一种微高压氧舱的气压控制系统及微高压氧舱系统的制作方法

本发明涉及微高压氧舱，特别是涉及一种微高压氧舱的气压控制系统以及一种微高压氧舱系统。

背景技术：

1、微高压氧舱在工作中需要配置有制氧设备和加压机，其中，制氧设备可以产生高浓度纯氧气，而加压机则对空气进行压缩形成高压空气，该高浓度纯氧气和高压空气通入到微高压氧舱内，也即使得微高压氧舱形成了具有高浓度氧气和微量正气压的环境的密封舱体。当患者进入微高压氧舱的舱体后，舱内氧气浓度较高，可以达到高浓度氧疗的效果；同时，舱内的微量正气压略高于大气压，可以有效增加患者肺泡内氧气分压，提高体内氧气的摄入量，促进氧气的吸收与利用。

2、微高压氧舱在实际工作过程中，对舱内气压进行有效控制，对保证舱内人员的安全性至关重要。而目前对微高压氧舱中的气压调控，主要通过对微高压氧舱的进气管道和出气管路上的各种电磁阀门的开度调控，改变进气流量和出气流量，实现舱内气压调节。但上述对微高压氧舱的舱内气压调节方式过于单一依赖阀门控制，容易造成舱内气压异常甚至失控，对舱内人员造成安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种微高压氧舱的气压控制系统以及一种微高压氧舱系统，能够在一定程度上提高微高压氧舱内气压调节的可靠性和平稳性，保证舱内人员的安全性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种微高压氧舱的气压控制系统，包括：包含有状态机模块和pid调控模块的主控单元；和所述主控单元相连接，用于调节加压机的工作功率大小的功率调节电路；和所述主控单元相连接，用于采集微高压氧舱内的气压数据的气压传感器；

3、其中，当所述主控单元接收到升压指令时，所述状态机模块进入升压状态，并根据所述气压传感器采集的气压数据和目标气压数据之间的差值，通过所述功率调节电路对所述加压机进行工作功率逐增调节；

4、当所述微高压氧舱内的气压数据升高至设定目标气压范围内时，所述状态机模块进入稳压状态，所述pid调控模块根据所述气压传感器采集的气压数据对所述微高压氧舱内的调压阀开度以及所述加压机的工作功率进行反馈调节；

5、当所述主控单元接收到降压指令时，所述状态机模块进入降压状态，并根据所述气压传感器采集的气压数据的大小，通过所述功率调节电路对所述加压机进行工作功率逐降调节，且对所述调压阀的开度大小进行调节，以使得所述微高压氧舱内的气压按照设定变化率下降。

6、在本技术的一种可选地实施例中，所述功率调节电路包括过零检测电路和控制电路；

7、其中，所述过零检测电路的输入端和交流电源相连接，输出端和所述主控单元的第一输入端相连接；所述过零检测电路用于检测交流电源的零点电压，并当检测到所述零点电压时向所述主控单元输出过零电信号；

8、所述主控单元用于根据所述加压机的工作功率大小，确定延时时长，在每接收到一次所述过零电信号之后经过所述延时时长，向所述控制电路输出一个脉冲信号；其中，所述延时时长与所述加压机的工作功率大小成正比；

9、所述控制电路包括三极管、光耦隔离开关、双向晶闸管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻；

10、所述三极管的基极和所述主控单元的第一输出端相连接，发射极接地，集电极通过第一电阻和直流电压端相连接；所述光耦隔离开关的控制输入端和所述三极管的集电极相连接；所述光耦隔离开关的电压输入端通过所述第二电阻和所述直流电压端相连接；所述光耦隔离开关的第一输出端通过所述第三电阻和所述双向晶闸管的第一阳极相连接，所述光耦隔离开关的第一输出端通过所述第四电阻和所述双向晶闸管的第二阳极相连接，且所述光耦隔离开关的第一输出端通过所述第五电阻和所述双向晶闸管的控制极相连接；所述双向晶闸管的第一阳极和交流电源的第一接入端相连接，所述双向晶闸管的第二阳极和加压机供电端的第二引脚相连接；所述加压机供电端的第一引脚和所述交流电源的第二接入端相连接。

11、在本技术的一种可选地实施例中，所述过零检测电路包括压敏电阻、x电容器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、滤波电容、双向光耦开关；

12、所述压敏电阻的两端和所述x电容器的两端均分别和所述交流电源的第一接入端和第二接入端相连接；所述双向光耦开关的第一输入端通过所述第六电阻和所述第七电阻与所述交流电源的第一接入端相连接；所述双向光耦开关的第二输入端与所述交流电源的第二接入端相连接；所述双向光耦开关的第一输出端和所述第八电阻的第一端相连接；所述双向光耦开关的第二输出端接地；所述滤波电容的两端分别和所述双向光耦开关的第一输出端以及第二输出端相连接；所述第八电阻的第二端和直流电压端相连接，且作为所述过零检测电路和主控单元的第一输入端相连接。

13、在本技术的一种可选地实施例中，还包括：过压检测单元，过压保护单元，分别设置在和所述微高压氧舱相连通的第一泄压管道、第二泄压管道、第三泄压管道上的第一泄压阀、第二泄压阀以及第三泄压阀，继电器开关；

14、所述主控单元用于当气压传感器采集微高压氧舱内的气压数据大于所述第一预设压力阈值，则控制所述第一泄压阀处于开启状态；

15、所述过压检测单元用于当所述气压数据大于第二预设压力阈值时，控制所述第二泄压阀处于开启状态；

16、所述过压保护单元用于当所述气压数据大于第三预设压力阈值时，控制所述第三泄压阀处于开启状态，并控制所述继电器开关断开所述加压机和交流电源之间电路；其中，所述第二预设压力阈值不小于所述第一预设压力阈值；所述第三预设压力阈值不小于所述第二预设压力阈值。

17、在本技术的一种可选地实施例中，所述过压检测单元还用于当所述气压传感器所测得的压力数据大于所述第二预设压力阈值时，控制所述主控单元复位重启。

18、在本技术的一种可选地实施例中，所述气压传感器包括和所述主控单元相连接的第一气压传感器，和所述过压检测单元相连接的第二气压传感器，以及和所述过压保护单元相连接的第三气压传感器。

19、在本技术的一种可选地实施例中，所述过压保护单元包括：

20、输入端和所述气压传感器的输出端相连接的过压比较电路，所述过压比较电路的第一输出端和所述继电器开关的控制输入端相连接；所述过压比较电路的第二输出端和所述第三泄压阀的控制输入端相连接；

21、所述过压比较电路包括过零比较器；所述过零比较器的反相输入端接入设定直流电压，同相输入端和所述气压传感器的输出端相连接。

22、在本技术的一种可选地实施例中，所述过压保护单元包括双电压比较器，分别和所述双电压比较器的两路输入端相连接的第一过压电路和第二过压电路；所述第一过压电路和所述第二过压电路的输入端均和所述气压传感器的输出端相连接；且所述第一过压电路和所述第二过压电路的电路结构相同；

23、所述第一过压电路包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一电容、第二电容；其中，所述第九电阻为可调电阻；所述第九电阻的第一端、所述第一电容的第一端、所述第十电阻的第一端以及所述第十一电阻的第一端均和第一直流电压端相连接；所述第九电阻的第二端、所述第一电容的第二端以及第二电容的第二端共同接地；所述第九电阻的滑动端和所述双电压比较器的第一反向输入端相连接；所述第十电阻的第二端和所述第二电容的第一端共同作为所述第一过压电路的输入端和所述气压传感器的输出端相连接，且和所述双电压比较器的第一同相输入端相连接；所述第十一电阻的第二端和所述双电压比较器的第一输出端共同和所述继电器开关的控制输入端相连接；所述双电压比较器的第二输出端和所述第三泄压阀的控制输入端相连接。

24、在本技术的一种可选地实施例中，所述双电压比较器的第一输出端和所述继电器开关的控制输入端之间还设置有第一开关电路；所述双电压比较器的第二输出端和所述第三泄压阀的控制输入端之间还设置有第二开关电路；所述第一开关电路和所述第二开关电路的电路结构相同；

25、所述第一开关电路包括第十二电阻、第十三电阻、nmos管和二极管，其中，所述第十二电阻的第一端和所述双电压比较器的第一输出端相连接，所述第十二电阻的第二端和所述第十三电阻的第一端以及所述nmos管的栅极相连接；所述第十三电阻的第二端和所述nmos管的源极共同接地；所述nmos管的漏极和所述二极管的阳极相连接，所述二极管的阴极接通第二直流电压端；所述nmos管的漏极作为所述第一开关电路的输出端和所述继电器开关的控制输入端相连接。

26、一种微高压氧舱系统，包括微高压氧舱、制氧设备、加压机以及如上任一项所述的微高压氧舱的气压控制系统；

27、所述微高压氧舱和所述制氧设备之间通过供氧管道相连接；

28、所述微高压氧舱和所述加压机之间通过加压管道相连接，且所述加压管道上设置有加压阀；

29、所述微高压氧舱还连接有用于对所述微高压氧舱内的气体排放的调压管道，且所述调压管道上设置有调压阀；

30、所述加压阀和所述调压阀均和所述气压控制系统中的主控单元相连接。

31、本发明所提供的一种微高压氧舱的气压控制系统以及一种微高压氧舱系统，该气压控制系统包括包含有状态机模块和pid调控模块的主控单元；和主控单元相连接，用于调节加压机的工作功率大小的功率调节电路；和主控单元相连接，用于采集微高压氧舱内的气压数据的气压传感器；其中，当主控单元接收到升压指令时，状态机模块进入升压状态，并根据气压传感器采集的气压数据和目标气压数据之间的差值，通过功率调节电路对加压机进行工作功率逐增调节；当微高压氧舱内的气压数据升高至设定目标气压范围内时，状态机模块进入稳压状态，pid调控模块根据气压传感器采集的气压数据对微高压氧舱内的调压阀开度以及加压机的工作功率进行反馈调节；当主控单元接收到降压指令时，状态机模块进入降压状态，并根据气压传感器采集的气压数据的大小，通过功率调节电路对加压机进行工作功率逐降调节，且对调压阀的开度大小进行调节，以使得微高压氧舱内的气压按照设定变化率下降。

32、本技术中的主控单元在对微高压氧舱内的气压进行调控时，将状态机调节和pid调节相结合，将微高压氧舱内的气压调整状态划分为升压状态、稳压状态和降压状态三个不同的状态过程；在升压状态和降压状态时，在对调压阀的开度进行调节的基础上，还通过逐步增大和减小加压机的工作功率来实现舱内气压调节，一方面避免升压状态时加压机工作功率突增，而导致微高压氧舱及其相连通的管道受突增的高气压冲击，另一方面则避免降压状态下舱内气压下降过快对舱内人员造成不适感；而在稳压状态过程中，利用pid调节将舱内气压精准维持在稳定合适的气压范围内；由此实现对微高压氧舱内的气压进行合理有效调控，有效避免舱内气压出现突增或突降等异常变化情况，有利于保证舱内人员的人身安全。