一种麻醉机的无刷直流电机功耗与温度监测电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及麻醉机领域，尤其涉及一种麻醉机的无刷直流电机功耗与温度监测电路。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性，同时也是频率变化的装置，所以又名直流变频，国际通用名词为BLDCM(Brushless Direct Current Motor)。无刷直流电机的运转效率，低速转矩，转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好。无刷直流电动机采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，产品性能超越传统直流电机的所有优点，同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点，是当今最理想的调速电机，已经广泛的应用到了军事，航空航天，医疗等众多的行业。在医疗行业使用以无刷直流电机为本体的涡轮供气，不仅可以大幅度缩小气源的体积，节省能源，降低成本，还可以对涡轮进行准确可靠的控制，从而获得稳定的气流与压力。
[0003]由于麻醉机需要长时间的工作，涡轮也持续不断的高速旋转。从旋转机械的范畴来说，无刷直流电机的发热也是一个重要的问题。长时间的发热会导致涡轮的金属壳体温度升高，则霍尔器件周围环境的温度升高，从而引起霍尔器件信号的相位差发生变化。金属壳体温度的升高，还会导致涡轮输出气体温度的升高，从而引起吸气气流温度的变化。长时间的发热会加速涡轮寿命的缩短，增加麻醉机的价格成本，并难以准确分析涡轮的运行状
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【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种麻醉机的无刷直流电机功耗与温度监测电路，能够同时监测无刷直流电机的电功耗与温度，以便准确分析无刷直流电机的运行状态。
[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种麻醉机的无刷直流电机功耗与温度监测电路，包括:CPU驱动控制电路、温度监测电路、电压监测和电流监测电路，所述CPU驱动控制电路用以控制无刷直流电机，所述温度监测电路、电压监测和电流监测电路分别与所述无刷直流电机相连，并将监测到的温度、电压和电流信号反馈至CPU驱动控制电路，用以辅助CPU驱动控制电路的控制策略。
[0007]其中，所述CPU驱动控制电路包括:CPU、输出缓冲器、三相全桥驱动电路和AD采样
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[0008]其中，所述温度监测电路包括:四通道运算放大器U1、接口 J1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电阻R13，其中，接口 J1的端子1与电阻R4的一端一起接地，接口 J1的端子2与电阻R2的一端及电阻R5的一端连接在一起，电阻R2的另一端与电阻R3的一端一起连接至REF4.096V基准电压源，电阻R3的另一端与电阻R4的另一端及电阻R6的一端连接在一起，电阻R6的另一端连接到四通道运算放大器U1的管脚12，四通道运算放大器U1的管脚13与电阻R7的一端及电阻R9的一端连接在一起，四通道运算放大器U1的管脚14与电阻R9的另一端及电阻R11的一端连接在一起，电阻R7的另一端与电阻R8的一端及四通道运算放大器U1的管脚9连接在一起，四通道运算放大器U1的管脚10连接电阻R5的另一端，四通道运算放大器U1的管脚8与电阻R8的另一端及电阻R10的一端连接在一起，电阻R10的另一端与四通道运算放大器U1的管脚6及电阻R12的一端连接在一起，四通道运算放大器U1的管脚7与电阻R12的另一端连接在一起，并作为四通道运算放大器U1的输出端，电阻R11的另一端与四通道运算放大器U1的管脚5及电阻R13的一端连接在一起，电阻R13的另一端接地。
[0009]其中，所述REF4.096V基准电压源由基准电压源电路产生，所述基准电压源电路包括:基准电压源芯片U3和电容C2，其中，所述基准电压源芯片U3的型号为REF3012，基准电压源芯片U3的管脚1连接+5VA电源接口，基准电压源芯片U3的管脚3接地，基准电压源芯片U3的管脚2与电容C2的一端连接，并作为基准电压源芯片的输出端，电容C2的另一端接地。
[0010]其中，还包括与温度监测电路连接的直流偏置电路，所述直流偏置电路包括:电容C1、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19和双通道运算放大器U2，其中，双通道运算放大器U2的管脚1与双通道运算放大器U2的管脚2短接，双通道运算放大器U2的管脚3接地，双通道运算放大器U2的管脚4接地，双通道运算放大器U2的管脚8连接+5VA电源接口，双通道运算放大器U2的管脚5与电阻R15的一端、电阻R16的一端及电阻R17的一端连接在一起，电阻R15的另一端及电阻R16的另一端作为直流偏置电路的输入端，电阻R17的另一端接地，双通道运算放大器U2的管脚6与电阻R14的一端及电阻R18的一端连接在一起，电阻R14的另一端接地，电阻R18的另一端与电阻R19的一端及双通道运算放大器U2的管脚7连接在一起，电阻R19的另一端与电容C1的一端连接在一起，并作为直流偏置电路的输出端，电容C1的另一端接地。
[0011]其中，所述电压监测和电流监测电路包括:双通道运算放大器U4、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C3、电容C4、电容C5和二极管D1，其中，电阻R21为分压电阻，用以监测无刷直流电机的电压，电阻R21的一端与二极管D1的负极、电阻R20的一端、电容C4的一端及双通道运算放大器U4的管脚3连接在一起，电阻R20的另一端连接P24V电源接口，电阻R21的另一端与二极管D1的正极、电容C4的另一端一起接地，双通道运算放大器U4的管脚2与双通道运算放大器U4的管脚1及电阻R22的一端连接在一起，双通道运算放大器U4的管脚4接地，双通道运算放大器U4的管脚8连接+5VA电源接口，电阻R22的另一端与电容C3的一端连接，并作为电压监测的输出端；双通道运算放大器U4的管脚5连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端作为电流监测的输入端，连接M-current+节点，双通道运算放大器U4的管脚6与电阻R24的一端、电容C5的一端、电阻R25的一端连接在一起，电阻R24的另一端与电容C5的另一端一起接地，电阻R25的另一端与双通道运算放大器U4的管脚7及电阻R26的一端连接在一起，电阻R26的另一端作为电流监测的输出端。
[0012]其中，所述三相全桥驱动电路包括:P沟道M0SFET管V1、N沟道M0SFET管V2、P沟道 M0SFET 管 V3、N 沟道 M0SFET 管 V4、P 沟道 M0SFET 管 V5、N 沟道 M0SFET 管 V6、二极管 D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电感La、电感Lb和电感Lc，其中，P沟道M0SFET管VI的源极与P沟道M0SFET管V3的源极、P沟道M0SFET管V5的源极、二极管D1的负极、二极管D3的负极、二极管D5的负极连接在一起，N沟道MOSFET管V2的源极与N沟道MOSFET管V4的源极、N沟道MOSFET管V6的源极、二极管D2的正极、二极管D4的正极、二极管D6的正极连接在一起，P沟道MOSFET管VI的漏极与N沟道MOSFET管V2的漏极、二极管D1的正极、二极管D2的负极及电感La的一端连接在一起，P沟道MOSFET管V3的漏极与N沟道MOSFET管V4的漏极、二极管D3的正极、二极管D4的负极及电感Lb的一端连接在一起，P沟道MOSFET管V5的漏极与N沟道MOSFET管V6的漏极、二极管D5的正极、二极管D6的负极及电感Lc的一端连接在一起，P沟道MOSFET管VI的栅极悬空，N沟道MOSFET管V2的栅极悬空，P沟道MOSFET管V3的栅极悬空，N沟道MOSFET管V4的栅极悬空，P沟道MOSFET管V5的栅极悬空，N沟道MOSFET管V6的栅极悬空，电感La的另一端与电感Lb的另一端及电感Lc的另一端短接。
[0013]本发明的有益效果为:一种麻醉机的无刷直流电机功耗与温度监测电路，包括:CPU驱动控制电路、温度监测电路、电压监测和电流监测电路，所述CPU驱动控制电路用以控制无刷直流电机，所述温度监测电路、电压监测和电流监测电路分别与所述无刷直流电机相连，并将监测到的温度、电压和