呼吸機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
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時(shí)間：2013-05-16
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呼吸機(jī)需要直流24 V電壓供電，呼吸機(jī)在打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)K1時(shí)，由于內(nèi)部有濾波電容，在啟動(dòng)自身電源時(shí)，有一個(gè)很大的浪涌電流，造成供給電源電壓降低到10 V，大概延時(shí)2 s才回到24 V穩(wěn)定電壓。由于電源下降到10 V，這10 V的電壓，通過(guò)R1、W1、R3的分壓，比較器B1的5腳在W1的上端分壓得到1．334V電壓，這一電壓比比較器B1的4腳電壓低，造成比較器B1的2腳輸出低電平，啟動(dòng)后續(xù)C1和R4一級(jí)延時(shí)電路，根據(jù)呼吸機(jī)在啟動(dòng)時(shí)這一特點(diǎn)，所以延時(shí)時(shí)間必須大于2 s，才不至于后續(xù)電路產(chǎn)生誤動(dòng)作。
3．3 自鎖電路
由于發(fā)光二極管F2導(dǎo)通時(shí)被箝位在2 V，此2 V電壓把比較器B2的6腳、B3的10腳、B4的8腳箝位在2 V，而比較器B2的7腳、B3的11腳、B4的9腳被D6箝位在0．7 V，這說(shuō)明B2、B3、B4反相端的電位都大于B2、B3、B4同相端的電位，此時(shí)，B2、B3、B4輸出都同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)即使比較器B1的2腳如果處于開(kāi)路狀態(tài)也不影響B(tài)2、B3比較器輸出的導(dǎo)通狀態(tài)，因?yàn)镃1和R4串聯(lián)可以通過(guò)B2、B3導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)C1進(jìn)行充電，C1的充電又加速R6上電壓的增加，R6上的電流也跟著增加，直到T1達(dá)到導(dǎo)通，這一過(guò)程是一個(gè)正反饋過(guò)程，此時(shí)電路處于自鎖狀態(tài)，也就是說(shuō)，比較器B1輸入端的任何電壓變化，其2腳輸出變化都不會(huì)影響后續(xù)電路。
3．4 二級(jí)延時(shí)電路
一旦自鎖電路處于自鎖時(shí)，二級(jí)延時(shí)電路就開(kāi)始延時(shí)，二級(jí)延時(shí)電路由C2和R8所組成，因?yàn)樽枣i時(shí)，比較器B4的14腳，處于導(dǎo)通狀態(tài)，這給C2和R8提供了充電的回路，當(dāng)C2上的電壓充電到一定電壓時(shí)，T2晶體管開(kāi)始導(dǎo)通，但還不是徹底導(dǎo)通，因?yàn)殡S著C2上的電壓充電，T2的發(fā)射極上的電流是隨著C2上的電壓增加而增加的，最后達(dá)到導(dǎo)通。其充電的時(shí)間，根據(jù)上面式(2)計(jì)算。
3．5 驅(qū)動(dòng)器
驅(qū)動(dòng)器是由電阻R10、T3中功率晶體管3DA87以及繼電器J1和J2組成，當(dāng)三體管T2導(dǎo)通時(shí)，經(jīng)過(guò)3DA87進(jìn)一步電流放大得到一個(gè)可以使繼電器吸合的工作電流，由于J1和J2是相同型號(hào)的繼電器并聯(lián)，則兩繼電器同時(shí)被驅(qū)動(dòng)，把E1和E2直流電源切換到E3和E4電源，電阻R9是為了防止三體管T2在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)由于有一個(gè)穿透電流ICEC。這一穿透電流很容易被三極管3DA87放大，導(dǎo)致三極管3DA87導(dǎo)通產(chǎn)生誤動(dòng)作，為了防止這一現(xiàn)象，所以在T2的集電極到地之間接一個(gè)R9電阻，降低對(duì)T3的影響，穿透電流在R9上建立的電壓不足以打開(kāi)3DA87三極管，圖3中凡的作用同R9的作用是一樣的。
3．6 一級(jí)延時(shí)時(shí)間和二級(jí)延時(shí)時(shí)間計(jì)算
呼吸機(jī)正常工作時(shí)，工作電壓是24 V，當(dāng)下降到21 V電壓時(shí)，呼吸機(jī)可能工作就不穩(wěn)定，所以必須轉(zhuǎn)換到E3和E4的24 V電壓上。當(dāng)電池E1和E2工作了很長(zhǎng)一段時(shí)間，電壓下降到21 V，就可能造成比較器B1的5腳電壓小于4腳電壓，啟動(dòng)比較器B1的2腳輸出低電平。為C1和R4一級(jí)延時(shí)電路做準(zhǔn)備，延時(shí)電路啟動(dòng)，引起電路自鎖。
自鎖器是在R5電壓大于0．7 V電壓時(shí)開(kāi)始自鎖的，當(dāng)R5電壓在0．7 V時(shí)，其上電流為0．7 mA，這時(shí)，R6上的2 K電阻可獲得1．2 V的電壓，通過(guò)T1管發(fā)射極到基極PN結(jié)0．7 V電壓，在C1電容上，可得到充電電壓2．1 V電壓，根據(jù)式(2)一級(jí)延時(shí)時(shí)間：
驅(qū)動(dòng)器是在C2充電到0．7 V電壓時(shí)才開(kāi)始工作的，所以二級(jí)延時(shí)時(shí)間：
從以上計(jì)算看出，干擾小于3 s，電路不會(huì)自鎖，大于3秒電路會(huì)自鎖，從電壓降到21 V到繼電器J1和J2可靠轉(zhuǎn)換，需5 s時(shí)間，這樣就保證了呼吸機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的可靠性。
3．7 整機(jī)工作原理與電路調(diào)試
第一步：調(diào)節(jié)W1電位器，把滑動(dòng)端調(diào)到最上端，接通交流220 V電壓，這時(shí)D8負(fù)端獲得24 V直流電壓，F(xiàn)1發(fā)光二極管發(fā)光，指示24 V電源已經(jīng)上電。接通呼吸機(jī)開(kāi)關(guān)K1，呼吸機(jī)獲得24 V直流電壓。接著接通K開(kāi)關(guān)，E1和E2串聯(lián)24 V電池電壓通過(guò)D3和D4被接入電路，此時(shí)，呼吸機(jī)獲得的電壓是由D8和D3輸出來(lái)決定的，當(dāng)D8輸出的對(duì)地電壓高于D3輸出的對(duì)地電壓時(shí)，D3反相偏置而截止，呼吸機(jī)獲得的工作電壓就由電網(wǎng)提供的能量來(lái)決定，反之，就由電池提供能量。
第二步：斷開(kāi)市電，使D8輸出為0 V，此時(shí)，呼吸機(jī)由E1和E2電池提供電壓24 V。
第三步：調(diào)節(jié)W1電位器滑動(dòng)端到最下端，此點(diǎn)電壓比比較器B1的4腳電壓低，此時(shí)，比較器B1的2腳輸出低電平，接著C1和R4延時(shí)充電，隨后把T1接通，在R5上建立2V電壓，此電壓大于D6電壓，通過(guò)比較，使B2、B3、B4輸出低電平，C1和R4繼續(xù)充電，此過(guò)程是一個(gè)正反饋過(guò)程，把比較器2腳鎖死，即使比較器2腳變化也不會(huì)影響C1和R4繼續(xù)充電。電路自鎖后，通過(guò)C2和R8繼續(xù)延時(shí)充電，打通晶體管T2和T3，T3驅(qū)動(dòng)J1和J2線包，繼電器J1和J2常閉點(diǎn)2和4瞬間接通J1和J2常開(kāi)點(diǎn)1和3，把串聯(lián)E3和E4電池接入電路，提供給呼吸機(jī)24 V電源。為了指示電池電壓轉(zhuǎn)換成功，在繼電器J1的常閉開(kāi)關(guān)中，接一R12和F3串聯(lián)支路，當(dāng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換成功后，24 V加在該串聯(lián)支路上，發(fā)光二極管F3發(fā)光，表示開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換成功。
電路中D1和D2是降壓二極管，因?yàn)殡妱?dòng)摩托車4節(jié)電瓶在充滿電壓時(shí)，電壓可達(dá)到51 V直流電壓，為了在呼吸機(jī)上得到24 V的直流電壓，所以要用D1和D2來(lái)進(jìn)行降壓。電路中K是雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)K按下時(shí)，常開(kāi)點(diǎn)閉合，接通電源，同時(shí)C1兩端的常閉點(diǎn)斷開(kāi)，C1和R4延時(shí)充電；當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，電源斷開(kāi)，C1兩端被閉合，C1放電。
4 結(jié)束語(yǔ)
呼吸機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相當(dāng)于一臺(tái)UPS電源，但從工作原理上又不同于UPS電源，UPS電源在電網(wǎng)斷電時(shí)，提供的是交流220 V電壓。而呼吸機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在電網(wǎng)斷電時(shí)，給負(fù)載提供的是長(zhǎng)時(shí)間的直流電壓，此電壓由電動(dòng)摩托車電池替代，所以呼吸機(jī)在電網(wǎng)斷電的情況下能長(zhǎng)時(shí)間工作。根據(jù)這一工作原理，它可用在當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，需要直流工作的任何額定電壓負(fù)載，所以它有著很廣泛的應(yīng)用。從長(zhǎng)期應(yīng)用中，它工作穩(wěn)定可靠。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/175806.htm
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