液體點滴速度監(jiān)控裝置

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1、液體點滴速度監(jiān)控裝置2007年6月9日摘要：液體點滴速度監(jiān)控系統(tǒng)是能夠?qū)崿F(xiàn)自動監(jiān)控液滴的速度并且能做出相應(yīng)調(diào)整的自動控制系統(tǒng)。本文對系統(tǒng)如何實現(xiàn)自動監(jiān)測、自動調(diào)節(jié)等功能作了詳細(xì)的分析和研究，利用光電傳感器采集液滴的速度變化信號和液位高度信號，用AT89S52作為中央處理器進(jìn)行信號分析和處理，利用建立的模型通過直流電機(jī)進(jìn)行控制液滴速度。主從站采用MAX487E與單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成RS-485通訊接口進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制信息的傳送。問題重述一、任務(wù)h1h2電動機(jī)滑輪點滴移動支架儲液瓶受液瓶滴斗滴速夾設(shè)計并制作一個液體點滴速度監(jiān)測與控制裝置，示意圖如右

2、圖所示。二、要求1、基本要求（1）在滴斗處檢測點滴速度，并制作一個數(shù)顯裝置，能動態(tài)顯示點滴速度（滴/分）。（2）通過改變h2控制點滴速度，如右圖所示；也可以通過控制輸液軟管夾頭的松緊等其它方式來控制點滴速度。點滴速度可用鍵盤設(shè)定并顯示，設(shè)定范圍為20~150(滴/分)，控制誤差范圍為設(shè)定值10%1滴。（3）調(diào)整時間≤3分鐘（從改變設(shè)定值起到點滴速度基本穩(wěn)定，能人工讀出數(shù)據(jù)為止）。（4）當(dāng)h1降到警戒值（2~3cm）時，能發(fā)出報警信號。2、發(fā)揮部分設(shè)計并制作一個由主站控制16個從站的有線監(jiān)控系統(tǒng)。16個從站中，只有一個從站是按基本要求制作

3、的一套點滴速度監(jiān)控裝置，其它從站為模擬從站(僅要求制作一個模擬從站)。（1）主站功能：a．具有定點和巡回檢測兩種方式。b．可顯示從站傳輸過來的從站號和點滴速度。c．在巡回檢測時，主站能任意設(shè)定要查詢的從站數(shù)量、從站號和各從站的點滴速度。d．收到從站發(fā)來的報警信號后，能聲光報警并顯示相應(yīng)的從站號；可用手動方式解除報警狀態(tài)。（2）從站功能：a．能輸出從站號、點滴速度和報警信號；從站號和點滴速度可以任意設(shè)定。b．接收主站設(shè)定的點滴速度信息并顯示。c．對異常情況進(jìn)行報警。（3）主站和從站間的通信方式不限，通信協(xié)議自定，但應(yīng)盡量減少信號傳輸線的數(shù)

4、量。（4）其它。題目分析對題目進(jìn)行綜合分析，可知本題的主要任務(wù)、功能有：一、任務(wù)：液滴速度控制、液滴檢測、液位檢測、電機(jī)控制、主從站通訊二、系統(tǒng)功能：1.設(shè)計從站a）檢測并顯示液滴速度b）根據(jù)設(shè)定控制電機(jī)調(diào)節(jié)液滴速度，調(diào)節(jié)時間小于3minc）液位過低報警2.設(shè)計主站a）接受從站的檢測數(shù)據(jù)b）向從站發(fā)送命令方案論證本題的主要設(shè)計部分為從站根據(jù)題目的要求，系統(tǒng)模塊構(gòu)成框圖如下：對于各部分功能的實現(xiàn)，方案比較與選擇如下：一、液滴速度檢測模塊方案一:采用電容式傳感器測量點滴速度。在輸液管的滴斗外圍放置一對電極，形成一個電容。當(dāng)液滴滴下時電容量發(fā)

5、生變化，可通過LC振蕩電路來測量這個電容的變化。當(dāng)輸出的頻率值發(fā)生變化時，說明有液滴通過，可以達(dá)到檢測點滴速度的目的。此方案對于單一藥液測量精確度高，但對于不同的藥液時，由于電解質(zhì)不同，電容變化可能不同，而且外圍電路也較為復(fù)雜。方案二：采用可見發(fā)光二極管與光敏二極管的傳感電路。由于光敏二極管受外界光源影響較大，一旦外部光強(qiáng)改變較大時，就會改變對液滴的判斷。如果采用超強(qiáng)兩度發(fā)光管可以減少干擾，缺點是功耗較大。方案三：采用脈沖調(diào)制的紅外傳感器測量點滴速度。當(dāng)液滴滴下時，紅外發(fā)射管發(fā)射的光透過液滴后強(qiáng)度發(fā)生變化，接受管接受強(qiáng)度變化后的信號輸出

6、變化的電壓信號。此信號經(jīng)過放大整形后被轉(zhuǎn)化為TTL電平信號送到單片機(jī)計數(shù)來測量點滴速度。該傳感器具有體積小、靈敏度高、線形度好等特點，外圍電路較為簡單，性能穩(wěn)定。經(jīng)過綜合比較，我們選擇方案3。一、液滴速度控制模塊對于滴速的控制有以下兩種選擇1.可通過控制滴速夾或者滴管的夾緊度的辦法來控制滴速。這種辦法控制比較靈敏，控制方便，體積小巧，性能較好。但前提是要有相應(yīng)的靈敏可靠的高精度機(jī)械裝置，在不便制作相應(yīng)裝置的條件下，不宜采用此方法，還有一個問題就是滴管的彈性形變不容易恢復(fù)容易導(dǎo)致問題。2.通過調(diào)節(jié)滴瓶高度的方法控制滴速。這種方法簡便易行，

7、控制可靠，是推薦的控制方式，當(dāng)然也有缺點，就是不便于移動。綜合考慮，我們選擇方案二二、液位檢測模塊1.采用電容傳感測液位。在儲液瓶的瓶身正對貼兩片金屬薄片作為傳感電容，儲液液面下降，電容兩極間的介電常數(shù)減小，電容值隨之減小，經(jīng)過C/V變換后輸出電壓上升。當(dāng)儲液瓶液面降到警戒液面時，轉(zhuǎn)換電壓高于回差比較閥值電壓，比較其反轉(zhuǎn)輸出開關(guān)信號。C/V轉(zhuǎn)換具有優(yōu)良的線形、較高的變換靈敏度與抗干擾性能。2.通過測量電阻測液位。在儲液瓶內(nèi)嵌入兩片金屬片，將其固定于警戒液面處，當(dāng)瓶中藥液浸沒金屬片時兩金屬片之間的電阻可以測出，一旦液位低于警戒液面金屬片將

8、其露出水面，此時兩金屬片之間的電阻接近無窮大。由于金屬片浸沒和露出液面時的電阻區(qū)別很大，所以此方案便于實現(xiàn)，較為準(zhǔn)確。然而不使用與大范圍的推廣，而且加電后藥液離子濃度的變化不定，同時，在儲液瓶內(nèi)部安裝金屬片