一种基于输液泵的步进电机扭力补偿电路的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种基于输液泵的步进电机扭力补偿电路。

背景技术：

在当前的输注产品中，均采用步进驱动芯片来驱动步进电机，步进电机带动输注的泵体运动进行输液，输液速度要求从0.1ml/H到2000ml/H。由于步进电机在同样转速情况下，步进驱动芯片输出电流越大，电机可输出的扭力越大；步进驱动芯片在同样的输出电流情况下，电机转速越高可输出的扭力越小。对于这样的情况，通常的处理方案如图1，通过调节电位计使得输注产品能够以2000ml/H输液，步进电机能够正常工作，且在此基础上上调10％，以确保输注产品在各种情况下都能正常工作。这种方案，需要将步进驱动芯片的输出电流调到输注产品运行所需的最大扭力的值以保证输注产品正常工作，这个方案使得输注产品在低速时候，电机可输出的扭力远大于实际所需，驱动电流将比实际需求大许多。由于步进电机功耗与工作电流成正比，这样就使得输注产品不管何种输液速度下均需要较大的功耗，电机的发热量会很大，这样将很大的影响输注产品在备用电池工作情况下的续航时间和产品各个部件的寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于输液泵的步进电机扭力补偿电路，其能够使得步进电机输出的扭力和输注产品各种输液速度所需的扭力得到良好的匹配。

本实用新型提供一种基于输液泵的步进电机扭力补偿电路，包括处理器U1、步进驱动芯片U2、步进电机U3，处理器U1根据所输入的输液速度信号发出相应的控制信号给步进驱动芯片U2，步进驱动芯片U2根据所述控制信号控制步进电机U3的转速，所述补偿电路还包括D/A转换电路和运放跟随电路，D/A转换电路的输入端接收所述控制信号，D/A转换电路把所述控制信号转换为模拟电压并输出给运放跟随电路，运放跟随电路把该模拟电压放大后送至步进驱动芯片U2的位置检出监测端，步进驱动芯片U2根据位置检出监测端的电压补偿输出给步进电机U3的电流。

其中，D/A转换电路包括电容C11、稳压二极管D1、二极管D2、电容C12、电容C13、电阻R14和电阻17,电容C11的一端接收所述控制信号，其另一端连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端经电容C13滤波后输出给运放跟随电路，电容C12和电阻R14并联后连接在二极管D2的阴极与地之间。

其中，还包括反相比例运算电路，反相比例运算电路的输入端连接运放跟随电路的输出端，反相比例运算电路的输出端连接步进驱动芯片U2的位置检出监测端。

其中，运放跟随电路的输出端与反相比例运算电路的输入端之间连接有防反灌二极管D3。

其中，反相比例运算电路的输入端连接有基准电压电路。

其中，基准电压电路包括比较器U4C、电阻R9和电阻R12，电阻R9和电阻R12串接在电源端与地之间，电阻R9和电阻R12的结点连接比较器U4C的正相输入端，比较器U4C的反相输入端连接其输出端。

其中，步进驱动芯片U2采用THB6128芯片。

有益效果为：本实用新型一种基于输液泵的步进电机扭力补偿电路，处理器U1根据所输入的输液速度信号发出相应的控制信号分别给到步进驱动芯片U2和D/A转换电路，步进驱动芯片U2根据所述控制信号控制步进电机U3的转速，D/A转换电路把所述控制信号转换为模拟电压并输出给运放跟随电路，运放跟随电路把该模拟电压放大后送至步进驱动芯片U2的位置检出监测端，步进驱动芯片U2根据位置检出监测端的电压补偿输出给步进电机U3的电流，从而调整步进电机的输出扭力，这样补偿电路把步进电机转速和扭力有机的结合起来，实现步进电机扭力跟随转速自动调节，电路简单，成本低廉，降低整机功耗和发热，提高备用电池续航时间和整机使用寿命。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有技术中的电机驱动电路原理图。

图2是本实用新型的具体实施例中电机驱动电路原理图。

图3是本实用新型的具体实施例中补偿电路的原理图。

在图3中包括：1——D/A转换电路，2——运放跟随电路，3——反相比例运算电路，4——基准电压电路。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

如图2和图3所示，处理器U1根据所输入的输液速度信号发出相应的控制信号给步进驱动芯片U2，步进驱动芯片U2根据该控制信号控制步进电机U3的转速，D/A转换电路1的输入端接收该控制信号，D/A转换电路1把该控制信号转换为模拟电压Va并输出给运放跟随电路2，运放跟随电路2把模拟电压Va放大后送至型号为THB6128的步进驱动芯片U2的位置检出监测端，步进驱动芯片U2根据位置检出监测端的电压补偿输出给步进电机U3的电流。

D/A转换电路1包括电容C11、稳压二极管D1、二极管D2、电容C12、电容C13、电阻R14和电阻17,电容C11的一端接收所述控制信号，其另一端连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端经电容C13滤波后输出给运放跟随电路，电容C12和电阻R14并联后连接在二极管D2的阴极与地之间。运放跟随电路2包括比较器U4A和电阻R18，比较器U4C的正相输入端连接D/A转换电路的输出端，比较器U4C的反相输入端与输出端之前连接电阻R18，电阻R17与R18参数决定运放跟随电路2的放大系数K1，即Vb＝K1*Va。运放跟随电路2的输出端经防反灌二极管D3连接反相比例运算电路3的输入端，反相比例运算电路3的输出端连接步进驱动芯片U2的位置检出监测端。反相比例运算电路3把电压Vb进一步放大为电压Vc以提高电压的精度。

为了避免步进电机在低速时，D/A转换电路1的输出电压过低以致无法把其输出电压送至步进驱动芯片U2的位置检出监测端，从而无法起到补偿电流的作用，在反相比例运算电路的输入端连接有基准电压电路4，基准电压电路4包括比较器U4C、电阻R9和电阻R12，电阻R9和电阻R12串接在电源端与地之间，电阻R9和电阻R12的结点连接比较器U4C的正相输入端，比较器U4C的反相输入端连接其输出端。基准电压电路4的输出电压Vmin为步进电机在低速时，步进电机能正常工作的最小值扭力所需的电压基准量。这样使得步进电机在低速段以较小功耗，输注产品也能正常工作，而在输步进电机的中高速段，补偿电路能够根据电机转速自动提高输出电流，从而提高步进电机的扭力以保证输注产品已较小的功耗正常工作。

本申请只需要采用电阻、电容、二极管和运放等常用的电子元器件组成的电路，将步进电机转速和扭力有机的结合起来，实现步进电机扭力跟随转速自动调节，电路简单，成本低廉，降低整机功耗和发热，提高备用电池续航时间和整机使用寿命。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。