牙科电动无油空压机的智能控制系统及方法

摘要

本发明公开一种牙科电动无油空压机的智能控制系统，包括N组机头及机头控制模块，机头控制模块控制对应的机头动作，N≥2；还包括电源电路、单片机、压力传感器、信号采集模块、驱动模块；压力传感器的感应端设置于所述空压机的压力感测位，传感信号输出端连接信号采集模块的输入端，信号采集模块的输出端连接单片机的信号采集引脚；驱动模块与所述机头控制模块数量对应，各驱动模块的驱动端连接单片机的驱动信号输出引脚，各驱动模块的控制端分别连接对应机头控制模块的启闭控制端。本发明可以根据机头的实际工作情况，改变机头间的启动顺序和工作时间，从而保证每个机头的损坏机率一致和磨损程度一致，最大限度的延长了每个机头的使用寿命。

说明书

〖技术领域〗

本发明涉及医疗辅助器械及自动化控制技术领域，具体涉及牙科电动无油空压机的智能控制系统及方法。

〖背景技术〗

传统牙科电动无油空压机绝大多数是使用交流接触器和时间继电器来组成硬件控制系统，实现对空压机的所有控制。以四机头组成的空压机机组为例，按照传统的控制方式，空压机每组机头以固定的顺序启动，通过时间继电器设定不同的启动时间，实现对机头的错峰启动控制，来减少对电网的冲击和避免同时启动多机头由于启动功率不足对机头造成的损坏。这种硬件控制方式在使用长时间后往往会出现，无法保证每个机头的损坏机率一致，往往1号头组损坏机率最高，2号机头其次，3、4号机头的损坏机率以此类推，机头间的磨损程度也不一致，1号机头磨损最严重，2号机头磨损其次，3、4号机头的磨损程度以此类推，生产和维护成本高等问题存在。

这样会给牙科诊所或口腔医院产生了较大影响，不仅严重浪费了有限的人力物力，还会增加维护成本影响正常使用。

〖发明内容〗

本发明目的是提供一种牙科电动无油空压机的智能控制系统及方法，能够以更智能、更灵活的方式控制空压机各机头的动作，以延长机头寿命和平衡机头磨损。本发明由以下技术方案实现：

一种牙科电动无油空压机的智能控制系统，包括N组机头及机头控制模块，机头控制模块控制对应的机头动作，N≥2；其特征在于，还包括单片机、压力传感器、信号采集模块、驱动模块及为单片机、压力传感器、信号采集模块、驱动模块提供适应工作电源的电源电路；压力传感器的感应端设置于所述空压机的压力感测位，传感信号输出端连接信号采集模块的输入端，信号采集模块的输出端连接单片机的信号采集引脚；驱动模块与所述机头控制模块数量对应，各驱动模块的驱动端连接单片机的驱动信号输出引脚，各驱动模块的控制端分别连接对应机头控制模块的启闭控制端。

进一步地，所述控制系统还包括参数设定模块，与所述单片机的参数输入引脚连接。

具体地，所述参数设定模块为具有信号输入及信号显示功能的人机交互机构。

进一步地，所述控制系统还包括信息存储器，与所述单片机的信息存取引脚连接。

具体地，所述驱动模块采用继电器或MOS管。

具体地，所述电源电路输入AC220V/380V电源，输出DC12V和DC3.3V两组电源，DC12V是给所述继电器或MOS管驱动供电，DC3.3V给所述单片机供电。

一种牙科电动无油空压机的智能控制方法，基于上文所述的牙科电动无油空压机的智能控制系统；其特征在于，包括：

启动过程的控制：控制系统在刚上电时，单片机自动采集压力传感器的压力值，如果储气罐的压力值低于设置值，控制N组机头顺序启动，待压力值高于设置值时进入正常运行过程；

正常运行过程的控制：将一个运行周期划分为N个控制阶段，每个控制阶段对应一个储气和用气周期，每个控制阶段内控制N组机头顺序启动工作，且控制N组机头在N个控制阶段内总计启动的时间均衡。

作为具体的技术方案，所述N＝4，所述启动过程的控制时，控制系统计数值为1,1号机头延时0秒开始工作，2号机头延时3秒开始工作，3号机头延时6秒开始工作,4号机头延时9秒开始工作。

作为具体的技术方案，所述正常运行过程的控制，将一个运行周期划分为控制阶段一至四：

控制系统的计数值为2时对应阶段一：1号机头延时0秒开始工作，2号机头延时30秒开始工作，3号机头延时70秒开始工作,4号机头延时140秒开始工作，直到一个储气和用气周期完成；

控制系统的计数值为3时对应阶段二：2号机头延时0秒开始工作，1号机头延时30秒开始工作，4号机头延时70秒开始工作,3号机头延时140秒开始工作。直到一个储气和用气周期完成；

控制系统的计数值为4时对应阶段三：3号机头延时0秒开始工作，4号机头延时30秒开始工作，1号机头延时70秒开始工作,2号机头延时140秒开始工作，直到一个储气和用气周期完成；

控制系统的计数值为5时对应阶段四：4号机头延时0秒开始工作，3号机头延时30秒开始工作，2号机头延时70秒开始工作,1号机头延时140秒开始工作，直到一个储气和用气周期完成。

作为具体的技术方案，从所述阶段一到阶段四，1、2、3、4号机头的总延时时间分别为240秒。

本发明的有益效果在于：可以根据机头的实际工作情况，改变机头间的启动顺序和工作时间，从而保证每个机头的损坏机率一致和磨损程度一致，最大限度的延长了每个机头的使用寿命。采用电子技术构成的硬件控制电路会比交流接触器和时间继电器构成硬件控制成本低，同时也便于维护和安装。

〖附图说明〗

图1为本发明实施例提供的控制系统的构成框图。

图2为本发明实施例中空压机启动过程四机头动作的控制方式。

图3为本发明实施例中空压机启动过程及至少一个正常运行过程的四机头动作的控制方式。

〖具体实施方式〗

本实施例提供的控制系统用于对牙科电动无油空压机的机头进行智能控制，包括至少两组机头及机头控制模块，机头控制模块控制对应的机头动作。结合图1所示，该控制系统还包括电源电路、单片机、压力传感器、信号采集模块、参数设定模块、信息存储器、驱动模块及电源电路。

其中，机头控制模块选用合适功率的电机，驱动模块采用继电器或MOS管，用于控制电机的启停。电源电路为单片机、压力传感器、信号采集模块、及驱动模块，提供适应工作电源。具体地，电源电路输入AC220V/380V电源，输出DC12V和DC3.3V两组电源，DC12V是给所述继电器或MOS管驱动供电，DC3.3V给所述单片机等外设供电，保证系统的用电需求。

压力传感器的感应端设置于空压机储气罐的合适的压力感测位上，压力传感器的传感信号输出端连接信号采集模块的输入端，信号采集模块的输出端连接单片机的信号采集引脚。驱动模块与所述机头控制模块数量对应，各驱动模块的驱动端连接单片机的驱动信号输出引脚，各驱动模块的控制端分别连接对应机头控制模块的启闭控制端。参数设定模块为具有信号输入及信号显示功能的人机交互机构，与单片机的参数输入引脚连接。信息存储器与单片机的信息存取引脚连接。

基于上文所述的牙科电动无油空压机的智能控制系统，相应的控制方法包括：

智能控制系统在刚上电时，单片机自动采集压力传感器的压力值，如果储气罐的压力值低于设置值，单片机会控制驱动模块由驱动模块去驱动机头控制模块实现对空压机机头的控制。为了保证空压机机头的损坏机率一致和磨损程度一致。在软件上会对每个空压机机头的运行时间进行记录，同时会根据空压机启动次数智能调整空压机机头的启动顺序和工作时间。

具体地，以120L储气罐750W功率4机头组成的空压机机组为例进行说明，每天首次开机，电源模块接通电源，智能控制系统计数值为1,1号机头延时0秒开始工作，2号机头延时3秒开始工作，3号机头延时6秒开始工作,4号机头延时9秒开始工作(如图2所示)。经过9秒延时所有机头进入了正常工作状态，这样可以使空压机以最快的速度把储气罐的压力加到设定值，又有效避免空压气启动时对电网的冲击和避免同时启动多机头由于启动功率不足对机头造成的损坏，当压力加到设定值后，智能控制系统会终止所有机头的工作。

直到储气罐压力低于设置值后，这时智能控制系统的计数值为2，程序会根据空压机的实际运行情况，自动调整空压机机头的启动顺序和机头的工作时间，以保证每个机头磨损程度一致(如图3所示)。

阶段一：1号机头延时0秒开始工作，2号机头延时30秒开始工作，3号机头延时70秒开始工作,4号机头延时140秒开始工作，直到一个储气和用气周期完成。

智能控制系统计数值变为3，进入阶段二：2号机头延时0秒开始工作，1号机头延时30秒开始工作，4号机头延时70秒开始工作,3号机头延时140秒开始工作。直到一个储气和用气周期完成。

智能控制系统计数值变为4，进入阶段三：3号机头延时0秒开始工作，4号机头延时30秒开始工作，1号机头延时70秒开始工作,2号机头延时140秒开始工作，直到一个储气和用气周期完成。

智能控制系统计数值变为5，进入阶段四：4号机头延时0秒开始工作，3号机头延时30秒开始工作，2号机头延时70秒开始工作,1号机头延时140秒开始工作，直到一个储气和用气周期完成。

从阶段一到阶段四，根据空压机工作周期可以计算得出1、2、3、4号机头的总延时时间分别为240秒，如此循环即可以保证用户的用气需求也保证每个机头工作时间一致，有效解决空压机机头磨损程度不一致问题。

本实施例中的智能控制系统具备参数设置模块和信息存储模块，可以通过RS232接口或TTL电平，设置不同的机头控制参数，便于用户在使用过程中可以根据实际的用气情况调整空压机控制参数。也可以通过参数设置模块，让智能控制系统匹配不同功率机头的空压机和不同体积的储气罐。所设置的参数和智能控制系统运行参数都会保存在信息存储模块中，以便智能控制系统运启动时调用。

智能控制系统在维护和安装方面相比传统更加方便和快捷，传统空压机的交流接触器和时间继电器与机头之间的连接通常采用端子接线方式进行连接，每次更换器件都需要先把线拧出来在重新接上，这样既容易出错又需要反复接线。智能控制系统采用端子对插方式与机头进行连接，更换电路板时只需要把旧电路板的端子拔出，插入新电路板中即可完成更换，方便快捷，避免了反复接线和接错线的问题发生。

以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可等到的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。