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西门子9OOC 伺服呼吸机控制原理及维修实例
西门子900C伺服呼吸机是八十年代的产品，虽然在很多技术上已经落后当代的一些呼吸，但由于其性能稳定、操作简便、维护方便等特点，现在很多医疗机构仍在使用。
900C呼吸机由气路单元和电子单元两部分组成。
气路单元主要由空一氧混合器、储气囊、安全阀、吸(呼)气压力传感器、吸(呼)气流量传感器、吸气阀和呼气阀等组成。吸气时，气体通过空一氧混合器、单向阀、细菌过滤器进入储气囊，经吸气流量传感器、吸气阀、吸气压力传感器到病人；呼气时，呼出的气体经呼气流量传感器、呼气压力传感器、呼气阀、单向阀排出。
电子单元由参考电平发生板、吸气控制板、时序电路板、监测板、呼气控制板、电源板等组成。电子单元包括三个控制系统：两个用来控制吸气，一个用来控制呼气。这三个控制系统都是基于时序控制电路与所选择的通气模式来工作的。每个控制系统都有它自己的PI【)一控制器(P=比例电路，I=积分电路，D=微分电路)。
控制元件(伺服阀)由PI 一控制器定位。P提供连续的基准位置信号，I提供针对伺服阀细微错误的缓慢变化的位置补偿信号，D提供快速变化的位置加速复原信号。传感器输出的实际测量值与参考电平输出的预置值进行比较，得到错误信号，经转换器得到位置信号控制伺服阀，使伺服阀保持在正确的位置。
吸气控制：在VOL．CONTR．，VOL．CONTR．+SIGH，MAN．模式，其吸气由流量伺服环控制，在SIMV+PRESS．模式的控制通气部分，也是由流量伺服环控制的。吸气流量传感器将吸气通道流量的实际值输出至控制器。在PRESS．SUPPORT，PRE SS．CON—TR．，CPAP模式，其吸气由压力伺服环控制，在SIMV+PRESS．sUPPoRT，SIMV模式的控制通气部分，也是由压力伺服环控制的。吸气压力传感器将吸气通道压力的实际值输出至控制器。控制器产生错误信号输出至转换器，并转换成位置信号控制吸气阀，实现吸气控制。电路原理框图如图1所示。
呼气控制：当使用PEEP时，呼气控制由压力伺服环来完成。呼气压力传感器将呼气通道压力的实际值输出至控制器，控制器产生错误信号输出至转换器，并转换成位置信号控制呼气阀，实现呼气控制。
故障一：开机报警，吸气阀紧闭，呼气阀不动作，呼气分钟流量为零，呼吸机不能工作。
检修与分析：首先检查气动单元，更换吸气阀、呼气阀后，故障依然存在，这样就排除了气动单元发生故障的可能性。接下来检查电子单元，我们选用最直接简单有效的方法—— 置换法。按照一定的次序依次更换与吸气控制、呼气控制有关的电路板，发现更换时序控制电路板后，故障排除，呼吸机恢复正常工作。时序控制电路板为呼吸机提供吸气时间、暂停时每个呼吸周期由100个脉冲信号组成，在前面板上设置吸气时间和暂停时间占整个呼吸周期的百分比，实际是其所占脉冲的个数，剩余的部分即为呼气时间。如吸气时间设置为25％ ，暂停时间设置为10％ ，则呼气时间为65％ 。这些时间区间由一个时钟脉冲发生器控制。
时钟脉冲发生器是一个压控振荡器，由前面板设置的呼吸率控制，电压范围0～ +5V对应的呼吸率5～ 120次／min。一般地，每次呼吸包括100个时钟脉冲，例如呼吸率设为6o次／min，则时钟脉冲的频率即为lOOHz。其脉宽约为0．1 m8，与时钟频率无关。
用示波器测量时钟脉冲发生器的输出(PC board3V34：6)，测得信号为一持续的高电平，而正常情况下，此信号应为脉冲信号；再测量振荡器的触发信号(PC board 3 V 34：4)，测得信号为一方波，改变呼吸频率设置，方波频率也随着变化，说明触发信号正常；检查振荡器的时间元件1t28、C5，发现C5短路，更换c5后，再测振荡器输出，测得脉冲信号，
呼吸机也恢复正常工作。
故障二：吸气阀紧闭，呼气阀有动作，有声光报警，呼吸机不能工作。
检查维修：检查吸气阀，将吸气阀取下，转动偏心轮，剪刀阀可以很容易地打开、关闭，打开吸气阀上的小塑料盒，检查用于检测杠杆位置的发光管，发现有一个发光管损坏，更换发光管，并调整它的位置，使它正对小孔，装好吸气阀，开机，故障已排除，呼吸机恢复正常工作。
分析：吸气阀由步进电机驱动，步进电机装置一个对数开槽的偏心轮和一个可动的杠杆臂，步进电机动作时，杠杆臂下端的球形轴承在槽中移动，使杠杆臂将吸气阀胶管挤在固定臂上，只要气道压不变，电机每走一步流量变化约为10％ ，与电机位置无关。
步进电机有四个线圈，由电子单元的PC board 6给出的位置信号控制。主电源关闭时(或主电源失败)步进电机总是停在吸气阀全开的位置。其最快速度约为480步／s，从全开位置到全闭位置大约用时0．1 s。步进电机装置的塑料盒子里有两块PC板，一块有两个发光管，另一块有两个光电检测器，当步进电机到达偏心轮狭槽的任一终点位置时，发光管与光电检测器之间的光束就被偏心轮上的隔板挡住，这时就产生一个终点位置信号传送到PC board 6。发光管与隔板的相对位置十分重要，如果发光管的位置发生了变化或者发光管损坏了就会引起终点位置指示错误，使步进电机不能正常工作。
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