基于单片机的制氧控制系统

基于单片机的制氧控制系统

文章编号：１００１－９９４４（２００７）０５－００３０－０４

基于单片机的制氧控制系统

张万林，葛立峰

（安徽大学电子工程学院，合肥２３００３９）

摘要：通过本控制系统的研究，实现ＰＳＡ系列医用制氧设备的集成化和智能化控制，为我军提供高效的智能型医用制氧设备。本控制系统是以ＰＳＡ医用制氧设备为控制对象，根据分子筛变压吸附（ＰＳＡ）制氧技术及其总体方案来确立的，并通过ＬＰＣ９３５系列单片机来实现。试制结果表明，该控制方案是有效的。关键词：单片机；微型氧气机；变压吸附；制氧设备中图分类号：ＴＰ２７３

文献标志码：Ｂ

ＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＰｒｏｄｕｃｉｎｇＯｘｙｇｅｎＢａｓｅｄｏｎＭＣＵ

ＺＨＡＮＧＷａｎ－Ｌｉｎ，ＧＥＬｉ－ｆｅｎｇ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２３００３９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｗｅｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅＰＳＡｓｅｒｉｅｓｍｅｄｉｃａｌｏｘｙｇｅｎ－ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｋｉｎｄｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｅｄｉｃａｌｏｘｙｇｅｎ－ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｅ－ｑｕｉｐｍｅｎｔ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＰＳＡｏｘｙｇｅｎ－ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｍａｋｅｓｔｈｅＰＳＡｍｅｄｉｃａｌｏｘｙｇｅｎ－ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｓｉｔｓｃｏｎｔｒｏｌｓｕｂｊｅｃｔａｎｄｕｓｅｓｔｈｅｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｏｆＬＰＣ９３５ｔｏａｃｈｉｅｖｅ．Ｅｘ－ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｊｅｃｔｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｕｎｉｔ；ｍｉｃｒｏ－ｏｘｙｇｅｎｍａｃｈｉｎｅ；ＰＳＡ；ｏｘｙｇｅｎ－ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

采用ＰＳＡ（变压吸附）空气分离制氧技术的微型氧气机，采用完全的物理制氧方式，既方便安全，又价格便宜，而单片机以其低廉的价格，可靠的性能，在其自动控制中发挥了重要的作用。ＬＰＣ９３５

［１］

到４μｓ的时间内对这些信号进行转换。其性能６倍于标准８０Ｃ５１器件。

该装置体积小、重量轻、运行稳定、操作方便、使用寿命长，为高原机械化部队提供了一种全新的供氧方式。此系列机器的研制，很好地解决了我机械化部队高原作战和平时训练的供氧问题，有利于提高部队的高原适应能力并最终提高和保持部队的战斗力。该成果还可广泛用于战场救护和后勤保障等领域，也能用在其它民用领域，并能产生显著的军事、

是

ＬＰＣ９００系列新出的９款微控制器中的旗舰芯片，是

单片封状的微处理器，通过２个模／数转换器，能同时在两个通道（共有８个通道）转换和读取数据，例

如可以同时读取电压和电流的测量结果，以便设计员进行实时数据分析。这些ＬＰＣ９３５转换器能在不

收稿日期：２００７－０６－３０；修订日期：２００７－０７－１２

作者简介：张万林（１９８２－），男，硕士研究生，研究方向为信号采集与处理、传感器与测控技术；葛立峰（１９４７－），男，教授，博

士生导师，研究方向为信号采集与处理、传感器与测控技术。

３０

基于单片机的制氧控制系统

经济和社会效益。

按键与按钮电路复位等辅助电路

ＣＰＵＬＰＣ９３５电源系统

电磁阀控制电路声光指示电路

１制氧机的设备组成

制氧原理流程图如图１所示。该装置由两部分

组成，一部分是制氧系统，另一部分是压缩机系统。制氧原理是以美国进口沸石分子筛为吸附剂，用物理的变压吸附法（ＰＳＡ）将空气中的氧气与氮气分离，并滤除空气中的有害物质，从而获取符合医用氧标准的高纯度氧气。

ＡＣ２２０Ｖ直流稳ＤＣ２８Ｖ

压电源

图２制氧机主控制板的系统框图

Ｆｉｇ．２Ｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｐａｎｅｌｏｆｏｘｙｇｅｎｍａｃｈｉｎｅｓｙｓｔｅｍ

转换芯片ＬＭ７８１２［４］将电压量２８Ｖ转换成１２Ｖ，经过极性电容和普通电容滤波后，再经ＤＣ－ＤＣ转换芯片ＬＭ１１１７－３．３［４］将电压量１２Ｖ转换成３．３Ｖ，最后再经过极性电容和普通电容滤波后，将输出电压ＶＤＤ传给单片机。主控制板电源系统原理图如图３所示。

ＶＳＳ

２

ＡＣ２２０Ｖ

１

４

Ｔ１

３Ｂ１

Ｕ２ＶＤＤＵ１

ＬＭ１１１７－３．３ＬＭ７８１２

１ＶｉｎＶｏｕｔ３１ＶｉｎＶｏｕｔ３

ＧＮＤＧＮＤＣ３Ｃ１Ｃ５Ｃ６

Ｃ４Ｃ２２２４７０μ／／１０４２２０μ４７０μ／１０４

２５Ｖ１０４２５Ｖ３５Ｖ

主控制板电磁阀

压缩空气

分子筛氧气储气罐

控制板压缩机空气

温化杯测浓度

流量计测压力

图１制氧机制氧原理流程图

Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｏｘｙｇｅｎ－ｍａｋｉｎｇ

图３主控制板电源系统原理图

２

２．１

主控制板硬件系统框图

制氧机主控制板［３］的系统框图如图２所示。电源系统设计

电源系统：将交流２２０Ｖ电压经变压器转换成

Ｆｉｇ．３Ｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｐａｎｅｌｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｄｉａｇｒａｍ

２．２制氧机的主电路板设计

制氧机的主电路板设计如图４所示。具体有：

（１）系统时钟电路设计；（２）系统复位电路设计；（３）按键与按钮电路设计；（４）输入输出Ｉ／Ｏ接口电路；（５）声光指示电路设计。

Ｒ７．５Ｋ

Ｄ

ＤＩＯＤＥ

２８ＶＪ１２ＲＣＯＮ２ＲＥＳ２

交流２８Ｖ，２８Ｖ电压经整流电桥整流为直流电压

ＶＳＳ，再经极性电容和普通电容滤波后通过ＤＣ－ＤＣ

Ｃ７ＣＡＰ

ＲＳ复位电路

ＶＤＤＲ

声光指示电路

ＲＥＳ２

２１７６７２１２２２３

１５

ＲＲＥＳ２

３．３Ｖ

Ｕ

ＰＣ８１７

ＱＳ８０５０

Ｒ１ＫＲ７．５Ｋ

ＧＮＤ

ＤＬＥＤ

２８Ｖ

Ｊ１Ｄ

２ＤＩＯＤＥＲＣＯＮ２ＲＥＳ２

３．３Ｖ

Ｕ

Ｐ８９ＬＰＣ９３５

１９

ＲＲＥＳ２

ＰＣ８１７

系统时钟电路

８

Ｃ

ＣＡＰＹＣＣＲＹＳＴ／ＣＡＰ９Ｓ１

ＵＰ

Ｑ

Ｓ８０５０

Ｒ１Ｋ

ＧＮＤ

ＤＬＥＤ

Ｃ１０４

２５

３．３Ｖ

Ｕ

ＲＲＥＳ２

ＰＣ８１７

Ｒ７．５Ｋ

２８Ｖ

Ｄ

ＤＩＯＤＥ

Ｓ２

ＤＯＷＮ

Ｃ１０４

２６１２

ＱＳ８０５０

Ｒ１Ｋ

ＧＮＤ

Ｊ１Ｋ

２ＲＥＬＡＹ－

ＳＰＳＴＣＯＮ …… 此处隐藏：3742字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……