自动检测技术及仪表控制系统项目设计

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1、自动检测技术及仪表控制系统项目设计学生姓名：王昆鹏学号：0905054116学院：信息与通信工程学院专业：自动化检测系统名称：输液瓶液体定位检测系统11/11绪论在日常生活中，人们难免会生病住院，住院后经常需要打点滴，打点滴的时候经常会有这样的烦恼，就是必须得关注输液瓶中药液的位置（药液是否快输完了），这个病人得时刻留心，不能放心的熟睡、休息一会，护士也得经常巡视、查看。这样不仅降低了医护人员的工作效率，也不方便病人的安心静养。我们可以设计一种检测液体定位检测系统，当液体到了警戒位时，就把此信号传递给医护人员，提醒医护人员尽快来处理。这样不仅提

2、高了医护人员的工作效率，降低了医护人员的劳动强度，也可以让病人放心地休息静养。此检测系统具体设计思路在后面，在此先介绍一下如何把信号传递给医护人员。我们可以以八个床位（或十六个）为一组信号，构成八位（或十六位）单片机一组信号，将此信号传送给单片机甲，单片机甲将此信号通过处理,将此信号传送给单片机乙，如果距离较近可以通过RS422A通信（传输距离1200m），单片机乙将此信号经过处理通过信号灯和声音等输出设备提示传达给医护人员，让其来进行处理。如果传输距离较远，可以用近距离无线设备来进行数据传输。11/11测试参数的检测原理和方法检测原理：物位检

3、测，对药液的液面进行定点测量——对药液的下限警戒位进行测量。光电传感器：光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。光电开关可以分为：槽开光电开关、对射式光电开光、反光板反射式光电开关、扩散反射式光电开关、光纤式光电开关。在这里采用上面的光电开关中的对射式光电开关

4、。利用对射式光电开关对液体进行定位检测。对射式光电开光:即发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为以射分离式光电开光，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。由上面的理论介绍可知，对射式光电开关主要是通过被测物体（非透明物体）通过挡住发射光线，以产生高低电平的变化来检测物11/11体的，但这里的检测的是液体——药液，那么如何检测呢？由光学知识可知，光线通过液体和玻璃时，就会产生折射

5、现象，即光线的光路就会改变，这里利用这一原理来改进光电开关的适用场合，如下图1-1所示：圆圈代表的是装药液的玻璃瓶，圆圈内装的是药液。аß药液ß现在一条光线以45度入射角射入玻璃瓶，现忽略掉玻璃瓶的瓶壁的厚度假设药液的折射率为1.3333（水的折射率），设射入前和射入后光线改变的角度为Δ，有三角定理及圆的特性，证明可得改变的角度图1-1Δ=2а-ß；由此可得当а为45度时，Δ大约为57度，а为60度时，Δ大约为72度。由此可见光线改变的角度是非常大的，且当а越大时，Δ越大，越有利于，但是并不是Δ越大越好，因为当瓶子中没有液体，如果Δ很大的时，光

6、点会发散的很宽，光线强度也会变弱，对接收器的接收有影响。通过不精确、不可靠实验，角度最好大于45度小于75度左右为最好。下面通过简易实验观察水平距离上的变化：把一个全透明的玻璃输液瓶（直径80mm左右）用带格子的稿纸，包裹一多半，玻璃瓶内装有少半瓶水，在没有包裹稿纸的一侧用红外11/11线在同一条垂直线上，上下照射，观察在有水和没水时，红光点在水平方向上移动的距离。如下图1-2所示光线未从液体中穿过时光线从液体中穿过时图1-2由图可观察到红点水平方向移动了一个格子大约是13mm，通过以上实验可以得出：当有药液时，固定对射式光电开关的发射器在瓶子

7、上，光线入射角度在45度到70度之间，然后调整接收器，是入射光被接收到，当药液的液面低于光线时，接收器就不能接受到光纤，由此便可产生高低脉冲的变化，采集到所需信号。11/11整个系统的结构系统结构图如图1-3所示：系统结构图如上图所示光电开关的发射器及接收器固定在一条绑定带上。绑定带最好是黑色的，这样当光线照射在绑定带上时，可以很好地将光线吸收，减小发生镜面发射的可能性，减小非正常光线的干扰。发射器的位置是垂直瓶子的轴线固定在绑定带上的，光线以一个合适的角度（45度-70度）射入输液瓶内。接收器也是垂直轴线固定在绑定带上的以接收光线。但是接收器

8、的位置在绑定带上可以左右移动，这是为了当液体的折射率不同，瓶子的半径不同时，光线射出瓶子的位置不同，来调整接收器能接收到光线的合适位置。当光线在药液中