专利名称：智能实时监测人工胰腺安全驱动控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正 反转失控的安全保护控制电路。
背景技术：
在由智能实时监测人工胰腺的液体注射装置向生物体包括人体实时注射药物的 过程中，防止过量注射的事故(由电机的正传失控导致)和注射不足的发生(由电机的反 转失控导致)，是保证注射工作完成的重要一环。在传统的液态注射装置中，如注射液体药物的装置设备中，人们通常采用不同类 型电机相关的传动装置。常用的电机包括直流电机，步进电机等。不同的电机在成本，可靠 性，性能，耐用性，体积等方面也不尽相同。对于注射液体药物的装置设备而言，其药物剂量的准确性十分重要。因为注射的 剂量哪怕是过量一点，都有可能对病人产生不可预计的后果，轻则产生某些后遗症，重则导 致死亡；注射量不足哪怕是缺少一点，都有可能对病人产生不可预计的后果，轻则导致治疗 方案失败，重则贻误治疗时机导致死亡。所以，人们在设计由电机完成传动控制的注射液体 药物的装置设备中，不得不将与安全保护相关的控制实现放在很重要的位置。在传统的设 计中，人们通过诸如电流检测，计数，反馈手段等方式来实现电机的安全保护控制。但是这 些传统的方式都没有办法避免直流电机控制的液体注射装置中诸如电源直接短接在直流 电机上时，电路失控的状况。如发生电源直接连到电机的状况，电路失控，那电机就会一直 正转或反转，药物会持续注射到病人体内或药物一直无法注射到病人体内，后果不可设想。 为了避免这种缺陷，人们也尝试用例如步进电机在注射液体药物的泵装置设备中，可是步 进电机的效率和成本较直流电机而言，没有优势可言，特别用于便携式的注射装置中就更 不可取了。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以避免直流电机控制的液体注射装置 中直流电机正反转失控的安全保护控制电路。本发明的技术方案是这样实现的—种用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正反转失控的 安全保护控制电路，包括一个直流电机驱动电压发生电路、直流电机正反转动方向控制电 路、防止直流电机正转失控的安全保护控制电路、防止直流电机反转失控的安全保护控制 电路，防止直流电机正转失控的安全保护控制电路通过交流信号在电机正转的通路中控制 MOSFET或三极管的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作与停止的目的，从而 实现智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正转失控，相应的防止直流电 机反转失控的安全保护控制电路通过交流信号在电机反转的通路中控制MOSFET或三极管 的通断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目的，从而实现智能实时监
4测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机反转失控。直流电机驱动电压发生电路由一个常用的PWM升压芯片、输入电容、输出电容、升 压电感、肖特基二极管、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、受控制信号控制的开 关MOSFET组成，升压产生直流电机所需的电压值；直流电机正反转动方向控制电路，由直流电机的正反向电压控制电路构成。防止直流电机正转失控的安全保护控制电路由一个内置保护二极管N型M0SFET、 一个第四电阻、第一电容、第二电容，和第一肖特基二极管、第二肖特基二极管组成，该电路 通过交流信号在电机正转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在正 转周期中的工作与停止的目的；上述防止直流电机正转失控的安全保护控制电路中，可由一个外置肖特基二极管 加一个无内置保护二极管N型MOSFET替换一个内置保护二极管N型M0SFET、该电路通过交 流信号在电机正转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在正转周期 中的工作与停止的目的；所述防止直流电机正转失控的安全保护控制电路中，还可以由一个外置肖特基二 极管加一个三极管替换一个内置保护二极管N型M0SFET，该电路也是通过交流信号在电机 正转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作与停 止的目的。防止直流电机反转失控的安全保护控制电路，由一个内置保护二极管N型 M0SFET、一个第五电阻、第一电容、第二电容、和第三肖特基二极管、第四肖特基二极管组 成，该电路通过交流信号在电机反转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流 电机在反转周期中的工作与停止的目的；上述防止直流电机反转失控的安全保护控制电路，可由一个外置肖特基二极管加 一个无内置保护二极管N型MOSFET替换一个内置保护二极管N型M0SFET，该电路也是通过 交流信号在电机反转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在反转周 期中的工作与停止的目的；所述防止直流电机反转失控的安全保护控制电路，还可以由一个外置肖特基二极 管加一个三极管替换一个内置保护二极管N型M0SFET，该电路也是通过交流信号在电机反 转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止 的目的。有益效果本发明的智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正反 转失控的安全保护控制电路可实现用成本较低的直流电机为传动装置，同时又可以避免避 免直流电机控制的液体注射装置中诸如电源直接短接在直流电机上时，电路失控的状况。
图1为本发明的电路结构示意图；图2为图1中直流电机驱动电压发生电路1的电路图；图3为图1中直流电机正反转动方向控制电路2的电路图；图4为图1中防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3的电路图；图5为图1中防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3的第二种电路5
图6为图1中防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3的第三种电路图；图7为图1中防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4的电路图；图8为图1中防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4的第二种电路图；图9为图1中防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4的第三种电路图；图10为图1中防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3和反转失控的安全 保护控制电路4的具体实施电路图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，一种用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正 反转失控的安全保护控制电路，包括一个直流电机驱动电压发生电路1、直流电机正反转 动方向控制电路2、防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3、防止直流电机反转失控 的安全保护控制电路4，防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3通过交流信号在电 机正转的通路中控制MOSFET或三极管的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工 作与停止的目的，从而实现智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正转失 控，相应的防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4通过交流信号在电机反转的通路 中控制MOSFET或三极管的通断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目 的，从而实现智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机反转失控。如图2所示，所述直流电机驱动电压发生电路1由一个常用的PWM升压芯片U1、 输入电容C5、输出电容C6、升压电感Li、肖特基二极管D5、第一分压电阻R3、第二分压电阻 R4、第三分压电阻R5、受控制信号控制的开关M0SFET12组成，升压产生直流电机所需的电 压值。如图3所示，直流电机正反转动方向控制电路2，由直流电机的正反向电压控制电 路2构成。如图4所示，防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3由一个内置保护二极 管N型M0SFET5、一个第四电阻R1、第一电容Cl、第二电容C2，和第一肖特基二极管D1、第二 肖特基二极管D2组成，该电路通过交流信号在电机正转的通路中控制N型MOSFET的通断 状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作与停止的目的。如图5所示，防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3，可由一个外置肖特基 二极管加一个无内置保护二极管N型M0SFET6、一个第四电阻R1、第一电容Cl、第二电容 C2，和第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2组成，该电路通过交流信号在电机正转 的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作与停止的 目的。如图6所示，防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3，由一个外置肖特基二 极管加一个三极管7、一个第四电阻R1、第一电容Cl、第二电容C2，和第一肖特基二极管D1、 第二肖特基二极管D2组成，该电路通过交流信号在电机正转的通路中控制N型MOSFET的 通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作与停止的目的。如图7所示，防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4，由一个内置保护二极 管N型M0SFET11、第五电阻R2、第三电容C3、第四电容C4、和第三肖特基二极管D3、第四肖
6特基二极管D4组成，该电路通过交流信号在电机反转的通路中控制N型MOSFET的通断状 态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目的。如图8所示，防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4，由一个一个外置肖特 基二极管加一个无内置保护二极管N型M0SFET12、第五电阻R2、第三电容C3、第四电容C4、 和第三肖特基二极管D3、第四肖特基二极管D4组成，该电路通过交流信号在电机反转的通 路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目的。如图9所示，防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4，由一个外置肖特基二 极管加一个三极管13、第五电阻R2、第三电容C3、第四电容C4、和第三肖特基二极管D3、第 四肖特基二极管D4组成，该电路通过交流信号在电机反转的通路中控制N型MOSFET的通 断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目的。一个直流电机驱动电压发生电路1，如图2所示，低压电源通过PWM升压，抬高后的 电压由a点输出，其电压值由第一分压电阻R3、第二分压电阻R4、第三分压电阻R5和b点 的电压即Ul内部的参考电压共同决定，其中，M0SFET12的开关对应不同的Va输出。计算 如下 直流电机正反转动方向控制电路2，即直流电机的正反向电压控制电路，如图3所 示，此电路实现加在直流电机两端的电压方向通过PWMl和PWM2的控制而改变，从而电机产 生正反向转动。控制信号和电机转向的关系如下 防止直流电机正转失控的安全保护控制电路3，如图4所示，此电路在直流电机有 可能正转的过程中起保护作用。如果直流电机处于正转的通路，即PWMl为1，PWM2为0，见 图3，回来看图4，这时f端没有交流信号的话，M0SFET5不会被打开，直流电机将不会正转； 如果此时在f端加交流信号，如48KHZ的方波，通过第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极 管D2整流桥向第一电容Cl充电，抬高M0SFET5Gate的电压，使MOSFET被打开，实现直流电 机的正转。如果在PWMl为非1，PWM2为非0的状态，电机应该处于非正转的状态，此时如果 电源正负极分别同h端和e端短路的话，即电压直接加在直流电机正转的通路上了，如果没 有基于M0SFET5的保护电路，直流电机会正转失控，但由于有了保护电路的隔离，只要f端 没有交流信号，直流电机是不会正转。从而达到了直流电机正转失控的安全保护控制。
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防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4，如图7所示。此电路在直流电机有 可能反转的过程中起保护作用。如果直流电机处于反转的通路，即PWMl为0，PWM2为1，见 图3。回来看图7，这时g端没有交流信号的话，M0SFET11不会被打开，直流电机将不会转。 如果此时在g端加交流信号，如48KHZ的方波，通过第三肖特基二极管D3、第四肖特基二极 管D4整流桥向第三电容C3充电，抬高M0SFET11 Gate的电压，使MOSFET被打开，实现直流 电机的反转。如果在PWMl为非0，PWM2为非1的状态，电机应该处于非反转的状态。此时 如果电源正负极分别同e端和h端短路的话，即电压直接加在直流电机反转的通路上了，如 果没有基于M0SFET11的保护电路，直流电机会反转失控。但由于有了保护电路的隔离，只 要f端没有交流信号，直流电机是不会反转。从而达到了直流电机反转失控的安全保护控 制。解决诸如电源直接短接在直流电机反向通路上时，电路失控的状况。一种本发明的实际应用是智能实时监测人工胰腺的液体药物注射装置中防止直 流电机正反转失控的安全保护控制电路，如图10所示，该电路的防止直流电机正转失控的 安全保护控制电路3，由一个内置保护二极管N型M0SFET5、一个第四电阻R1、第一电容Cl、 第二电容C2，和第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2组成，该电路通过交流信号在 电机正转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作 与停止的目的。防止直流电机反转失控的安全保护控制电路4，由一个内置保护二极管N 型M0SFET11、第五电阻R2、第三电容C3、第四电容C4、和第三肖特基二极管D3、第四肖特基 二极管D4组成，该电路通过交流信号在电机反转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来 达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目的。电路中，要实现正转，必须有f端交 流信号的加载，如32KHZ的方波或正弦波，电路中，要实现反转，必须有发g端交流信号的加 载，如32KHZ的方波或正弦波，从而实现了直流电机正反转失控的安全保护控制。
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权利要求
一种用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正反转失控的安全保护控制电路，其特征在于包括一个直流电机驱动电压发生电路(1)、直流电机正反转动方向控制电路(2)、防止直流电机正转失控的安全保护控制电路(3)、防止直流电机反转失控的安全保护控制电路组成(4)，防止直流电机正转失控的安全保护控制电路(3)通过交流信号在电机正转的通路中控制MOSFET或三极管的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作与停止的目的，从而实现智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正转失控，相应的防止直流电机反转失控的安全保护控制电路(4)通过交流信号在电机反转的通路中控制MOSFET或三极管的通断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目的，从而实现智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机反转失控。
2.根据权利要求1所述的用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电 机正反转失控的安全保护控制电路，其特征在于所述直流电机驱动电压发生电路(1)由 一个常用的PWM升压芯片(U1)、输入电容(C5)、输出电容(C6)、升压电感(Li)、肖特基二极 管(D5)、第一分压电阻(R3)、第二分压电阻(R4)、第三分压电阻(R5)、受控制信号控制的开 关MOSFET (12)组成，升压产生直流电机所需的电压值。
3.根据权利要求1所述的用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电 机正反转失控的安全保护控制电路，其特征在于直流电机正反转动方向控制电路(2)，由 直流电机的正反向电压控制电路构成。
4.根据权利要求1所述的用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电 机正反转失控的安全保护控制电路，其特征在于防止直流电机正转失控的安全保护控制 电路(3)由一个内置保护二极管N型M0SFET(5)、第二电阻(R1)、第一电容(Cl)、第二电容 (C2)，和第一肖特基二极管(Dl)、第二肖特基二极管(D2)组成，该电路通过交流信号在电 机正转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作与 停止的目的。
5.根据权利要求1所述的用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电 机正反转失控的安全保护控制电路，其特征在于所述防止直流电机正转失控的安全保护 控制电路(3)，由一个外置肖特基二极管加一个无内置保护二极管N型MOSFET (6)、第二电 阻(Rl)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)，和第一肖特基二极管(Dl)、第二肖特基二极管(D2) 组成，该电路通过交流信号在电机正转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直 流电机在正转周期中的工作与停止的目的。
6.根据权利要求1所述的用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电 机正反转失控的安全保护控制电路，其特征在于所述防止直流电机正转失控的安全保护 控制电路(3)，由一个外置肖特基二极管加一个三极管(7)、第二电阻(Rl)、第一电容(Cl)、 第二电容(C2)，和第一肖特基二极管(Dl)、第二肖特基二极管(D2)组成，该电路通过交流 信号在电机正转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中 的工作与停止的目的。
7.根据权利要求1所述的用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电 机正反转失控的安全保护控制电路，所述防止直流电机反转失控的安全保护控制电路(4)， 由一个内置保护二极管N型MOSFET (11)、第三电阻(R2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、和第三肖特基二极管(D3)、第四肖特基二极管(D4)组成，该电路通过交流信号在电机反转的 通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目 的。
8.根据权利要求1所述的用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电 机正反转失控的安全保护控制电路，所述防止直流电机反转失控的安全保护控制电路(4)， 由一个外置肖特基二极管加一个无内置保护二极管N型M0SFET(12)、第三电阻(R2)、第三 电容(C3)、第四电容(C4)、和第三肖特基二极管(D3)、第四肖特基二极管(D4)组成，该电路 通过交流信号在电机反转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在反 转周期中的工作与停止的目的。
9.根据权利要求1所述的用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电 机正反转失控的安全保护控制电路，所述防止直流电机反转失控的安全保护控制电路(4)， 由一个外置肖特基二极管加一个三极管(13)、第三电阻(R2)、第三电容(C3)、第四电容 (C4)、和第三肖特基二极管(D3)、第四肖特基二极管(D4)组成，该电路通过交流信号在电 机反转的通路中控制N型MOSFET的通断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与 停止的目的。
全文摘要
本发明公开了一种用于智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正反转失控的安全保护控制电路，包括一个直流电机驱动电压发生电路、直流电机正反转动方向控制电路、防止直流电机正转失控的安全保护控制电路、防止直流电机反转失控的安全保护控制电路，防止直流电机正转失控的安全保护控制电路通过交流信号在电机正转的通路中控制MOSFET或三极管的通断状态来达到控制直流电机在正转周期中的工作与停止的目的，从而实现智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机正转失控，相应的防止直流电机反转失控的安全保护控制电路通过交流信号在电机反转的通路中经过控制模块控制MOSFET或三极管的通断状态来达到控制直流电机在反转周期中的工作与停止的目的，从而实现智能实时监测人工胰腺的液体注射装置中防止直流电机反转失控。
文档编号H02H7/08GK101902031SQ20091002730
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者杨翠军 申请人:杨翠军