在于，还包括lwire温度传感器，嵌入所述回路中，并通过温度信号线 连接至所述4空制单元，其中，所述控制单元接收所述lwire温度传感器的信号， 通过控制加热输出时间的占空比控制平均加热功率。
全文摘要
一种提高麻醉机回路加热控制的精度和可靠性的方法，包括如下步骤在麻醉机回路内嵌入1wire温度传感器、并将连接到控制单元；控制单元根据1wire协议读取温度传感器的ID和校验码，确定温度传感器的有效性；以及控制单元读取温度传感器的温度值，与控制目标温度进行比较，根据控制算法，当需要加热时打开控制开关，电源为加热器供电，回路温度升高；反之切断控制开关，回路温度下降，通过PWM方式控制加热器的平均功率，使回路工作在预定控制温度。使用1wire温度传感器克服了模拟信号传送误差，便于传感器嵌入和实现远距离温度检测和控制，传感器的数字信号形式和接口协议具有较好的抗干扰和失效识别功能，降低了对接口连接质量的要求，提高了可靠性。
文档编号A61M16/01GK101468220SQ200710306310
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者杨洪刚, 威 王, 飞 程 申请人:北京谊安医疗系统股份有限公司