- 1、本文档共27页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
第PAGE18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
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:
方案一
直接在滴斗处用两电极棒的方法。
待测和控制量传感器信号处理人机对话界面
待测和控制量
传感器
信号处理
人机对话界面
电机驱动
电机驱动
速度控制
速度控制
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H2的高度。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—20MA标准电流值,同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—20MA标准电流值,将此两个信息同时进入数字PID调节器。通过偏差计算再输出一组4—20MA标准电流值,通过变频调速器控制电动机调节H2的高度,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。
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10MS为时基单位)。然后计算给定滴斗滴数(通过键盘)的时间间隔(以10MS为时基单位)。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。
系统原理框图如图2所示。
显示与键盘控制滴斗AT89C51基本系统
显示与键盘控制
滴斗
AT89C51
基本系统
红外传感
器及信号处理
输
输
液
管
步进电机驱动
步进电机驱动
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。
主要电路原理与设计
AT89C51单片机基本系统控制与数值信号处理的核心采用AT89C51单片机,采用串口工作方式。电路如图3。
图3
显示与键盘如图4
利用74LS164进行串行动态9位数码管显示,74LS164的主要功能是8bits的串入并出数据处理。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。
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3cm时由单片机采集到报警信号,由报警芯片发出声光报警。
主控制平台可以组建一个小型的网络系统,由主机控制和监视各个从机的工作状态和各个装置的信息。如图6
1号从站
1号
从站
主
主
控
站
模拟从站
模拟从站
图6
四、系统软件工作流程如图7到图12
1、软件设计:
软件部分参考流程图,这里主要讲述一下软件编写过程中的几个细节部分。
如前所述,我们计算滴水速度的原理是通过求出2个水
文档评论(0)