一种无创呼吸机风机控制器的制作方法

本实用新型属于医疗器械行业，具体涉及一种无创呼吸机风机控制器。

背景技术：

无创呼吸机是一种辅助、改善呼吸的一种设备。原理是通过面罩、管路与患者连接，控制风机旋转产生气体，用于辅助或控制患者的自主呼吸运动，以便达到肺里的气体交换。

气体的产生是由风机旋转产生，因此风机如何运行，以什么方式控制，是决定呼吸机效果的重要因素之一。

风机主要由直流电机、叶轮、蜗壳组成。因此风机的控制，也就是直流电机的控制。

现有的呼吸机风机控制基本上是通过控制电机转速达到控制输出压力的目的，通过速度闭环达到压力闭环，这会造成呼吸机输出压力的跟随性差，响应时间慢，从而导致治疗效果差。还有现有呼吸机的信号处理、风机控制、显示等所有任务都是集中采用1个MCU进行处理，这样会造成MCU的负担加重，风机控制的可移植性、灵活性差。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种无创呼吸机风机控制器。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种无创呼吸机风机控制器，包括：

串口接收电路，连接MCU控制器，用于实时接收来至上位机的控制命令；

MCU控制器，用于产生3对pwm方波，输出给电机驱动电路，通过pwm占空比的变化控制电机的转速；

电机驱动电路，连接MCU控制器和电机；

压力采集部分，连接MCU控制器，用于实时监测面罩连接呼吸机的管路内 的压力，所述压力以ad值的形式输出给MCU。

所述MCU控制器为STM32。使用STM32的ad注入通道进行电机Va，Vb，Vc电压采集。

所述MCU控制器根据上位机的控制命令、压力采集部分采集到的压力进行pwm占空比闭环的PID控制。

所述压力采集部分采用sdp610实时监测管路内的压力。

所述MCU控制器产生的3对pwm方波控制电机驱动电路中驱动芯片的驱动6片N-MOSFET互补导通，进而控制电机三线的电压变化。

所述电机驱动电路采用drv8302和6片N-MOSFET管。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

1.本实用新型提供一种由单片机、drv8302、mos管桥式驱动电路组成的无刷直流电机控制器，本控制器采用串口接收命令控制，以压力闭环控制风机运行的方法，在不同的时刻根据接收的命令输出特定的压力，从而实现灵活控制。

2.控制方便，使用串口就能进行控制，无需额外电路。

3.输出压力能快速达到设定压力。

4.控制输出压力的多样化：(1)可以设定恒压输出；(2)2种压力切换输出；(3)2种压力切换所需要上升和下降的时间；(4)2种压力上升或下降的方式(包括直线，正弦，指数)；(5)单独设置每种压力的运行时间。

5.外部因素影响小，即使外部因素变化，也能很快调整达到设置的压力，跟随性好。

附图说明

图1为风机控制器整体结构图；

图2为输出4cmH₂O压力，标准气阻，实时压力采集截图；

图3为输出10cmH₂O压力，标准气阻，实时压力采集截图；

图4为输出10cmH₂O压力，变化气阻，实时压力采集截图；

图5为4cm-10cmH₂O梯形波压力控制，上升下降沿为500ms，标准气阻， 实时压力采集截图；

图6为4cm-15cmH₂O梯形波压力控制，上升下降沿为100ms，标准气阻，实时压力采集截图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

本控制器采用stm32作为MCU控制器，drv8302加mos管做为电机的驱动电路，采用压力输出的方式，串口接收控制命令，进而控制风机输出不同的压力。具有控制方便，控制类型多样，压力跟随性好，压力输出适应性强的特点。能够方便的设置，精确的提供患者所需的压力，进而为患者提供更好的治疗效果。

本实用新型的工作原理是：管道内压力的产生是由风机旋转产生的，但由于管道漏气量的不同，所以相同转速下产生的压力也实时变化。本控制器能根据目标压力实时调整风机转速，也就是实时调整pwm的占空比，来维持不同情况下压力的恒定。这样能更快、更准确的达到目标压力值，使患者能达到更好的治疗效果。另外可根据接收命令的不同，确定在什么时刻输出什么压力，闭环调整pwm占空比，控制电机的运行。

1.采用STM32做为MCU控制器，产生3对pwm方波，通过pwm占空比的变化控制电机转速。使用STM32的ad注入通道进行电机Va，Vb，Vc电压采集。Va，Vb，Vc经过电阻分压接到MCU控制器的ad采集管脚。参见图2。

2.采用6片Irf1205驱动电机。通过STM32产生的3对pwm方波控制芯片drv8302驱动6片N-MOSFET互补导通，进而控制电机三线的电压变化。参见图3。

3.压力采集部分，采用sdp610实时监测管路内压力。

4.串口接收电路，实时接收来至上位机的控制命令。

5.压力控制输出控制采用压力、pwm占空比闭环的PID控制。

6.通过串口命令的协议，实现多种压力控制方式。

实施例1

通过串口发送控制命令，控制输出恒压4cmH2O，标准气阻下，50ms间隔做为采样点，实时监测压力输出波形，实测压力如图2，青色的点为实测压力，蓝色为设置压力。

实施例2

通过串口发送控制命令，控制输出恒压10cmH2O，标准气阻下，50ms间隔做为采样点，实时监测压力输出波形，实测压力如图3，青色的点为实测压力，蓝色为设置压力。

实施例3

通过串口发送控制命令，控制输出恒压10cmH2O，改变气阻大小，50ms间隔做为采样点，实时监测压力输出波形，实测压力如图4，青色的点为实测压力，蓝色为设置压力。

实施例4

通过串口发送控制命令，控制输出梯形波压力4cmH2O-10cmH2O，上升沿和下降沿都为500ms，高压和低压时间都为1.5s，标准气阻，50ms间隔做为采样点，实时监测压力输出波形，实测压力如图5，青色的点为实测压力，蓝色为设置压力。

实施例5

通过串口发送控制命令，控制输出梯形波压力4cmH2O-15cmH2O，上升沿和下降沿都为100ms，高压和低压时间都为1.5s，标准气阻，50ms间隔做为采样点，实时监测压力输出波形，实测压力如图6，青色的点为实测压力，蓝色为设置压力。