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    液体点滴速度监控装置资料

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    液体点滴速度监控装置资料

    第 1 页 共 18 页 液体点滴速度监控装置 [摘要 ] 该装置实时地监测液体点滴速度,通过单片机对信息的分析和处理,由主机发出相应的指令,调整系统的工作平稳,构成了一个高性能的闭环控制系统。实现了对点滴输液速度的直观监测,同时对一些异常情况的出现可实施报警。利用该装置还能通过主控平台对各个分立系统信息实施自动化、智能化的集中处理。能方便、简易的操作和使用,对医疗具有很强的实用性。 [关键词 ] 实时监控 红外传感 闭环控制 步进电机 一、 方案设计与论证 根据题目要求和原输液装置的特点,提出以下三种方案 1、 方案一 直接在滴斗处用两电极棒的方法。 图 1 此方案的传感器采用简单的液体导电原理,在滴斗处安装两个电极。当水滴落下时,电极导通,从而使待测量的变化转化为高低电平电信号。采用伺服电机改变系统装置中液瓶与受液瓶的高度,达到改变点滴速度,从而进行控制。 2、方案二 把通过电机改变系统装置高度的方法,改为控制步进电机对输液管进行压缩或缓松,从而实现对点滴速度的改变。采用交流电动机控制 高度。 即采用红外传感器测量滴斗滴液,送至单片机接口计数,通过数字模拟转换,将其转换为 4 20时通过键盘输入给定每分钟的滴数,再将此滴数将其转换为 4 20此两个信息同时进入数字 过偏差计算再输出一组 4 20过变频调速器控制电动机调节 高度,来控制滴斗滴数。此方案的优点是,完全按目前电气工程标准化运作,可以在很短时间完成。 2、 方案三 根据点滴装置的特点,通过对装置的某一位置进行监测和控制,达到对整个系统液体传感器 信号处理 人机对 话界面 速度控制 电机驱动 待测和控制 量 第 2 页 共 18 页 点滴速度的监控。 (如图 1)。 通过控制 输液软管夹头的松紧来控制点滴速度,采用红外传感器测量滴斗滴数,送至单片机接口计数并显示,首先标定两个脉冲(两滴间)间的时间间隔(以 10时基单位)。然后计算给定滴斗滴数(通过键盘)的时间间隔(以 10时基单位)。将此两个时间间隔进行比较,以决定步进电机运行的方向。该步进电机通过丝杠控制输液软管夹头的松紧,来控制滴斗滴数 4、方案比较 方案一的特点是实现比较简单容易,原理上也是可行的,但由于本装置用于医疗,电弧的产生,可能对不同的药物有影响,同时传感器(电极)不能重复使用,以防止传染。 方案二通过 改用红外传感器,弥补了方案一的不足。但是还存在问题,利用改变高度的方法虽然容易实现,但可控性不好。由此,我们采用了第三种方案,通过挤压输液管的办法来实现对点滴速度的控制。 二、 系统原理框图 如图 2所示。 图 2 本系统最主要的是充分利用单片机编程的灵活性和其强大的功能,使一些小的系统实现自动化和智能化成为了现实。其中的器件都比较简单,尽大可能的利用各集成芯片的功能,如系统的键盘和显示原理电路。通过红外传感器对水滴滴落的动态信息的感应 ,单片机对数 据的采集分析和处理,同时使用小功率的步进电机进行机械调整,使装置能机智、即时的响应操作者的使用。 三、 主要电路原理与设计 1、 片机基本系统 控制与数值信号处理的核心采用 用串口工作方式。电路如图 3。 滴斗 红外传感 器及信号处理 本系统 步进电机驱动 显示与键盘控制 输 液 管 第 3 页 共 18 页 图 3 2、 显示与键盘 如图 4 利用 74行串行动态 9 位数码管显示, 74主要功能是 8串入并出数据处理。电路结构简单,功能强大。采用中断和查询的方法,设计的 4 键键盘的形式,利用单片机的灵活编程,扩展其键入功能。 图 4 3、红外传感和信号处理 采用红外线的发射和接收装置,它可用来检测包括液体在内的各种透明体、半透明体、不透明体,从而可以灵敏地反应水滴滴下。利用光电耦合器对电信号进行处理,减少干扰。 4、 步进电机驱动和控制 如图 5 图 5 5、 声光报警 当检测到液面低于 3由单片机采集到报警信号,由报警芯片发出声光报警。 3 41 1035 1045 10178 05 0188 05 0281 211 . 7 91 0

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