主要动力为涡轮模块，其产生一定的转速在涡轮盒腔体内产生一定负压（低于大气压力）而使得外部的空气压缩至涡轮腔体内，因为人体或动物的呼吸需要混合一定氧浓度的气体，因此，呼吸机还具备有输入氧气气体的接口，氧气支路端有减压阀、比例阀、02流量传感器，按照设定的氧气浓度计算出具体的02流速，然后进入涡轮腔体内，涡轮腔体有蛇形通道，可将气体进行充分混合。

在涡轮盒的后端有大口径吸气阀，大口径吸气阀执行部件主要由音圈电机执行，音圈电机打开一定比例后，气体从涡轮高压端流向后端，在主路上会安装有流量传感器和氧浓度传感器，以监测具体的流量和浓度，然后气体经过安全阀，一路到达病人端，在呼气支路有呼气阀，其执行部件也主要由音圈电机构成。因此核心部件主要有：吸气阀、呼气阀、涡轮/空气阀、氧气阀、安全阀、吸气流量传感器、呼气流量传感器、吸气压力传感器、呼气压力传感器、病人端压力传感器；其中选择涡轮或者空气阀即为电动电控呼吸机或者气动电控呼吸机。在这里比较特殊的是：如果在电动呼吸机的框架下，加上高频振荡，即可成为新生儿高频振荡呼吸机。电动电控呼吸机的核心在于吸气阀、呼气阀、涡轮/空气阀在吸气和呼气过程中按照设定的潮气量或者压力进行精确的控制，并辅以不同的通气措施（通气模式）。

二、通气模式板的设计

为了实现不同类型的呼吸机，所以将呼吸机的主要核心部件进行拆分独立成板，如https://oshwhub.com/dingdnog/diy-ventilator-dcdc-board该工程所描述的DIY呼吸机硬件框架。模式逻辑板主要根据上位机下发的模式参数进行解析，然后得到控制目标量下发到涡轮板和电机板，同时采集实时的流速、电流、电压等信号，供给其它模块进行决策，同时呢模式逻辑板也会根据采集的信号，进行一定的参数计算、报警，为医护人员提供决策参考。因此，模式逻辑板需要跟外部的涡轮板、音圈电机板、上位机板进行通信，因此设计了两种通信方式，与涡轮板、音圈电机板使用RS232进行通信，与上位机板使用USB通过CH340N进行串口通信，这样方便虚拟上位机与下位机的通信。

三、信号采样板的设计

信号采样板主要采集流速、压力信号。一般的，医用的流量传感器大多使用TSI，其信号获取方式都是通过IIC通信进行获取，包括家用呼吸机常用的DSP800的流量传感器，也是使用IIC通信方式，因此，信号采样板主要设计为：两路IIC信号（空气流量、氧气流量）、三路压力采集（吸气压力、呼气压力、涡轮压力）、一路流量采集（呼气流量），信号采样板如图所示：

三、涡轮控制板设计

为了兼顾到家用跟医用的涡轮驱动控制，涡轮控制板直接采取一步到位的方式，采用FOC控制，同时兼容BLDC，为了方便无创呼吸的使用，在涡轮控制板上增加安全阀的控制，同时为了涡轮控制板能够更好的使用，设计上兼容本杰明VESC的接口，设计如图：

四、音圈电机驱动板设计

音圈电机板主要控制吸气阀、呼气阀、安全阀，并且对吸气阀、呼气阀进行电流采样，使用RS232同模式逻辑板进行通信。因为音圈电机控制板代码量不大，因此采用了F103作为主控芯片。

五、上位机板设计

因为模式逻辑控制板的代码过于庞大，再加之使用LVGL的图形界面系统后，系统已不堪重负，因此将上位机板单独析出，采用STMF429或者GD32F470主控芯片，通过串口与模式逻辑板通信。

六、labview上位机系统设计

因为DIY呼吸机，需要趁手的调试工具，并且能够模式实际的上位机给下位机下发指令，因此这里采用Labview进行虚拟设备的设计，并且采用VISA串口通信，兼容F429与下位机的通信。该上位机通信频率为3ms，基本能满足不失真的显示实时信号。上位机能够实时保存全部通道数据、暂停、显示坐标、缩放等功能，共12条通道，每条通道都具有50条可选信号，界面最大显示10W个点的数据，保存的数据格式为txt格式，可方便使用Matlab/Simulink进行数据分析。同时，上位机兼容本杰明上位机接口，同样可测试无感FOC的阻容、磁感、霍尔等数据。同时也保留了串口助手功能。

调试界面：