一种恒定风量的控制电路和呼吸器制造技术

本实用新型专利技术涉及呼吸器技术领域，尤其是一种恒定风量的控制电路和呼吸器，包括由电源模块、电机位置检测模块、风量检测模块、MCU模块和电机驱动模块相互连接而成，特别的是，所述的电机驱动模块为无刷离心风机驱动模块，基本测量电路与运算放大器相连，运算放大器通过反馈电路将物理量风速转化成电压信号输出至MCU模块，通过MCU模块的PID算法块，调整PWM模块，PWM模块与无刷离心风机驱动模块相连接，控制无刷离心风机驱动模块，让出呼吸器风量维持在恒定出风量的状态。本实用新型专利技术的控制电路和呼吸器，能够在各个部件允许的极限情况下，依旧提供稳定可靠的出风量，不仅可以提供良好的使用体验，更是在恶劣环境当中给使用者提供进一步的安全保障。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及呼吸器
，尤其是一种恒定风量的控制电路和呼吸器。
技术介绍
呼吸器是工业现场能给使用者提供安全呼吸环境的设备，不但要能够安全可靠的运行，也要能够提供稳定舒适的干净空气。呼吸器电池电压的变化、滤芯的堵塞情况、焊接面罩的风阻等等情况，都会影响到呼吸器出风量的大小。例如在浓密烟雾、高粉尘、有毒气体的环境当中，呼吸器出风量的急剧变化甚至会影响使用者的生命安全。现有的呼吸器，大多使用开环控制。往往只是保证过滤效率，而忽视了使用者的体验效果。呼吸器的电路板通过软硬件可实现众多的功能，例如锂电池电量检测、温度检测、电源的转换、无刷离心风机的控制、堵转保护、过流保护、过温保护、人机界面、各种状况的鸣叫提示，而出风量检测与恒定控制是呼吸器各种功能的核心。因此恒定的出风量至关重要。根据公式，呼吸器的出风量(m3/min)=风速(m/min) X出风口截面积(m2) X单位时间(min)，要想保证恒定的出风量，必须在相同的截面积下保证恒定的风速。
技术实现思路
为了克服现有技术中恒定风速控制的问题，本技术提供了一种恒定风量的控制电路和呼吸器。本技术解 决其技术问题所采用的技术方案是:一种恒定风量的控制电路，由电源模块、电机位置检测模块、风量检测模块、MCU模块和电机驱动模块相互连接而成，所述的电机驱动模块为无刷离心风机驱动模块，所述的风量检测模块设有基本测量电路、运算放大器和反馈电路，所述的MCU模块设有闭环PID算法模块和PWM模块，所述的电机驱动模块由无刷离心风机驱动模块组成；其具体的连接方式为:所述的基本测量电路与运算放大器相连，运算放大器通过反馈电路将物理量风速转化成电压信号输出至MCU模块，通过MCU模块的PID算法块，将误差放大，输出至PWM模块，PWM模块与无刷离心风机驱动模块相连接，控制无刷离心风机驱动模块。根据本技术的另一个实施例，进一步包括所述的基本测量电路上连接有风速传感器。根据本技术的另一个实施例，进一步包括所述的风速传感器集成有两个微型的钼电阻，阻值较小的电阻为加热器，阻值较大的电阻为温度传感器。本技术还提供一种呼吸器，该呼吸器具有以上所述的恒定风量的控制电路。本技术的有益效果是，本技术的控制电路和呼吸器，能够在各个部件允许的极限情况下，依旧提供稳定可靠的出风量，不仅可以提供良好的使用体验，更是在恶劣环境当中给使用者提供进一步的安全保障。附图说明以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的控制电路框图；图2是本技术风速传感器的结构示意图；图3是本技术风速与传感器输出电压关系图；图4是本技术风速传感器调理电路框图；图5是本技术闭环PID算法模块理论框图；图6是本技术闭环PID算法模块出风量算法图；图7是本技术无刷离心风机驱动框图；图中，1、电源模块，2、电机位置检测模块，4、风量检测模块，5、MCU模块，6、基本测量电路，7、运算放大器，8、反馈电路，9、闭环PID算法模块，10、PWM模块，11、无刷离心风机驱动模块，12、风速传感器，12-1、加热器，12-2、温度传感器。具体实施方式如图1是本技术的结构示意图，一种恒定风量的控制电路，由电源模块1、电机位置检测模块2、风量检测模块4、MCU模块5和电机驱动模块相互连接而成，所述的电机驱动模块为无刷离心风机驱动模块11，所述的风量检测模块4设有基本测量电路6、运算放大器7和反馈电路8，所述的MCU模块5上设有闭环PID算法模块9和PWM模块10。其具体的连接方式为:所述的基本测量 电路6与运算放大器7相连，运算放大器7通过反馈电路8将物理量风速转化成电压信号输出至MCU模块5，通过MCU模块5的闭环PID算法块9，将误差放大，输出至PWM模块10，PWM模块10与无刷离心风机驱动模块11相连接，控制无刷离心风机驱动模块11。所述的基本测量电路6上连接有风速传感器12。所述的风速传感器12集成有两个微型的钼电阻，阻值较小的电阻RH为加热器12-1，阻值较大的电阻Rs为温度传感器12-2。以及一种呼吸器，所述的呼吸器具有上方所述的恒定风量的控制电路，可实现风量的恒定输出。本技术利用风速传感器上钼电阻的温度-阻抗特性，使用惠斯顿测量电桥组成基本测量电路，再使用一片运算放大器将信号放大，并且通过反馈电路控制流经传感器的电流，将物理量风速转化成电压信号输出。利用软件PID算法，将误差放大，进而调整PWM控制电机，让出呼吸器风量维持在恒定出风量的状态。以下，将结合附图展开进一步的说明。如图2是风速传感器的结构示意图，该风速传感器12集成了两个微型的钼电阻，一个阻值较小的作为加热器12-1，另一个阻值较大的双段钼电阻作为温度传感器12-2，以探测气体流动而带动热量的迁移。配合外部调理电路时，这种结构不但能测量气体的流速，还补偿不同环境温度带来的影响，调节控制电压又能改变对应的测量范围，达到最优的测试分辨率。如图3为典型的信号曲线(T5m/s,风速流量Flow velocity 与传感器输出电压Bridge Voltage U_Bs的关系图。如图4是风速传感器调理电路框图，其中的电阻RH为加热器，电阻Rs为温度传感器。风速传感器12与惠斯顿测量电桥组成基本测量电路，再使用一片运算放大器7将信号放大，并且通过反馈电路8控制流经传感器的电流，将物理量风速转化成电压信号输出。传感器上双段测量钼电阻结构，利用风向侧的冷端钼电阻，同时也能对环境温度的补偿。如图5是闭环PID算法模块理论框图，PID算法，由比例单元 、积分单元、微分单元JTfl-1eW组成，通过HpKd三个参数的设定。用户设定好目标状态“desired state”与测量状态“measured state”和反馈信号“feedbacksignal”比较，产生差值“E(t)”通过比例单元；._、积分单元黑-￡_)、微分单元^ 计算后得到当前的控制信号“control signal ”数值，驱动回路输出“Μ”，PID算法可以根据历史数据和差值的出现率来调整输出值，使系统更加准确而稳定。如图6是闭环PID算法模块出风量算法图，通过测量实际的风速换算成对应的出风量，进行闭环控制。根据当前给定的出风量，首先计算出风量的差值。利用软件PID算法，将误差放大，进而调整PWM控制电机转速，控制实际出风量的输出，将外界对实际出风量的干扰反馈给传感器，进行单位换算后再次计算差值，如此循环，让呼吸器实际出风量维持在恒定出风量的状态。如图7是无刷离心风机驱动模块框图，ARM单片机通过电机控制外设输出6路PWM信号PWMO至PWM5，再通过IGBT驱动器将PWM信号放大，控制功率开关管QO至Q5驱动电机，电机的三相Α、B、C通电顺序由位置传感器HALL-A、HALL-B, HALL-C获得并反馈给单片机处理。无刷电机不依靠电刷来换相，依靠电子换相。相比其他电机而言无刷电机有很多的优点:更好的转速-转矩特性、快速的动态响应、高效率、长寿命，对于呼吸器这个产品而言它保证了尽量低的噪声、大范围的转速调节。本技术的控制电路和呼吸器，能够在各个部件允许的极限情况下，依旧提供稳定可靠的出风量，不仅可 以提供良好的使用体验，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒定风量的控制电路，由电源模块（1）、电机位置检测模块（2）、风量检测模块（4）和MCU模块（5）和电机驱动模块相互连接而成，其特征是，所述的电机驱动模块为无刷离心风机驱动模块（11），所述的风量检测模块（4）设有基本测量电路（6）、运算放大器（7）和反馈电路（8），所述的MCU模块（5）上设有闭环PID算法模块（9）和PWM模块（10），所述的电机驱动模块（3）由组成；其具体的连接方式为：所述的基本测量电路（6）与运算放大器（7）相连，运算放大器（7）通过反馈电路（8）将物理量风速转化成电压信号输出至MCU模块（5），通过MCU模块（5）的闭环PID算法模块（9），将误差放大，输出至PWM模块（10），PWM模块（10）与无刷离心风机驱动模块（11）相连接，控制无刷离心风机驱动模块（11）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高为人，瞿劲，
申请(专利权)人：常州迅安科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：