一種麻醉機(jī)的無刷直流電機(jī)自檢電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及麻醉機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種麻醉機(jī)的無刷直流電機(jī)自檢電路。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機(jī)(BLDC,Brushless DC Motor)已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域,BLDC電機(jī)不帶換向器，因而比直流電機(jī)更可靠，BLDC電機(jī)在許多方面也優(yōu)于交流感應(yīng)電機(jī)，BLDC電機(jī)通過轉(zhuǎn)子磁體生成旋轉(zhuǎn)磁通，具有很高的效率，因而它們一般用于較高可靠性和效率的設(shè)備中。BLDC電機(jī)的使用不需要復(fù)雜的控制算法。它的最大特點(diǎn)是以電子換向線路代替了由換向器和電刷組成的機(jī)械式換向結(jié)構(gòu)。從而使無刷直流電機(jī)既具有交流電機(jī)的簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具有直流電機(jī)運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好的優(yōu)點(diǎn)，因而在各方面獲得廣泛的應(yīng)用。在醫(yī)療行業(yè)使用以無刷直流電機(jī)為本體的渦輪供氣，不僅可以大幅度縮小氣源的體積，節(jié)省能源，降低成本，還可以對渦輪進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的控制，從而獲得穩(wěn)定的氣流與壓力。
[0003]無刷直流電機(jī)在運(yùn)輸、安裝和長時(shí)間的使用過程中，都有可能受到來自外部因素的損傷，例如振動(dòng)，靜電和過壓等。由于無刷直流電機(jī)多數(shù)都工作在高速的情況下，通氣時(shí)約10000r/min以上，會(huì)逐漸激發(fā)出這些潛在的損害,造成電機(jī)故障,但現(xiàn)有技術(shù)中不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種麻醉機(jī)的無刷直流電機(jī)自檢電路，能夠準(zhǔn)確調(diào)節(jié)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以使無刷直流電機(jī)安全運(yùn)行。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種麻醉機(jī)的無刷直流電機(jī)自檢電路，包括:主控CPU、現(xiàn)場可編程門陣列、三相全橋驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)調(diào)理電路，所述主控CPU與現(xiàn)場可編程門陣列連接，所述三相全橋驅(qū)動(dòng)電路分別與主控CPU、現(xiàn)場可編程門陣列連接，在無刷直流電機(jī)自檢時(shí)，主控CPU模擬出各種轉(zhuǎn)速條件下三相全橋驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，利用現(xiàn)場可編程門陣列的高速處理管腳信號(hào)的能力，使得三相全橋驅(qū)動(dòng)電路在各種工作頻率下工作，所述三相全橋驅(qū)動(dòng)電路直接與無刷直流電機(jī)連接，所述現(xiàn)場可編程門陣列通過信號(hào)調(diào)理電路與無刷直流電機(jī)連接，用以測得所述無刷直流電機(jī)的自檢信號(hào)，并將自檢結(jié)果發(fā)送至主控CPU。
[0007]其中，還包括控制切換接口電路，所述三相全橋驅(qū)動(dòng)電路通過所述控制切換接口電路分別與主控CPU、現(xiàn)場可編程門陣列連接，當(dāng)無刷直流電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，主控CPU通過所述控制切換接口電路直接控制三相全橋驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而控制無刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)無刷直流電機(jī)自檢時(shí)，主控CPU依次通過現(xiàn)場可編程門陣列及所述控制切換接口電路控制三相全橋驅(qū)動(dòng)電路在各種工作頻率下工作。
[0008]其中，所述控制切換接口電路包括:電平轉(zhuǎn)換電路和光耦保護(hù)電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路與光耦保護(hù)電路連接，所述電平轉(zhuǎn)換電路用于將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，所述光耦保護(hù)電路用于對轉(zhuǎn)換后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行光耦隔離保護(hù)。
[0009]其中，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括:電平轉(zhuǎn)換芯片U1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C1和電容C2，其中，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的型號(hào)為TSS0P24，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳1連接3.3VD電源接口，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳2連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端與電容C1的一端一起連接至3.3VD電源接口，電容C2的另一端接地，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳3與管腳4 一起接地，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳5與電阻R1的一端及ARM-M-Hall-3節(jié)點(diǎn)連接，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳7與電阻R2的一端及ARM-M-Hall_2節(jié)點(diǎn)連接，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳9與電阻R3的一端及ARM-M-Hall-Ι節(jié)點(diǎn)連接，電阻R1的另一端與電阻R2的另一端及電阻R3的另一端一起連接至3.3VD電源接口，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳11與管腳12 —起接地，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳13與管腳22 —起接地，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳15與Hall-Ι節(jié)點(diǎn)及電阻R7的一端連接在一起，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳17與Hall-2節(jié)點(diǎn)及電阻R6的一端連接在一起，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳19與Hall-3節(jié)點(diǎn)及電阻R5的一端連接在一起，電阻R5的另一端與電阻R6的另一端及電阻R7的另一端一起連接至+5V電源接口，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的管腳24與電容C2的一端連接至+5V電源接口，電容C2的另一端接地，電平轉(zhuǎn)換芯片U1的其他管腳懸空。
[0010]其中，所述光耦保護(hù)電路包括:光耦U2、光耦U3、光耦U4、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15和電阻R16，其中，光耦U2、U3、U4的型號(hào)皆為TLP521，電阻R8的一端連接節(jié)點(diǎn)Hall-3，電阻R8的另一端連接光耦U2的管腳2，光耦U2的管腳1連接3.3VD電源接口，光耦U2的管腳3連接電阻R14的一端，光耦U2的管腳4與電阻R11的一端及M-Hall-3節(jié)點(diǎn)連接，電阻R11的另一端連接+5V電源接口，電阻R9的一端連接節(jié)點(diǎn)Hall-2，電阻R9的另一端連接光耦U3的管腳2，光耦U3的管腳1連接3.3VD電源接口，光耦U3的管腳3連接電阻R15的一端，光耦U3的管腳4與電阻R12的一端及M-Hall-2節(jié)點(diǎn)連接，電阻R12的另一端連接+5V電源接口，電阻R10的一端連接節(jié)點(diǎn)Hall-Ι，電阻R10的另一端連接光耦U4的管腳2，光耦U4的管腳1連接3.3VD電源接口，光耦U4的管腳3連接電阻R16的一端，光耦U4的管腳4與電阻R13的一端及節(jié)點(diǎn)連接，電阻R13的另一端連接+5V電源接口，電阻R14的另一端與電阻R15的另一端及電阻R16的另一端一起接地。
[0011]其中，所述信號(hào)調(diào)理電路與現(xiàn)場可編程門陣列之間設(shè)置有:同步采集電路，所述同步采集電路與所述現(xiàn)場可編程門陣列連接，所述同步采集電路用于轉(zhuǎn)速與流速的同步采集。
[0012]其中，所述同步采集電路包括:分別與現(xiàn)場可編程門陣列相連的SPI接口 AD轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)速電平轉(zhuǎn)換接口和有源晶振，所述SPI接口 AD轉(zhuǎn)換器還與所述信號(hào)調(diào)理電路連接，所述有源晶振的頻率先分頻再倍頻后作為SPI借口 AD轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號(hào)，同步采集電路的采集時(shí)刻以轉(zhuǎn)速信號(hào)的上升沿為觸發(fā)時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與流速的同步采集。
[0013]其中，還包括:電源芯片、現(xiàn)場可編程門陣列配置芯片及UI界面，所述電源芯片及現(xiàn)場可編程門陣列配置芯片分別與現(xiàn)場可編程門陣列連接，所述UI界面與主控CPU連接。
[0014]其中，所述三相全橋驅(qū)動(dòng)電路包括:P溝道M0SFET管V1、N溝道M0SFET管V2、P溝道M0SFET管V3、N溝道M0SFET管V4、P溝道M0SFET管V5、N溝道M0SFET管V6、直流電壓源U1、二極管VD1、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、二極管VD5、二極管VD6、電阻Ra、電阻Rb、電阻Rc、電感La、電感Lb、電感Lc、反電動(dòng)勢Ea、反電動(dòng)勢Eb、反電動(dòng)勢Ec、和無刷直流電機(jī)的繞組Y型連接中點(diǎn)Un，其中，P溝道MOSFET管VI的源極與P溝道MOSFET管V3的源極、P溝道MOSFET管V5的源極、二極管VD1的負(fù)極、二極管VD3的負(fù)極、二極管VD5的負(fù)極及直流電壓源Ui的一端連接在一起，N溝道MOSFET管V2的源極與N溝道MOSFET管V4的源極、N溝道MOSFET管V6的源極、二極管VD2的正極、二極管VD4的正極、二極管VD6的正極及直流電壓源Ui的另一端連接在一起，P溝道MOSFET管VI的漏極與N溝道MOSFET管V2的漏極、二極管VD1的正極、二極管VD2的負(fù)極及電阻Ra的一端連接在一起，P溝道MOSFET管V3的漏極與N溝道MOSFET管V4的漏極、二極管VD3的正極、二極管VD4的負(fù)極及電阻Rb的一端連接在一起，P溝道MOSFET管V5的漏極與N溝道MOSFET管V6的漏極、二極管VD5的正極、二極管VD6的負(fù)極及電阻Rc的一端連接在一起，P溝道MOSFET管VI的柵極懸空，N溝道MOSFET管V2的柵極懸空，P溝道MOSFET管V3的柵極懸空，N溝道MOSFET管V4的柵極懸空，P溝道MOSFET管V5的柵極懸空，N溝道MOSFET管V6的柵極懸空，電阻Ra的另一端連接電感La的一端，電感La的另一端連接反電動(dòng)勢Ea的一端，電阻Rb的另一端連接電感Lb的一端，電感Lb的另一端連接反電動(dòng)勢Eb的一端，電阻Rc的另一端連接電感Lc的一端，電感Lc的另一端連接反電動(dòng)勢Ec的一端，反電動(dòng)勢Ea的另一端與反電動(dòng)勢Eb的另一端、反電動(dòng)勢Ec的另一端一起連接至無刷直流電機(jī)的繞組Y型連接中點(diǎn)Un。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:一種麻醉機(jī)的無刷直流電機(jī)自檢電路，包括:主控CPU、現(xiàn)場可編程門陣列、三相全橋驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)調(diào)理電路，所述