【導讀】新冠肺炎肆虐全球，便攜式製氧機能讓病人在康複階段隨時隨地吸上高純度的氧氣！無需化學物
，更不用電解水，以空氣為原料
，通過無刷電機等加工就有氧氣！

新冠肺炎肆虐全球，如何讓病人在康複階段隨時隨地都能吸到90%以上純度的氧氣
，成為擺在麵前的難題！bianxieshizhiyangjidehengkongchushiwanmeidijiejueciwenti。wuxuhuaxuewu，gengbuyongdianjieshui，yikongqiweiyuanliao
，tongguowushuadianjidengjiagongjiunengyuanyuanbuduandishuchuyangqi！本文將剖析其中的電機製氧的原理！

製氧機工作原理

空氣中的主要成分有氮氣和氧氣，並且氮氣的分子直徑遠大於氧氣。如果有一種辦法將氮氣過濾出來，剩下的就是高純度的氧氣了。

圖1 空氣比例

利用變壓吸附法即可實現！此(ci)方(fang)法(fa)利(li)用(yong)分(fen)子(zi)篩(shai)物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)和(he)解(jie)吸(xi)技(ji)術(shu)，在(zai)加(jia)壓(ya)時(shi)將(jiang)直(zhi)徑(jing)大(da)的(de)氮(dan)分(fen)子(zi)吸(xi)附(fu)
，剩(sheng)餘(yu)直(zhi)徑(jing)小(xiao)的(de)氧(yang)分(fen)子(zi)通(tong)過(guo)分(fen)子(zi)篩(shai)被(bei)收(shou)集(ji)起(qi)來(lai)
，經(jing)過(guo)淨(jing)化(hua)處(chu)理(li)後(hou)即(ji)成(cheng)為(wei)高(gao)純(chun)度(du)的(de)氧(yang)氣(qi)。分(fen)子(zi)篩(shai)在(zai)減(jian)壓(ya)時(shi)將(jiang)所(suo)吸(xi)附(fu)的(de)氮(dan)排(pai)放(fang)回(hui)環(huan)境(jing)空(kong)氣(qi)中(zhong)，在(zai)下(xia)一(yi)次(ci)加(jia)壓(ya)時(shi)又(you)可(ke)以(yi)吸(xi)附(fu)氮(dan)氣(qi)並(bing)製(zhi)取(qu)氧(yang)氣(qi)，整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)為(wei)周(zhou)期(qi)性(xing)的(de)動(dong)態(tai)循(xun)環(huan)過(guo)程(cheng)
，分(fen)子(zi)篩(shai)並(bing)不(bu)消(xiao)耗(hao)。製(zhi)氧(yang)機(ji)用(yong)的(de)分(fen)子(zi)篩(shai)呈(cheng)粉(fen)末(mo)狀(zhuang)
，是(shi)一(yi)種(zhong)在(zai)分(fen)子(zi)水(shui)平(ping)上(shang)篩(shai)選(xuan)物(wu)質(zhi)的(de)多(duo)孔(kong)材(cai)料(liao)
，主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)沸(fei)石(shi)材(cai)料(liao)構(gou)成(cheng)。正(zheng)因(yin)為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)在(zai)分(fen)子(zi)水(shui)平(ping)上(shang)過(guo)濾(lv)不(bu)同(tong)直(zhi)徑(jing)的(de)氣(qi)體(ti)，人(ren)們(men)將(jiang)它(ta)裝(zhuang)進(jin)罐(guan)中(zhong)，做(zuo)成(cheng)為(wei)分(fen)子(zi)篩(shai)罐(guan)。

製氧機按下麵的步驟循環工作：

1. 空氣被過濾後進入壓縮機，經過冷凝器，隨後在電磁閥的選擇下，輪流進入分子篩罐1和2。

2. 電磁閥讓高壓空氣隻進入分子篩罐1，不進入分子篩罐2；氮分子被分子篩罐1吸附，而氧分子直接通過進入儲氧罐
；同時打開分子篩罐2的排氣閥，在低壓下
，原來被吸附的氮氣分子被解吸出來，排放到大氣中。

3. 電磁閥讓高壓空氣隻進入分子篩罐2，不進入分子篩罐1

；氮分子被分子篩罐2吸附，而氧分子直接通過進入儲氧罐；同時打開分子篩罐1的排氣閥
，在低壓下
，原來被吸附的氮氣分子被解吸出來
，排放到大氣中。

4. 儲氧罐中的高純度的氧氣通過流量計對外輸出。

這樣
，在分子篩罐1和2輪流工作下
，即可輸出恒定的氧氣。

圖2 製氧機框圖（圖片源自網絡侵刪）

製氧機出來的就是90%以(yi)上(shang)的(de)高(gao)純(chun)度(du)氧(yang)氣(qi)
，人(ren)要(yao)是(shi)直(zhi)接(jie)吸(xi)入(ru)這(zhe)樣(yang)的(de)氧(yang)氣(qi)，用(yong)不(bu)了(le)多(duo)久(jiu)
，鼻(bi)粘(zhan)膜(mo)就(jiu)會(hui)因(yin)為(wei)太(tai)幹(gan)燥(zao)而(er)流(liu)血(xue)。所(suo)以(yi)需(xu)要(yao)在(zai)出(chu)口(kou)處(chu)通(tong)過(guo)濕(shi)化(hua)瓶(ping)，用(yong)純(chun)淨(jing)水(shui)濕(shi)潤(run)氧(yang)氣(qi)
，人(ren)吸(xi)氧(yang)時(shi)才(cai)會(hui)舒(shu)服(fu)。而(er)對(dui)於(yu)便(bian)攜(xie)式(shi)製(zhi)氧(yang)機(ji)
，因(yin)為(wei)不(bu)方(fang)便(bian)攜(xie)帶(dai)濕(shi)化(hua)瓶(ping)，所(suo)以(yi)采(cai)用(yong)脈(mai)衝(chong)供(gong)氧(yang)的(de)方(fang)式(shi)

，流(liu)量(liang)計(ji)測(ce)量(liang)到(dao)人(ren)要(yao)吸(xi)氣(qi)時(shi)才(cai)通(tong)過(guo)單(dan)向(xiang)閥(fa)對(dui)外(wai)供(gong)氧(yang)
，同(tong)時(shi)也(ye)能(neng)節(jie)省(sheng)電(dian)量(liang)。

便攜製氧機介紹

便(bian)攜(xie)製(zhi)氧(yang)機(ji)是(shi)在(zai)傳(chuan)統(tong)插(cha)電(dian)的(de)製(zhi)氧(yang)機(ji)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)進(jin)行(xing)小(xiao)型(xing)化(hua)。主(zhu)要(yao)將(jiang)傳(chuan)統(tong)的(de)基(ji)於(yu)交(jiao)流(liu)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)壓(ya)縮(suo)機(ji)，改(gai)為(wei)基(ji)於(yu)直(zhi)流(liu)無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)的(de)微(wei)型(xing)壓(ya)縮(suo)機(ji)，工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)在(zai)12~24V，並且使用鋰電池供電
，小小一個背包在身
，一般可以連續4個小時以上供氧。

基於無刷電機的微型壓縮機是整台便攜製氧機的“心髒”，需要它在保證供養量的情況下，盡可能省電、安an靜jing。普pu遍bian采cai用yong的de微wei型xing無wu油you空kong氣qi壓ya縮suo機ji，大da概gai拳quan頭tou大da

，因yin為wei內nei部bu沒mei有you任ren何he機ji油you，保bao證zheng空kong氣qi不bu會hui被bei汙wu染ran。采cai用yong直zhi流liu無wu刷shua電dian機ji為wei動dong力li
，一yi般ban額e定ding12V~18V/30~60W/3000RPM。xuyangliangyueda，dianjisuduyaoyuegao
，danhaodianyeyuekuai。zaiyuxianshi
，lirudengshanqueyang
，keyijiangdianjisudutiaodejinliangdi，suiranzhiyangliangjiangdi，dannengyanchangshiyongshijian，dengdaijiuyuan。

便攜製氧機驅動板

致遠電子針對微型無油空氣壓縮機，出品了便攜製氧機專用的無刷直流電機驅動板
，具有以下特點：

●   優化的算法
，根據製氧機深度改進的無感FOC算法，傳統無感FOC算法在此運行會劇烈震動、無法使用
；

●   大範圍轉速  無感FOC算法支持低速大扭矩，能在50~3500RPM大範圍轉速穩定工作，製氧機能輕鬆實現多檔位選擇

；其他方案一般隻能在1000~3000RPM小範圍轉速下工作
；

●   穩定的轉速
，ADRC算法替換傳統的PID算法，在1000~3000RPM滿載下，轉速波動僅為5RPM左右；其他基於PID的FOC方案約50RPM；方波方案一般無法勻速
，速度會受吸氧量的影響而波動
；轉速越穩定，震動越小
，更安靜、更省電；

●   優化加減速，采用工業伺服的S曲線控製加減速

，換擋平順、不抖動
；

●   穩定且靈活
，醫療產品級，基於高性能ARM處理器
，DC12~24V/120W，1~2ms PWM脈衝輸入調速，過流
、過壓、欠壓、堵轉、缺相、功率保護等等。

圖3 便攜製氧機驅動板演示DEMO

下一期我們將深度剖析ADRC算法如何讓製氧機穩定工作。

來源： ZLG

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