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便携式制氧机的设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-12-27  来源:本站  作者:本站编辑  浏览次数:0
核心提示:1呼吸脉冲供氧原理人体正常呼吸时,呼和吸的气量随频率而变。三种呼吸频率下的呼吸气量波形,从图中可以看出,一个呼吸周期为2s

1呼吸脉冲供氧原理人体正常呼吸时,呼和吸的气量随频率而变。三种呼吸频率下的呼吸气量波形,从图中可以看出,一个呼吸周期为2s~4s,吸气时间小于呼气时间。在吸气阶段的前0.5s内,吸气量最大,因此在吸气的前0.5s供氧是最有效的。采用鼻吸管呼吸时,人体对气体的吸入和呼出产生的压力随时间的变化关系基本上呈正弦函数关系。当人正常吸气时,鼻吸管内的压力呈相对负压状态,而呼气时压力则呈相对正压的状态。

2呼吸脉冲供氧管路

根据呼吸时的压力变化,设计的呼吸脉冲供氧管路连接,储氧罐中的氧气先经过电磁阀,通过三通一端连接压力传感器,另一端与人鼻相连。采用的压力传感器是美国Dwyer公司的机械型的微型压力差压开关,可以测正压,即呼气;也可测负压,即吸气。本系统是对呼吸时的吸气动作进行检测,所以采用了负压形式。

根据微动压力开关的内部结构,两个引出的终端是不导通的,当吸气时,鼻吸管内呈现负压状态,内部的两个金属薄片就会接触在一起,从而使两个终端导通,通过单片机程序的控制,供氧电磁阀导通,实现供氧;当呼气时,鼻吸管内呈现正压状态,金属薄片断开,从而电磁阀关闭,停止供氧。

供氧电磁阀采用欧卡达公司的OKD-0520B微型两通常闭式电磁阀,其体积小巧、质量可靠,便于与制供氧气集成。电磁阀的工作电压为12V,工作电流为125mA,单片机的控制信号经74LVC04反相器取反后再由达林顿管UN2003放大后再驱动电磁阀。由于UN2003是大电流、高耐压的复合晶体管阵列,它由七个硅NPN复合晶体管组成,所以换向电磁阀、压缩机以及供氧电磁阀均由达林顿管UN2003驱动。

3控制系统软件设计

脉冲供氧时,压力传感器检测人体的呼吸信号,当压力传感器检测到呼吸信号时,由单片机控制电磁阀的开闭状态,从而实现脉冲供氧。脉冲供氧主程序如图5所示。根据人体正常呼吸的规律,在吸气阶段的前0.5s内吸氧最有效,为此设计供氧电磁阀的导通时间为0.5s。在脉冲供氧模式下,若出现鼻吸管脱落或出现呼吸困难等问题,单片机检测不到呼吸信号,则通过蜂鸣器进行报警提示。具体方法是,每检测一次呼吸信号后,计时器开始计时,若在设定的时间内检测到下一次呼吸信号,则计时器清零,正常供氧;若在设定的时间内没有检测到呼吸信号,则蜂鸣器报警提示,为防止有呼吸困难等意外事件的发生,供氧电磁阀打开,实行连续供氧方式。

 
 
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