混合动力式医用控温毯控制系统研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jh_viso1
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医用控温毯作为人体辅助控温的主要医疗设备,被广泛应用于各种疾病的临床治疗中。由于国内医用控温毯的研制起步较晚,其在控温精度、功能应用、操控界面、电磁兼容等方面,仍有许多不足之处。针对以上不足,本文通过研究现代医用控温毯系统特性,并结合企业设计需求,提出基于混合动力式医用控温毯控制系统的设计方案。本文通过研究对比国内外医用控温毯的设计模式,并结合最新国家相关标准,详细列举医用控温毯的硬性设计指标和功能扩展需求;通过对现有医用控温毯驱动方案的对比,提出半导体与压缩机混合驱动的组合形式,并对其驱动方式进行研究。本文选用STM32F4微控制器作为主控芯片,并围绕该CPU分模块对外围电路进行设计;选用NTC热敏电阻和DS18B20作为机组不同测温部位的温度传感器,并分别针对其采集特性设计了采集隔离电路;为扩展机器功能需求,分别增加了信息存储、网络接口、语音预警等模块。采用改进后的MOS管全桥电路对半导体机组两端的电压大小和方向进行控制,并针对半导体导通电流反馈信号设计了采集隔离电路;根据功率驱动器件混合的特点,选用了控制变频器并设计了半导体驱动保护电路和MOS管开关电路。本文研究对比现有医用控温毯温控算法的优劣,提出分层模糊PID的控制理念,并借助Matlab工具对该温控算法的设计进行了详细介绍;基于μC/OS-III操作系统进行控制任务的软件开发,并分别对各任务流程进行分析;根据整机EMC测试实验,对测试方法以及相应的EMC整改方案进行了介绍。最终本文设计的机型成功完成各项技术指标的测试,并送交由国家食药总局指定的济南医疗器械质量监督检测中心进行检测。实验结果表明,文中混合驱动方案、分层模糊PID控制方案、软硬件电路设计方案和EMC隔离方案均能很好的应用于医用控温毯,并为其他医用温控设备的设计提供一定的参考价值。
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