基于单片机模糊控制输液速度自动调节系统

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1、创意与实践文章编号：!""!#$$%%&’""()"*#""+*#"%基于单片机模糊控制的输液速度自动调节系统刘辉，范小春，李晓辉（湖南科技大学信息与电气工程学院，湖南湘潭!""#$"）摘要：应用红外检测技术、计算机网络技术和智能模糊控制技术，组成主,从分布式测控网络，实现对输液速度的自动检测和调节。下位机将测得的实时输液速度与设定的输液速度相比较，通过模糊控制算法控制输液皮管的松紧来达到输液速度自动调节的目。测试结果表明，系统输液速度的检测精度高，输液速度调节响应快、稳态误差小。关键词：模糊控制；输液速度；%&’

2、调节；主(从式测控网络中图分类号：!"#$%文献标志码：&!引言&*)输液速度能在(/!’"滴0123范围内连续可输液是医院常用的医疗手段。在输液过程中，调，稳态误差不超过4!滴；输液速度是一个很重要的参数，一般要根据患者年&%)输液速度可以实时传输到护士站，医护人员龄、病情和药物种类等因素来分别确定。目前我国对输液速度的调节可在护士站遥控进行；的绝大部分医疗机构在进行输液治疗时，都是由护&()具有高度可靠性，操作简单、方便，成本低士通过转动输液器上的手动滑轮来控制液体流速，廉，适合于临床普及；人工调整滴流速度不够

3、准确和方便，而且值班护士&+)能实时存储和记录系统运行时的现场数据5需不断巡视全病区的输液情况，工作量很大。为了建立数据库5以便查询。提高医疗设备的自动化水平，给护士输液工作提供方便，本着实用、可靠、操作方便、降低劳动强度、提#系统的硬件组成及工作原理高操作准确性的原则，提出一种基于红外检测技#$!硬件总体设计术、计算机网络技术和智能模糊控制技术，组成一本控制系统硬件的总体结构如图!所示，由上个分布式的主从局域测控网络，实现对点滴速度自位管理机、通信模块、电源板和多个现场控制工作动检测和调节的解决方案。站组成。采用

4、67,%.(总线作为通信网络将各个节点连接成一个主从分布式测控系统。67,%.(总线支"系统的功能持多点连接5允许创建多达*’个节点的网络5在!""本系统是一个基于主,从测控网络的有线输液892:0;速率下传输距离可以达到!’""<，完全可速度自动测控系统，具有如下功能：以满足本系统要求。当下位机检测到的输液实时速&!)能够满足医院某一病理科所有住院输液病人度与设定值有偏差时，则执行相应的控制算法，通输液速度的监视和自动调节；过步进电机控制输液皮管的松紧来调节输液速度，&’)对输液中的异常情况（如针头堵塞、药液滴当

5、输液速度低于预设值时，电机反向转动以放松对完等）发出报警；输液皮管的压力从而增加滴速，反之，当输液的速收稿日期：’""%,"-,"(；修订日期：’""%,!!,"$作者简介：刘辉&!$+.—)，男，湖南双峰人，工学硕士，副教授，研究方向为智能仪器仪表。自动化与仪表!""#$%&!"创意与实践度高于预设值时，电机正向转动以压紧输液皮管从而降低滴速，使之保持在要求的控制范围之内。计算机（?>）通信模块滴斗6#61)+!<*传换器@A*);+图#液滴探测示意图采用调制与解调技术来排除光的干扰()*+,。由音频译6%;7>

6、+$单片机$⋯6%;7>+$单片机(码器-.)/01+23的第+脚发出中心频率为$4的方波步液液报小步液液报小电压，经.!5放大后控制三极管%!通断，对红外发进滴位警显进滴位警显键键电探检电盘示电探检电盘示光二极管#$进行调制，使它发出频率为$4的脉冲机测测路机测测路光。.!6为电压放大器’将光电三极管%$的输出电流图$系统总体结构框图变换成电压并将其幅值放大。."6是电压比较器，电!"#输液速度的检测阻%7给电压比较器提供一个可调节的阈值电压采用光电传感技术，在滴斗处对点滴速度进行&%，当."6的输入电压’8"9

7、&%时，."6输出低电平；当测量，液滴探测原理如图!所示。红外发光二极管."6的输入电压’8":&%时，."6输出高电平。.)组成发出红外光，光线透过滴斗照射到光电三极管，光鉴频电路，当光路中没有液滴时’."6输入幅值比较电三极管将接收到的光信号转换成电流输出。当滴强的脉冲电压而且其幅值大于&%，使."6输出频率斗中没有液滴通过时，光线衰减小，光电三极管输为$4的方波电压；当光路中有液滴时，."6输入幅值出比较强的光电流。当滴斗中有液滴通过时，由于比较弱的脉冲电压或者无输入，."6输出为直流电液滴对光线吸收和散射作

8、用，照射到光电三极管的压。电压比较器."6的作用是将是否有液滴在光路光信号比较弱，它输出比较弱的光电流。通过检测上，转换成输出脉冲电压的无与有。当输入信号的光电三极管的输出电流，就可以探测出有无液滴通频率等于鉴频电路的中心频率$4时，音频译码器过。输液现场的环境光是干扰光，干扰光既有日光01+23引脚;输出低电平“<”’反之输出高电平“$”。类的恒定光又有日