基孑51单毙相的液傩点滴速度监控装置

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1、万方数据科技信息计算机与网络基孑51单毙相的液傩点滴速度监控装置淮安信息职业技术学院张金美[摘要]利用单片机设计并制作一个智能化的液体点滴速度监测与控制装置。该装置由水滴速度测试系统、水速控制系统、显示装置、单片机系统、键盘和报警等系统组成。应用水的压强随着高度差的变化而变化的原理，利用控制步进电动机的升降来控制点滴速度。点滴速度可用键盘来设定。设定范围为20"150(滴／分)，控制误差范围在10％1滴左右。从改变设定值起到点滴速度基本稳定整个过程的调整时间小于3分钟。同时在水到达警戒线以下时能发出报警信号。【关键词]点滴速度红外传感步进电动机51单片机1．引言目前大小医院中所使用的静脉输液

2、器都是悬挂在病人的上首才能输液，输液速度难以准确限制，这对特护病人和对输液速度有较严格的病人是不方便的。目前的输液监控报警器笨重、体积大、价格太高，增加医院和病人的费用。所以如果有液体点滴速度监控装置，必将深受医务人员和病人的欢迎。因为它有许多的优点，如：可以用按键准确控制速度，可以报警，设备结构简单，费用低等。所以对液体点滴速度监控的研究十分有意义。本设计包括以下几部分。2．方案设计与论证根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图1所示。图1系统模块2．1速度监控的方法利用步进电动机和压强的原理来控制水滴的速度，由公式：P--p·g·h可以知道由于液面高度的不同，压强也不同，从而改变液

3、滴的速度。这样的系统比控制输液软管的松紧更好控制。而且比较容易实现，1米8的高度足以实现速度从20--150倩，分)的调节。首先利用实验先大概的测出对应的高度所对应的水滴速度，并记下来存在单片机内，到时候就直接调出来。在滴斗处用红外系统来测量水滴的速度，再在储液瓶到瓶口3era处装一个红外系统来监控水位。当在键盘上按入某个点滴速度时，从单片机内调出相对应的某一个高度，然后控制步进电动机转动进行粗调，再利用红外系统进行反馈来细调，直到红外反馈和所按的速度一样为止。这是软件编程的一种算法，另一种算法也可采用折半查找法，但是由实验已得知其高度与液体滴速成较精确的线性关系(如图2所示)，所以我们采用

4、了直接粗调与细调相结合的方法。调好以后由于液面的下降和一些其他的因素，又会产生一些速度的变化，或者本身水滴的速度又不是均匀的，所以调好以后速度有可能自身就会发生变化。可以利用红外监控，智能化的调整高度来控制速度，就是利用单片机来随时的自我调整。这样使系统的难度变成用软件来解决，更加的合理，而且更加准确，误差很小。对各模块的实现，分别有以下一些的设计方案：2．2步进电动机的驱动要使步进电动机输出足够的转矩以驱动负载工作，必须对控制信号进行放大，实现这一功能的电路称为步进电动机驱动电路或功放电路。驱动电路是步进电动机应用的关键，是影响其性能发挥和可靠运行的—个最重要因素。常见的步进电动机驱动电路

5、有三种：双电源驱动电路、斩波限流驱动电路和单电源驱动电路，其中单电源驱动电路采用单一电源供电，结构简单，成本低，但电流波形差，效率底，出力小，主要用于对速度要求不高的小型步进电机的驱动。虽然像斩波限流驱动电路比较的常用，性能也比较好，但基于实际应用和成本等的考虑，我们选用单电源驱动电路就可以了。l贪图2液面高度与液滴流速的关系图2．3红外测速红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用，随着探测设备和其他部分的技术的提高。红外传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。所以利用ff．2'b传感器来测量水滴的速度比较好。因为利用反射式红外传感器很难进行对水的判断，而利用对射式红外传感器，虽

6、然水对红外的遮挡比较弱，但相对反射来说又会强一点。经过实验发现对射式红外传感器能比较灵敏的测出水滴。总之，经过一番仔细的论证与比较，决定了系统各个主要模块的最终方案如下：电机控速模块：用步进电机来控制储液瓶的高度来达到控速的目的。图3电机控制液态点滴的模型一219一万方数据科技信息计算机与网络步进电机的驱动：采用硬件驱动。红外测速：采用对射式红外传系统。大概的外型如图3所示。3．系统的具体设计与实现系统组成及原理框图如图4所示。以下分为硬件和软件两个方面进行具体的分析。图4电机控制液态点滴原理框图3．1系统的硬件设计3．1．I步进电机部分随着生产过程机械化、电气化和自动化的不断发展，出现了各

7、种类型的特种电动机。这些电动机的工作原理，一般与普通的异步电动机和直流电动机的基本原理近似，但是它们在性能、结构、生产工艺上各有其特殊性，多用于自动控制过程中。步进电机就是其中的一种。步进电机是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动—个固定的角度(即步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制