用来控制提供给步进电机的电流的系统和方法技术方案

公开一种用来基于预定转矩要求控制到注射泵步进电机的输入电流的系统和方法。该系统可包括电机控制器、和包含贯穿泵循环的期望负载转矩值的非易失存储器。响应期望负载转矩值，电机控制器向步进电机提供用来克服在泵循环中的每一点处的负载转矩的变化电流。为了改变电流也可考虑另外的因素。这些因素包括，但不限于，温度、压力、及过去的操作时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用来控制提供给步进电机的电流的系统和方法
本专利技术一般涉及用来控制为驱动步进电机提供的电流的一种系统和方法。更具体地说，本专利技术涉及为驱动在诸如注射泵之类的医疗输送器械内使用的步进电机而提供可变电流的系统和方法。
技术介绍
步进电机是以增量、或步幅运动的一种类型的电动机，而不像常规电动机那样平稳地旋转。典型地，增量的大小按度测量，并且可依据用途而变。例如，增量能是0.9或1.8度，从而400或200个增量代表完整一圈。况且，电机的速度由在每个增量运动之间的时间延迟确定。在典型的步进电机内部，线圈组产生与永久磁体的场相互作用的磁场。线圈按特定顺序接通和断开，以使电机轴转过希望角度。典型电机可在任意方向上(顺时针或逆时针)操作。当步进电机的线圈接收电流时，电机轴旋转到一定位置，并且然后停留在那里，除非或直到不同的线圈被激励。不像常规电动机，一旦轴已经借助于施加的电流静止，步进电机就抵抗施加到轴上的外部转矩。这种抵抗力典型地叫做保持转矩。步进电机的保持转矩随位置不是恒定的，而是随轴从一个全步幅位置到下一个而变化。这种变化由止动转矩引起，该止动转矩当电机轴运动时添加到电感应的转矩上和从其上减去。止动转矩可由重复电机的每个完整步幅的正弦波转矩近似。生成电流的量值确定从电机可得到的转矩。-->步进电机的特征也在于负载转矩。为了避免步幅损失，足够的电流必须施加，以克服负载转矩。然而，当电机使用在注射泵内时，负载转矩在泵循环中可显著地变化。步幅损失可能导致电机停滞。为了从电机停滞恢复，电机可能需要以比停滞发生的速度低的速度重新启动，并且然后加速到原始速度。这种重新启动过程要求较大电流以产生转矩。这种较高转矩浪费能量。如将由本领域的技术人员认识到的那样，步进电机的全-步幅分辨率可以通过以这样的比例将电流施加到电机线圈上而增加，从而电机安置在全-步幅止动位置之间的某一点处。因而，在二相步进电机中，激励两个线圈将导致电机布置在相邻全-步幅之间的半途。这称作半步进。全步幅通过把是要求位置的正弦的电流施加到一相上、并且把是要求位置的余弦的电流施加到另一相上可以进一步细分。这称作微步进。电机转矩是施加到每相上的电流的矢量和的函数，而与驱动的类型无关。如以前指示的那样，步进电机的一种用途是控制诸如容积泵或蠕动泵之类的注射泵。注射泵用来自动地把液体药物(medicants)供给到病人。液体药物从药物源供给，并且经导管或其它注射器械输送到病人。用于静脉流体的普通类型容积泵产生蠕动流量，如由通过参考包括在这里的美国专利No.5,842,841公开的那样。在这种类型的泵内，从在滴注支架上的袋或瓶引导到静脉针的塑料管(即，“输液装置”或“滴注装置”)穿过特定门，在该特定门中，它在一排“指状物”之间被封闭，该“指状物”由凸轮机构运动以向前挤压封闭点。然而，管以相同方式重复地变形，由此相对于时间过程损坏管的弹性恢复性能，从而管保持压缩形态。管的弹性恢复性能的这种损坏导致泵的容积输出相对于时间显著地变化。-->当今，有使用电池电源操作注射泵和其它医疗器械的愿望。因而，动力的保持是相对于延长时间段操作电池供电医疗器械的重要特征。
技术实现思路
本专利技术是一种用来基于预定转矩要求控制到注射泵步进电机的输入电流的系统和方法。该系统可包括电机控制器、和包含贯穿泵循环的期望负载转矩值的非易失存储器。响应期望负载转矩值，电机控制器向步进电机提供用来克服在泵循环中的每一点处的负载转矩的变化电流。为了改变电流也可考虑另外的因素。这些因素包括，但不限于，温度、压力、及过去的操作时间。本专利技术的其它特征和优点由结合附图所进行的如下说明将是显然的。附图说明图1是按照本专利技术用来控制提供给步进电机的电流的一种系统的、方块图形式的、简化电气原理图；图2是简化流程图，表明按照本专利技术用来控制提供给步进电机的电流的一种方法；图3是简化流程图，表明按照本专利技术用来控制提供给步进电机的电流的一种方法的另一个实施例；图4是简化流程图，表明对于在图3中描述的方法的修改；及图5是简化流程图，表明对于在图3中描述的方法的又一种修改。具体实施方式尽管本专利技术可以有多种不同形式的实施例，但在附图中表示并且在这里详细描述本专利技术的优选实施例，要理解，本公开应认为是本专利技术原理的举例说明，并且不打算把本专利技术的宽广方面限于表明的实施例。-->转到图1，描绘按照本专利技术用来控制提供给步进电机的电流的一种系统的、方块图形式的、简化电气原理图。系统10包括步进电机12、电机电流驱动器14、注射泵控制器16、存储器18、温度传感器20、背压传感器22、电机位置传感器24、时钟26、数据输入28、及电源(未表示)。如由本领域的技术人员认识到的那样，在图1内的每个方块包括用来完成这里描述的功能或任务的电路。在实施例中，步进电机12是在注射泵中使用的常规步进电机。因而，步进电机12可操作地连接到用来机械控制流体到病人(未表示)的输送的一种或多种机械结构(未表示)。如由本领域的技术人员认识到的那样，在这样的注射泵内使用的机械结构在现有技术中是熟知的。因此，这样的结构这里不进一步讨论。用来驱动步进电机12的电流由常规设计的电机电流驱动器14提供。响应由电机控制器16提供的电机驱动信号30，电机电流驱动器14供给用来驱动步进电机12的电流。电机驱动信号30能是包含关于由用来驱动步进电机12的电机电流驱动器14供给的电流的量的信息或数据的数字或模拟信号。例如，电机驱动信号30能是四位数字信号，其中：二进制“0”导致电流驱动器14不把电流提供给步进电机12；二进制“1111”(即，十进制15)导致电流驱动器把最大电流提供给步进电机；及在“0”与“15”之间的二进制值导致电流驱动器提供供给到步进电机12的电流的恒定增量增加或可变增量增加，该电流供给到步进电机12。在另一个例子中，电机驱动信号30能是0至5伏特模拟信号，其中：约0伏特导致电流驱动器14不把电流提供给步进电机12；约5伏特的电压导致电流驱动器把最大电流提供给步进电机12；及在0与5伏特之间的模拟值导致电流驱动器14提供供给到步进电极12的电流的对应增加或减小，该电流提供给步进电机12。-->如由本领域的技术人员认识到的那样，电流驱动器14可操作地连接到常规电源(未表示)上，用来把电流供给到步进电机12。依次地，电源可操作地连接到交流电压源(例如常规120VAC的壁插座)、电池或类似上。响应一个或多个输入，电机控制器16对电机驱动器14提供电机驱动信号30。到电机控制器16的这些输入可包括，但不限于，由如下提供的数据：存储器18、温度传感器20、背压传感器22、电机位置传感器24、时钟26、及输入28。响应输入，电机控制器16用足够的电流操作步进电机12，以避免步幅损失，并因而避免可能的电机停滞。然而，由电机控制器16提供给步进电机12的电流量取决于需要(即，电流是可变的)，而不是仅仅设置为恒定的安培值。步进电机12何时和如何操作由典型地人工或由远程装置输入的数据输入28确定。因而，数据输入12可包括关于例如由注射泵执行的循环时间和流量的数据或信息。一般地说，存储器18向电机控制器26提供用来特征化贯穿泵循环的负载转矩的数据。具体地说，存储器18包括与步进电机12基于一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来驱动注射泵电机的方法，包括步骤：　　　　确定在泵循环中的位置；和　　　　至少部分地响应在泵循环中的位置，确定用来驱动注射泵步进电机的电流值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-3-17 10/802,1801.一种用来驱动注射泵电机的方法，包括步骤：确定在泵循环中的位置；和至少部分地响应在泵循环中的位置，确定用来驱动注射泵步进电机的电流值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在泵循环中的位置和电流值以在数据库中的关系彼此相关。3.根据权利要求1所述的方法，还包括确定流量的步骤，其中，电流值与在泵循环中的位置和流量相关。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在泵循环中的位置、流量及电流值存储在数据库中，并且在泵循环中的位置和流量与电流值相关。5.根据权利要求3所述的方法，还包括响应温度信息修改电流值的步骤。6.根据权利要求3所述的方法，还包括响应远端压力信息修改电流值的步骤。7.根据权利要求3所述的方法，还包括响应过去时间值修改电流值的步骤。8.根据权利要求3所述的方法，还包括响应注射泵电机年龄修改电流值的步骤。9.根据权利要求1所述的方法，还包括使注射泵电机半步进的步骤。10.根据权利要求1所述的方法，还包括使注射泵电机微步进的步骤。11.一种系统，包括：传感器，具有输出；电机控制器，具有响应传感器输出的输出；电流驱动器，具有响应电机控制器输出的电流输出；步进电机，响应电流输出。12.根据权利要求11所述的系统，其中，步进电机包含在注射泵内。13.根据权利要求12所述的系统，其中，注射泵在电池电力下提供操作。14.根据权利要求11所述的系统，其中，传感器的输出响应温度变化。15.根据权利要求11所述的系统，其中，传感器的输出响应背压变化。16.根据权利要求11所述的系统，其中，传感器的输出响应步进电机的位置变化。17.根据权利要求11所述的系统，其中，电机控制器的输出响应用来给药的管子的...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦布伦德尔，蒂姆艾伦，索恩达奥，
申请(专利权)人：巴克斯特国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]