在时间上的、用于使阀门换向的开关脉冲，和
[0033]图4a和图4b以放大的视图示出了图3a和图3b中的细节A。
[0034]其中，附图标记说明如下:
[0035]I压力输送管道
[0036]2双稳态开/关电磁阀
[0037]3呼吸面罩
[0038]4呼吸袋
[0039]5流量测量计
[0040]6压力传感器
[0041]7控制与调节单元
[0042]8第一计算单元
[0043]9第二计算单元
[0044]10第三计算单元
[0045]11额定曲线
[0046]12最大误差值曲线
[0047]13最小误差值曲线
[0048]14最大误差值
[0049]15最小误差值
[0050]16额定值
[0051]17开关脉冲
[0052]18开关脉冲
[0053]19开关脉冲
[0054]20开关脉冲
【具体实施方式】
[0055]在如图1所示的紧急供氧装置中只示出了与本发明相关的部分，其开始于用于氧气的压力输送管道1，氧气由压缩气体气瓶或氧气发生器提供。该压力输送管道I通过双稳态开/关电磁阀2与一组呼吸面罩3相连接，在此示例性示出了其中两个呼吸面罩。这种呼吸面罩3是民航中常用的乘客氧气面罩，其具有前置连接的呼吸袋4。在电磁阀2的输出侦牝在去往呼吸面罩3的管道中设有流量测量计5，用于检测实际质流。此外还设有压力传感器6，用于检测飞机内部的机舱压力。设有控制与调节单元7，其根据压力传感器6的信号以及流量测量计5的信号来控制电磁阀2。
[0056]控制与调节单元7由微处理器构成，其中，在第一计算单元8中根据表格式存储的值和由压力传感器6确定的机舱压力来确定额定质流，额定质流在该机舱压力的情况下是必不可少的，以便能够向所连接的呼吸面罩3或与呼吸面罩相连的人员提供所需数量的氧气。设有第二计算单元9，其根据由第一计算单元8所确定的额定质流来确定用于调节的额定值和误差值。在第三计算单元10中，根据流量测量计5的信号来在时间上累加流量质量流，并确定相对于额定质流的当前误差值。另外，在第三计算单元10中还预设有最大误差值和最小误差值，当达到这些值时，电磁阀2接收到用于换向的开关脉冲。
[0057]在如图2所示的图表中，以实线示出了与机舱压力相关、也就是与飞行高度或环境压力相关的额定质流。曲线11存储在计算单元8中。相对于该曲线11，在曲线12中示出了同样与压力相关的最大误差。在曲线11的下方，在曲线13中示出了最小误差。如图2所示，曲线12和13跟随示出了与机舱压力相关的额定质流的曲线11的走向，但是一定程度地向上(曲线12)或向下(曲线13)移动，由此标出了围绕曲线11的误差带或公差带。曲线12和13存储在计算单元10中。
[0058]图3和图4具体描述了对阀门2的控制，在此，在图3a或图4a中，由曲线12导出最大误差值14，由曲线13导出最小误差值15。图3b或图4b中的曲线16描述了额定质流。
[0059]在开始紧急供氧时，首先在时间点h时控制阀门2打开。其结果是，氧气通过管道I和已打开的阀门2流向呼吸面罩3。利用流量传感器5检测流经的氧气量，并在计算单元10中将相对于额定质流产生的误差值在时间上累加。在图3a和图4a中示出了这种累加。在此，首先在初始阶段确认供小于求，直至在打开的阀门2中流经该阀门的实际质流超过额定质流并达到最大误差值14。在时间点&时，利用开关脉冲17使阀门2换向，并在此后关闭该阀门以及由此使得没有更多的氧气流向呼吸面罩3。由此随着时间的增加将产生变大的误差值，即，首先消除前面的开关间隔中的供大于求，然后相对于额定值16出现供小于求，直至最后低于该额定值并达到最小误差值15，该最小误差值存储在控制与调节单元7中，特别是存储在计算单元10中。一旦达到该最小误差值，也就是说达到或略低于曲线13时，即达到或在数值上刚刚越过最小误差值15时，即在时间点12时，利用开关脉冲18使阀门2换向并从现在开始打开该阀门，从而使得氧气通过管道I流向呼吸面罩3。由此，首先弥补了之前的供小于求，在此，在接下来的时间内，在打开的阀门2中有比根据额定值曲线16所设定的氧气更多的氧气流过。这将一直进行，直至质流达到最大误差值14，即到达时间点t3;电磁阀2借助于开关脉冲19再次换向，也就是被关闭。随后，如果由于供小于求而首先低于额定曲线16并最终达到最小误差值15，则在时间点t4时由计算单元10发出开关脉冲20，其使电磁阀2换向，S卩，控制电磁阀现在打开，从而使氧气再次流动。该方法不断重复，从而以适当的采样率(Abtastrate)(优选为Ims至200ms，在此例如为5ms)实现供氧，这实际上精确地与额定供应相符。
[0060]特别是如图3b所示，一方面开关过程本身相对较低，因为阀门2在达到最大误差或最小误差时仅仅是进行换向，而不需要如同在脉冲宽度调制中通常所做的那样高频率地控制阀门。此外，这样的控制显著更好地适应实际的氧气需求，因为该方法与频率和采样度无关，而这二者在脉冲宽度调制中是不可或缺的。
[0061]如前所述的调节方法累加调节参数的误差，用以控制双稳态开/关电磁阀2。为此，将相对于额定值的误差值累加，额定值与压力相关地在第一计算单元8中根据预设值来确定。在打开阀门2时，当误差总和达到上方的误差值14时，则阀门换向。只有当该误差总和达到下方的预设误差值15时，阀门2再次被切换以及因此而被打开。因此，始终只需要用于开关的能量脉冲，而不需要用于保持已打开的阀门的能量脉冲，如图3c所示。
[0062] 即使是额定质流在例如飞机下降时发生变化，上述方法毫无疑问也是适用的，因为最大误差值和最小误差值可以根据曲线12和13加以调整，由于对误差值的累加而始终确保还实现额定质流。这种调节在很大程度上对干扰量不敏感并避免了如典型地在现有技术中使用的PID调节的固有问题。
【主权项】
1.一种用于在飞行器、特别是飞机中控制从紧急供氧装置的压力输送的供应管道(I)向一个或多个呼吸面罩(3)供应呼吸气体、特别是供应氧气的方法，其中，在所述供应管道(I)与所述一个或多个呼吸面罩(3)之间设有开/关阀(2)，管道连接能通过该开/关阀被截断或开放，在该方法中，预先设定与机舱压力相关的额定质流并确定实际质流，其中，在第一方法步骤中，控制所述阀门(2)长时间地打开，直至所述实际质流与所述额定质流之间在时间上的累加误差超过事先设定的最大误差值(14)，此后在第二方法步骤中，控制所述阀门(2)长时间地关闭，直至所述实际质流与所述额定质流之间在时间上的累加误差超过事先设定的最小误差值(15)，此后，以所述第一方法步骤开始重复进行上述方法步骤的循环。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述额定质流由计算单元按照表格、曲线(11)或计算规则并根据机舱压力来确定。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述最大误差值(14)介于超过所述额定质流的10%与100%之间。4.如前面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述最小误差值(15)介于低于所述额定质流的10%与50%之间。5.如前面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述误差值(14，15)被选择为，使得在平均时间内所述实际质流相当于或大于所述额定质流。6.如前面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述误差值被选择为，使得在第一个循环之后所述实际质流相当于或大于所述额定质流。7.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，使用双稳态开/关阀(2)、优选双稳态开/关电磁阀⑵作为所述开/关阀。8.一种用于在飞行器、特别是飞机上进行紧急供氧的装置，具有:氧气或呼吸气体储存器或氧气发生器；用于输送氧气或呼吸气体的压力管道(I)，该压力管道用于供应一个或多个呼吸面罩(3);开/关阀(2)，用于使所述压力管道(I)开放或关闭；用于确定通过所述阀门(2)的实际质流的器件；和控制与调节电子器件(7)，其根据机舱压力传感器(6)的信号来确定额定质流，并根据所确定的实际质流来控制所述阀门(2)。9.如权利要求8所述的装置，其中，所述开/关阀是双稳态开/关阀(2)，优选为电磁阀⑵。10.如前面任一项权利要求所述的装置，其中，所述控制与调节电子器件(7)被设计用于确定和/或预先设定误差值(12，13，14，15)，当达到或超过所述误差值时，所述阀门(2)换向。11.如前面任一项权利要求所述的装置，其中，对所述呼吸面罩(3)的供给分别通过被前置连接的呼吸袋(4)来进行。12.如前面任一项权利要求所述的装置，其中，设置流量传感器(5)，用于确定所述实际质流。13.如前面任一项权利要求所述的装置，其中，喷嘴被后置连接至所述开/关阀，并在所述开/关阀与所述喷嘴之间设有用于确定所述实际质流的压力传感器。
【专利摘要】本发明涉及一种用于在飞行器、特别是飞机上控制从压力输送的供应管道(1)向紧急供氧装置的一个或多个呼吸面罩(3)供应呼吸气体、特别是供应氧气的方法，其中，在供应管道(1)与一个或多个呼吸面罩(3)之间设有开/关阀(2)，管道连接通过该开/关阀能被截断或开放，在该方法中，预先设定与机舱压力相关的额定质流并检测实际质流，其中，在第一方法步骤中，控制阀门(2)长时间地打开，直至实际质流与额定质流之间在时间上的累加误差超过事先设定的最大误差值，此后在第二方法步骤中，控制阀门(2)长时间地关闭，直至实际质流与额定质流之间在时间上的累加误差超过事先设定的最小误差值，此后，该循环以第一方法步骤开始重复进行。
【IPC分类】A62B7/14
【公开号】CN104971451
【申请号】CN201510164335
【发明人】海克·马茨, 托马斯·绍尔鲍姆
【申请人】B/E航空系统有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月9日
【公告号】CA2880660A1, DE102014206878A1, US20150290481