CN203551001U - 一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及医用气体***中的制氧***检测设备技术领域，尤其是涉及一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪。包括单片机，其特点是还包括所述的单片机与A／D转换模块相连，所述的单片机外接两个高精度数模转换器、数字通讯端口、触摸屏控制器和集成式LCD控制器。其通过单片机以C语言程序实现在一只智能化仪表中进行智能化计算，处理多项参数数据采集、高精度化、准确化显示，集中通讯、传感器故障提示等功能。其测试参数范围全面，包括氧浓度、水分含量、一氧化碳含量、二氧化碳含量、温度、湿度、地域空气压力。其测试集成于一只仪表中完成，使***配置简单、施工简便，故障率降低和易于维护，***成本降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及医用气体***中的制氧***检测设备技术领域，尤其是涉及一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪。
背景技术
目前，医用气体***工程的建设是医院建设中不可缺少的重要组成部分，医用气体***被称为生命支持***，是直接关乎人民生命及健康的特殊产品，所以对产品的质量要求是硬性的。随着社会快速发展，医用制氧也以多种形式而快速发展。为进一步规范我国医疗用氧安全，国家自2012年颁布并执行了医用气体***工程新标准：GB50751-2012《医用气体工程技术规范》。尤其对医用分子筛制氧***行业在很多方面提高了要求，其中除了要求对氧浓度测试外，增加了对水分含量、一氧化碳含量、二氧化碳含量等参数进行高精度、测量准确、实时测试的要求；对输入传感器检测在线状态；增加配置监控***，并监控数据具备同时提供用户MIS***及本行业管理***使用，以方便各方建立高级管理数据库。
本行业现有技术中只对氧浓度进行连续在线测试，则在新国家标准要求下，医用分子筛制氧***中必然需要增加至少三类参数测试并连续式工作的测试仪表的配置及增加相应设备、***结构布置等成本；且现有测试仪表中并非都具备通讯功能或这些参数测试仪表的通讯协议未必相同，则必然增加了监控***与多项测试仪表通讯接口量和处理通讯协议的繁杂度。
发明内容
本实用新型的目的在于避免现有技术的测量复杂的缺陷提供一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，其实现将氧浓度、温度、湿度、一氧化 碳含量、二氧化碳含量、地域空气压力等至少六类被测试参数集成化于一款智能化仪表中完成、并增加监视输入传感器状态功能的监控仪装置。从而有效解决现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，包括单片机，其特点是还包括所述的单片机与A／D转换模块相连，第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器和第六运算放大器分别与A／D转换模块相连，氧气传感器与第一运算放大器相连，压力传感器与第二运算放大器相连，温度传感器与第三运算放大器相连，一氧化碳传感器与第四运算放大器相连，二氧化碳传感器与第五运算放大器相连，湿度传感器与第六运算放大器相连，双电压输出变压器分别与单片机、第三运算放大器和第六运算放大器相连，微功耗直流变送器与双电压输出变压器相连；所述的单片机外接两个高精度数模转换器、数字通讯端口、触摸屏控制器和集成式LCD控制器，两个高精度数模转换器分别接第一电源输出端口和第二电源输出端口，TFTLCD液晶屏分别与触摸屏控制器和集成式LCD控制器相连，触摸屏控制器外设USB接口，氧浓度低限报警输出继电器、氧浓度高限报警输出继电器、一氧化碳超限报警输出继电器、二氧化碳超限报警输出继电器、湿度超限报警输出继电器和温度超限报警输出继电器接单片机。
所述的TFT LCD液晶屏和触摸屏控制器与双电压输出变压器相连，双电压输出变压器包括整流桥电路B1，整流桥电路B1与电容C1、电容C2、电感L5组合而成的复式滤波电路相连并经过电阻R1、电阻R2及稳压管W1接输出5V直流电压，将通过电源变压器220V AC变为的100V AC交流电变换成直流电，滤去整流输出电压中的纹波，电容、电感还具有平波作用；5V直流电压通过LM2596S／ADJ可调稳压器转化为3.6V DC，LM2596S／ADJ可调稳压器由比较器，基准电压源，振荡器，驱动器等构成，LM2596S／ADJ可调稳压器与输入滤波电容C13、电感L4、二极管D15和储 能电容C17相连。
所述的数字通讯端口为标准RS-232C／RS-485数字通讯端口，其采用RS232／RS485标准转换芯片S2-485来实现计算机现有的RS232接口与RS485接口进行通信功能，RS232／RS485标准转换芯片一边与RS232标准9针接口相连，另一边与RS485总线相连。
所述的第一模拟量通讯输出端口和第二模拟量通讯输出端口分别为4-20mA输出端口和0-5V／0-10V DC输出端口。
所述的A／D转换模块的输出端口与单片机的输入端口相连，单片机将所采集到的各项参数，用C语言技术分别进行实时数据值数据计算、校准及数据块传送处理，实现对医用制氧***的参数集成化测量功能。
所述的单片机的P3.0、P3.1、GND引脚分别与触摸屏控制器的TX、RX、GND引脚对应相连，触摸屏控制器通过VGA接口与TFT LCD液晶屏相连，所述的集成式LCD控制器和TFT LCD液晶屏接收到单片机处理后的数据显示出彩色、中文的数据实时信息并同时实现对传感器故障分析信息和参数超限报警信息的显示，和将重要信息保存在历史数据库中，实现数据实时值／历史值监视功能。
所述的单片机处理后的数据以标准协议处理后发送到RS-232C／RS-485数字通讯端口实现提供数字量通讯功能；经过高精度数模转换器与4-20mA输出端口和0-5V／0-10V DC输出端口连接，实现提供标准的模拟量数据通讯功能。
所述的单片机型号为MSP430系列单片机，其低功耗，集成度高，运算速度快，处理能力强的MSP430系列单片机；所述触摸屏采用TFTLCD真彩触摸屏，具备高像素和低响应时间的特点，集中显示氧浓度、CO浓度、CO2浓度、压力、温度、湿度等参数及运行和故障报警信息；所述氧浓度传感器采用燃料池氧传感器，可以实现氧浓度的快速检测，并且该传感器稳定可靠，免于维护的烦恼，配备氧浓度高低限报警继电器；所述温度传感器采用非接 触式热电敏传感器，特点有：体积小，灵敏度高，测量精确，配有温度超限报警；所述压力传感器采用综合精度高、稳定性好的专业气体压力传感器；所述湿度传感器采用湿敏电容式传感器，湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、容易实现小型化和集成化。
本实用新型的有益效果是：所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，其使用最现代化软件／硬件技术，通过单片机以C语言程序实现在一只智能化仪表中进行智能化计算，处理多项参数数据采集、高精度化、准确化显示，集中通讯、传感器故障提示等功能。使医用制氧***拥有更简便、高精度的多参数在线监测仪。其测试参数范围全面，包括氧浓度、水分含量、一氧化碳含量、二氧化碳含量、温度、湿度、地域空气压力。其测试集成于一只仪表中完成，使***配置简单、施工简便，故障率降低和易于维护，***成本降低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型电路原理结构示意图；
图2是本实用新型氧气输入信号运放工作原理图；
图3是本实用新型图1中单片机与TFT LCD液晶屏连接图；
图4是本实用新型图1中双电压输出变压器电路原理结构示意图；
图5是本实用新型图1中第一模拟量通讯输出端口电路原理结构示意图；
图6是本实用新型图1中数字通讯端口与PC机相接电路原理结构示意图。
图1中：1.单片机；2.A／D转换模块；3.氧气传感器；4.压力传感器；5.温度传感器；6.一氧化碳传感器；7.二氧化碳传感器；8.湿度传感器；9.第一运算放大器；10.第二运算放大器；11.第三运算放大器；12.第四 运算放大器；13.第五运算放大器；14.第六运算放大器；15.氧浓度低限报警输出继电器；16.氧浓度高限报警输出继电器；17.一氧化碳超限报警输出继电器；18.二氧化碳超限报警输出继电器；19.湿度超限报警输出继电器；20.温度超限报警输出继电器；21.触摸屏控制器；22.集成式LCD控制器；23.TFT LCD液晶屏；24.高精度数模转换器；25.微功耗直流变送器；26.双电压输出变压器；27.数字通讯端口；28.USB接口；29.第一模拟量通讯输出端口；30.第二模拟量通讯输出端口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1至4所示，所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，包括单片机1，其特点是还包括所述的单片机1与A／D转换模块2相连，第一运算放大器9、第二运算放大器10、第三运算放大器11、第四运算放大器12、第五运算放大器13和第六运算放大器14分别与A／D转换模块2相连，氧气传感器3与第一运算放大器9相连，压力传感器4与第二运算放大器10相连，温度传感器5与第三运算放大器11相连，一氧化碳传感器6与第四运算放大器12相连，二氧化碳传感器7与第五运算放大器13相连，湿度传感器8与第六运算放大器14相连，双电压输出变压器26分别与单片机1、第一运算放大器9、第二运算放大器10、第三运算放大器11、第四运算放大器12、第五运算放大器13和第六运算放大器14相连，微功耗直流变送器25与双电压输出变压器26相连；所述的单片机1外接两个高精度数模转换器24、数字通讯端口27、集成式LCD控制器22，两个高精度数模转换器24分别接第一模拟量通讯输出端口29和第二模拟量通讯输出端口30，TFTLCD液晶屏23分别与触摸屏控制器21和集成式LCD控制器22相连，触摸屏控制器21外设USB接口28，氧浓度低限报警输出继电器15、氧浓度 高限报警输出继电器16、一氧化碳超限报警输出继电器17、二氧化碳超限报警输出继电器18、湿度超限报警输出继电器19和温度超限报警输出继电器20接单片机。
所述的TFT LCD液晶屏23和触摸屏控制器21与双电压输出变压器26相连，双电压输出变压器26包括整流桥电路B1，整流桥电路B1与电容C1、电容C2、电感L5组合而成的复式滤波电路相连并经过电阻R1、电阻R2及稳压管W1接输出5V直流电压，将通过电源变压器220V AC变为的100VAC交流电变换成直流电，滤去整流输出电压中的纹波，电容、电感还具有平波作用；5V直流电压通过LM2596S／ADJ可调稳压器转化为3.6V DC，LM2596S／ADJ可调稳压器由比较器，基准电压源，振荡器，驱动器等构成，LM2596S／ADJ可调稳压器与输入滤波电容C13、电感L4、二极管D15和储能电容C17相连。
所述的数字通讯端口27为标准RS-232C／RS-485数字通讯端口，其采用RS232／RS485标准转换芯片S2-485来实现计算机现有的RS232接口与RS485接口进行通信功能，RS232／RS485标准转换芯片一边与RS232标准9针接口相连，另一边与RS485总线相连。
所述的第一模拟量通讯输出端口29和第二模拟量通讯输出端口30分别为4-20mA输出端口和0-5V／0-10V DC输出端口。
所述的A／D转换模块2的输出端口与单片机1的输入端口相连，单片机1将所采集到的各项参数，用C语言技术分别进行实时数据值数据计算、校准及数据块传送处理，实现对医用制氧***的参数集成化测量功能。
所述的单片机1的P3.0、P3.1、GND引脚分别与触摸屏控制器21的TX、RX、GND引脚对应相连，触摸屏控制器21通过VGA接口与TFT LCD液晶屏23相连，所述的集成式LCD控制器22和TFT LCD液晶屏23接收到单片机1处理后的数据显示出彩色、中文的数据实时信息并同时实现对传感器故障分析信息和参数超限报警信息的显示，和将重要信息保存在历史数据 库中，实现数据实时值／历史值监视功能。
所述的单片机1处理后的数据以标准协议处理后发送到RS-232C／RS-485数字通讯端口27实现提供数字量通讯功能；经过高精度数模转换器与4-20mA输出端口29和0-5V／0-10V DC输出端口30连接，实现提供标准的模拟量数据通讯功能。
所述的单片机型号为MSP430系列单片机，其低功耗，集成度高，运算速度快，处理能力强的MSP430系列单片机；所述触摸屏采用TFTLCD真彩触摸屏，具备高像素和低响应时间的特点，集中显示氧浓度、CO浓度、CO2浓度、压力、温度、湿度等参数及运行和故障报警信息；所述氧浓度传感器采用燃料池氧传感器，可以实现氧浓度的快速检测，并且该传感器稳定可靠，免于维护的烦恼。配备氧浓度高低限报警继电器；所述温度传感器采用非接触式热电敏传感器，特点有：体积小，灵敏度高，测量精确。配有温度超限报警；所述压力传感器采用综合精度高、稳定性好的专业气体压力传感器；所述湿度传感器采用湿敏电容式传感器，湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、容易实现小型化和集成化。
所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，其对氧浓度参数测试，是采用自主知识产权《台式智能测氧仪嵌入式软件》中技术，智能化计算出并准确地显示出在不同海拔区域环境的氧气浓度实时数据值。其对每项被测参数，严格按行业国标新标准相关规定设计：输入传感器工作状态检测功能；参数超限报警功能；参数量程范围、精度、准确率等。采用现代TFTLCD彩色液晶屏新技术，显示各项参数的实时数据，并以中文显示参数含义的友好界面，操作简易、方便，使本仪表技术更体现出现代化与人性化。氧传感器输出的电流信号，采用二级信号放大的处理方法：经过双运算放大器的第一级反向放大(放大倍数为106倍)后，再经过低功耗运算放大器的第二级反向放大(放大倍数为20倍)，其输出至A／D转换模块。为了防止电路的零点漂移，在第二级放大器前加一个负电压，保证最终输出电压大于0。
本实用新型仪表设计提供标准RS-232C／RS-485数字式通讯接口、4～20mA电流、0～10V和0～5V电压模拟式通讯功能，实现多参数集中统筹处理后，与其它监控***／设备之间进行数据通讯。
本实用新型集成化参数监测仪中单片机选用TBGA封装模式，比较LQFP封装模式具有更小的体积、更好的散热性能和电性能、芯片具有更强的抗干扰及抗噪性能、稳定性好且结构紧密坚固，更适用于设备长时间在线运行需求。除采用现有技术中的数字滤波、RAM数据保护与纠错等软件、抗干扰技术，还特别加强软件抗干扰程序功能：设计陷阱技术，拦截跑飞程序；和设计“看门狗”技术，使程序脱离“死循环”等。进一步保障***运行具有良好的抗干扰性能和可靠性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，包括单片机，其特征是还包括所述的单片机与A/D转换模块相连，第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器和第六运算放大器的信号输出端口分别串接氧气传感器、压力传感器、温度传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和湿度传感器后与A/D转换模块的输入端口相连，所述A/D转换模块的输出端口与单片机的输入端口相连；双电压输出变压器分别与单片机、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六运算放大器、触摸屏控制器相连，微功耗直流变送器与双电压输出变压器相连；所述的单片机外接两个高精度数模转换器、数字通讯端口、触摸屏控制器和集成式LCD控制器，两个高精度数模转换器分别接第一模拟量通讯输出端口和第二模拟量通讯输出端口，TFT LCD液晶屏分别与触摸屏控制器和集成式LCD控制器相连，触摸屏控制器外设USB接口，氧浓度低限报警输出继电器、氧浓度高限报警输出继电器、一氧化碳超限报警输出继电器、二氧化碳超限报警输出继电器、湿度超限报警输出继电器和温度超限报警输出继电器接单片机。
2.如权利要求1所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，其特征在于：所述的TFT LCD液晶屏和触摸屏控制器与双电压输出变压器相连，双电压输出变压器包括整流桥电路B1，整流桥电路B1与电容C1、电容C2、电感L5组合而成的复式滤波电路相连并经过电阻R1、电阻R2及稳压管W1接输出5V直流电压，将通过电源变压器220V AC变为的100V AC交流电变换成直流电，滤去整流输出电压中的纹波，电容、电感还具有平波作用；5V直流电压通过LM2596S/ADJ可调稳压器转化为3.6V DC，LM2596S/ADJ可调稳压器由比较器，基准电压源，振荡器，驱动器等构成，LM2596S/ADJ可调稳压器与输入滤波电容C13、电感L4、二极 管D15和储能电容C17相连。
3.如权利要求1所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，其特征在于：所述的数字通讯端口为标准RS-232C/RS-485数字通讯端口，其采用RS232/RS485标准转换芯片S2-485来实现计算机现有的RS232接口与RS485接口进行通信功能，RS232/RS485标准转换芯片一边与RS232标准9针接口相连，另一边与RS485总线相连。
4.如权利要求1所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，其特征在于：所述的第一模拟量通讯输出端口和第二模拟量通讯输出端口分别为4-20mA输出端口和0-5V/0-10V DC输出端口。
5.如权利要求1所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，其特征在于：所述的单片机的P3.0、P3.1、GND引脚分别与触摸屏控制器的TX、RX、GND引脚对应相连，触摸屏控制器通过VGA接口与TFT LCD液晶屏相连。
6.如权利要求1所述的一种医用分子筛制氧***集成化参数监测仪，其特征在于：所述的单片机型号为MSP430系列单片机，所述触摸屏采用TFTLCD真彩触摸屏，所述氧浓度传感器采用燃料池氧传感器，所述温度传感器采用非接触式热电敏传感器，所述压力传感器采用气体压力传感器，所述湿度传感器采用湿敏电容式传感器。
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