全国热线:400 0087 916

english
中文 English

资讯中心

智能液体点滴监控系统的设计

发布时间:2022-08-17 21:37:01 来源:Kok下载地址 作者:Kok购彩地址
4

  主要应用在静脉输液以及化学医学领域实验中需要精确滴定的场合[1]。本装置可以实现对液体点滴滴速的控制与检测,控制范围为每分钟30~120滴,控制精度为±2滴,还可以在药液不足及输液不畅时自动报警,并停止输液。

  因为医用,所以任何与瓶中液体有接触的设计方案都是不可行的,所有传感器和控制器只能固定于输液的外部。具体设计方案如图1所示。

  (1)点滴检测:要求系统能够正确及时地探测下落的点滴数。通过红外发射对管实现对点滴速度的检测。

  (2)控制器:实现对传感器输出信号的采集来计算点滴速度,通过对滴速的计算和设置数值的比较来控制电机的转速,从而实现闭环控制。通过计算输液量来判断输液是否正常。

  (3)机械传动控制:包括机械传动和控速,兼顾稳定性、精确性、可操作性、廉价。

  (4)实时显示、报警:包括实时显示电路、报警电路和按键电路,兼顾实用性、可操作性、廉价且满足设计要求。

  本设计采用直射式光电传感器(红外对管)来实现点滴速度的检测。利用一个具有一定硬度且反射性很差的塑料管,把红外对管分别装在两侧,水滴从两管之间通过,有液滴滴下时,下落的水滴对红外光有较强的漫反射、吸收及一定的发散作用,可使接收管导通或截止。约外对管测速示意图如图2所示。

  图2中比较环节采用LM393实现,红外接收管与LM393的反相输入端相连。当无水滴下落时,红外接收管接收到红外线照射,此时红外接收管的压降最低,LM393反向输入端的电位也最低,调节同向输入端的电位,使之略大于此时的反向输入端电位,使其输出高电平。

  当有水滴下落时,红外线被水滴折射或遮挡,红外接收管上的压降增大,LM393反向输入端电位升高,大于同向输入端的电位,输出低电平,从而触发单片机的外部中断。

  对于机械传动部分的设计,这些有滑轮方案、拉绳索方案、注射泵方案等,但这些方案或是装置变复杂,或者成本太高均不可取。本设计在确保测量精度的同时,以降低成本并简化电路为原则,采用指状蠕动泵和步进电机来实现。单片机控制步进电机带动蠕动泵实现对滴速的控制,软件根据检测结果实现对控制电路的自适应调节,通过按键或上位机软件实时设置点滴速度。

  在本系统中,蠕动泵采用的是二相式步进电机,结合实验数据得出步进电机每旋转360°为蠕动泵一个周期,滴下3个水滴。步进电机步距角为1.8°,为提高精度,在此使用四相八拍脉冲信号驱动电机工作。此时一个脉冲周期为7.2°,即经过50个脉冲周期即可旋转一周。

  单片机STC10F04XE的I/O口可配置为双向I/O,不仅可以像普通51单片机一样输送电流,而且可以向外提供20 mA的上拉电路[2]。这就使得驱动数码管变得更为简单。本设计使用共阳数码管,4个选位端输入电流,电流从8个段码经过8个330 Ω的限流电阻流入单片机。

  报警电路如图3所示。根据储液瓶容量,通过软件计算出一定容量的输液瓶中的液滴滴数,当输液完成时蜂鸣器发出警报。

  按键电路如图4所示。采用单列四按键,其中S1键为菜单键,此菜单键含有三个子菜单分别是:床位号、输液量、液滴滴速。通过按动菜单键可以选择目前所需要设置的子菜单。S2键为设置数值的增加键,S3键用来设置数值的递减,S4键是启动键,设置好前面的三个键后,按动S4键仪器正式开始工作。