用電設備電源的控制方法及中央處理單元的製作方法

2023-12-08 11:18:11 1

專利名稱：用電設備電源的控制方法及中央處理單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用電設備電源的控制方法及中央處理單元。
背景技術：
治療型呼吸機是一種電控裝置，內部電源是必不可少的關鍵部分，而對呼吸機的 電源進行有效的管理，可以提高呼吸機工作的穩定性和安全性。反之，在機器工作時則存在 巨大的安全隱患。在醫療設備中對電源進行管理不同於通常意義的電源管理，通常的電源管理是指 如何將電源有效分配給系統的不同組件，以提高電源的工作效率和降低系統功耗為目的。 而醫療設備對電源進行管理的根本出發點是提高設備的穩定性和安全性。對電源管理的方式有很多種，目前使用在呼吸機之上的電源管理方式主要是使用 分立IC來實現的，實現的電源管理功能包括檢測輸出的電壓。檢測電壓是使用電阻分壓 的方式進行電壓採樣，然後將採樣信號交給電源以外的電路處理；控制上電順序。上電順序 是由阻容充電的方式控制實現的，其缺少控制的靈活性，控制精度低；網電源和電池的掉電 報警處理是使用與門，定時器和觸發器組成的觸發報警電路來實現的。這些功能依靠分立 元件實現，不僅增加了電源系統的複雜性和體積，而且使電源的開發難度明顯增加，同時還 受到以後功能擴展的瓶頸。顯而易見，使用分立IC實現電源管理的方式，無法滿足市場對產品的功能多樣， 安全可靠的要求。尤其是要求穩定性和安全性高的醫療產品，所以以下因素是值得我們去 注意的，包括接口的單一化，接線的簡單化，控制的靈活性，結構的精簡化，單元的模塊化。 這些都對電源管理的穩定和安全起到嚴重的影響，越是生命支持的設備越應該加以嚴格控 制。綜上所述，如何克服現有分立元件式的電源管理的缺點並滿足呼吸機要求的電源 管理的條件成為關鍵，因此，本發明將闡述一種利用MCU控制方式實現呼吸機在輸出檢測， 上電順序，掉電報警三個方面的電源管理的方法，來解決以上問題。通用目的輸入輸出(GeneralPurpose Input Output，簡稱為 GPIO)針對相關技術中對電源系統中各電源的控制比較複雜的問題，目前尚未提出有效 的解決方案。

發明內容
針對對電源系統中各電源的控制比較複雜的問題而提出本發明，為此，本發明的 主要目的在於提供一種用電設備電源的控制方法及中央處理單元，以解決上述問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種用電設備電源的控制方法。根據本發明的用電設備電源的控制方法包括中央處理單元採集各電源輸出接口 的電壓信號；中央處理單元根據電壓信號得到對各電源的控制信號；中央處理單元將控制信號輸出至各電源以對各電源進行控制。優選地，中央處理單元採集各電源輸出接口的電壓信號包括中央處理單元使用 數模轉換接口採集各電源中一個或任意多個電源的電壓信號。優選地，控制信號為上電控制信號，對各電源進行控制包括控制各電源的上電順 序；控制各電源的上電時間。優選地，在中央處理單元採集各電源輸出接口的電壓信號之後，方法還包括中央 處理單元保存電壓信號對應的數據。優選地，在中央處理單元保存電壓信號對應的數據之後，方法還包括中央處理單 元將數據發送至預設的外部裝置。優選地，用電設備為呼吸機或麻醉機。優選地，方法還包括中央處理單元通過電壓信號判斷各電源是否存在掉電狀態 或低電壓狀態；在存在掉電狀態或低電壓狀態的情況下，中央處理單元進行報警。為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種中央處理單元。根據本發明的中央處理單元包括採集模塊，用於採集各電源輸出接口的電壓信 號；轉換模塊，用於根據電壓信號得到對各電源的控制信號；輸出模塊，用於將控制信號輸 出至各電源以對各電源進行控制。優選地，中央處理單元還包括存儲模塊，用於保存電壓信號對應的數據。優選地，中央處理單元還包括發送模塊，用於將數據發送至預設的外部裝置。通過本發明，採用中央處理單元採集各電源輸出接口的電壓信號；中央處理單元 根據電壓信號得到對各電源的控制信號；中央處理單元將控制信號輸出至各電源以對各電 源進行控制，解決了相關技術中對電源系統中各電源的控制比較複雜的問題，進而達到了 電源管理系統穩定和安全的效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發 明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的用電設備電源的控制方法的流程圖；圖2是根據本發明實施例的用電設備電源的控制方法的示意圖；圖3是根據本發明實施例的中央處理單元的示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相 互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。根據本發明的實施例，提供了 一種用電設備電源的控制方法。圖1是根據本發明實施例的用電設備電源的控制方法的流程圖。如圖1所示，該方法包括如下的步驟S102至步驟S 步驟S102，中央處理單元採集各電源輸出接口的電壓信號；步驟S104，中央處理單元根據電壓信號得到對各電源的控制信號；步驟S106，中央處理單元將控制信號輸出至各電源以對各電源進行控制。
優選地，中央處理單元採集各電源輸出接口的電壓信號包括中央處理單元使用 數模轉換接口採集各電源中一個或任意多個電源的電壓信號。優選地，控制信號為上電控制信號，對各電源進行控制包括控制各電源的上電順 序；控制各電源的上電時間。優選地，在中央處理單元採集各電源輸出接口的電壓信號之後，方法還包括中央 處理單元保存電壓信號對應的數據。優選地，在中央處理單元保存電壓信號對應的數據之後，方法還包括中央處理單 元將數據發送至預設的外部裝置。優選地，用電設備為呼吸機或麻醉機。優選地，方法還包括中央處理單元通過電壓信號判斷各電源是否存在掉電狀態 或低電壓狀態；在存在掉電狀態或低電壓狀態的情況下，中央處理單元進行報警。下面將結合實例對本發明實施例的實現過程進行詳細描述。圖2是根據本發明實施例的用電設備電源的控制方法的示意圖。如圖2所示，該用電設備電源的控制方法包括首先，使用單片機的A/D採集所有的電源輸出接口的電壓信號，並在單片機內部 做處理，然後通過單片機的串口將所有電壓信號的數據傳輸給外部的串口，減少了與外部 的接口數量和線纜數量，降低了線間幹擾。其次，通過單片機的GPIO控制各路電源的上電順序，由於GPIO的控制信號是受單 片機內部程序控制，控制輸出實時精確，使得每兩路電源上電的時間間隔能夠準確的控制， 克服了由於電容自身誤差大而造成的阻容充電式的時間控制方式的誤差大的缺點。並且由 於程序的修改方便的優點使得各路電源上電順序的修改變的靈活方便。優選地，一路電源的負載由電磁閥換成了電機，則該路電源的上電順序應該作調 整，調整為最後一路啟動。這樣的修改在使用阻容充電式的時候需要換掉電容或者電阻，從 而增加新的物料，並涉及更改大量的設計文件。而使用單片機則只要將程序修改就可以，沒 有設計任何硬體。因此，單片機可以高效的準確的安全的掌握各路電源的開啟時機。在本申請中，在掉電報警的邏輯處理上，使用單片機的A/D對輸入的網電源和電 池的電壓進行採樣，利用程序做邏輯處理，從而在元器件少，結構簡單的情況下實現對網電 源和電池是處於何種狀態的判斷，是處於掉電狀態還是處於低電壓狀態。並將判斷的結果 通過單片機GPIO輸出到三極體驅動的蜂鳴器報警電路，實現掉電和低電壓不用節奏輸出 的報警聲音，其驅動方式簡單可靠。還為單片機設計了獨立的供電電源，使其能夠穩定的工 作。保障採樣和驅動處理的正確性，從而也為有效的電源管理提供穩定的平臺。優選地，本發明專利實施在一種治療型呼吸機上。呼吸機是一種輔助通氣裝置，它 由吸氣管和呼氣管同時連接在患者端。患者叢呼吸機吸氣管吸取氣體，再通過呼吸管排出 氣體。整個機械通氣過程全部依靠電源的支撐，合理有效的電源管理為電氣控制提供了可 靠的供電，和報警措施，使呼吸機的機械通氣過程穩定，安全。從以上的描述中，可以看出，本發明實現了如下技術效果呼吸機的穩定可靠工作 是評價呼吸機的重要指標，可以大大降低患者的使用風險。本發明通過電源管理的方式提 高了電源的安全性和穩定性，有效的增強系統的穩定性和可靠性，從而增強患者使用呼吸 機的安全性。
需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的 計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不 同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。圖3是根據本發明實施例的中央處理單元的示意圖。如圖3所示，該中央處理單元包括採集模塊301、轉換模塊303和輸出模塊305。其中，採集模塊301，用於採集各電源輸出接口的電壓信號；轉換模塊303，用於根 據電壓信號得到對各電源的控制信號；輸出模塊305，用於將控制信號輸出至各電源以對 各電源進行控制。優選地，該中央處理單元還包括存儲模塊307。存儲模塊307，用於保存電壓信號對應的數據。優選地，該中央處理單元還包括發送模塊309。發送模塊309，用於將數據發送至預設的外部裝置。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們 中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的 硬體和軟體結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用電設備電源的控制方法，其特徵在於，包括 中央處理單元採集各電源輸出接口的電壓信號；所述中央處理單元根據所述電壓信號得到對所述各電源的控制信號； 所述中央處理單元將所述控制信號輸出至所述各電源以對所述各電源進行控制。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，中央處理單元採集各電源輸出接口的電 壓信號包括所述中央處理單元使用數模轉換接口採集各電源中一個或任意多個電源的電壓信號。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述控制信號為上電控制信號，對所述各 電源進行控制包括控制所述各電源的上電順序； 控制所述各電源的上電時間。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在中央處理單元採集各電源輸出接口的 電壓信號之後，所述方法還包括所述中央處理單元保存所述電壓信號對應的數據。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在所述中央處理單元保存所述電壓信號 對應的數據之後，所述方法還包括所述中央處理單元將所述數據發送至預設的外部裝置。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述用電設備為呼吸機或麻醉機。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括 所述中央處理單元通過所述電壓信號判斷各電源是否存在掉電狀態或低電壓狀態； 在存在掉電狀態或低電壓狀態的情況下，所述中央處理單元進行報警。
8.一種中央處理單元，其特徵在於，包括 採集模塊，用於採集各電源輸出接口的電壓信號；轉換模塊，用於根據所述電壓信號得到對所述各電源的控制信號； 輸出模塊，用於將所述控制信號輸出至所述各電源以對所述各電源進行控制。
9.根據權利要求8所述的中央處理單元，其特徵在於，所述中央處理單元還包括 存儲模塊，用於保存所述電壓信號對應的數據。
10.根據權利要求9所述的中央處理單元，其特徵在於，所述中央處理單元還包括 發送模塊，用於將所述數據發送至預設的外部裝置。
全文摘要
本發明公開了一種用電設備電源的控制方法及中央處理單元。其中，該方法包括中央處理單元採集各電源輸出接口的電壓信號；中央處理單元根據電壓信號得到對各電源的控制信號；中央處理單元將控制信號輸出至各電源以對各電源進行控制。通過本發明，能夠提高電源管理系統的穩定性和安全性。
文檔編號A61M16/01GK102117048SQ20091021759
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者郭偉 申請人:北京誼安醫療系統股份有限公司