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液体点滴速度检测装置
摘要：本文介绍了一种智能输液速度测控系统。该系统采用光电传感器原理来实现对液体点滴速度的检测，用步进电机拖动，控制储液瓶高度，实现点滴速度的自动调节，使点滴输液速度变得更加方便和安全。
This paper introduces an intelligence speed control system for transfusion. The system could detect the drops and the location of liquid through the transfer line with optic-electric detects technique. Control the high of bottle with an electromotor, realization transfusion speed automatic adjust, made transfusion become more conveniency and safety.
关键词：速度检测，自动调节，输液监控，串行通信
Speed measuring, automatic adjust, transfusion control, serial communication.
一 引言：点滴输液是医疗常用手段。在输液过程中需要根据输液药物和患者病情选择输液滴流速度；此外，在输液过程中，需要时时监视剩余的药液，当药液输完，则由护士及时换瓶或拔除针头。如果不能及时发现药液输完，有可能造成医疗事故。所以如果采用红外检测技术、微机技术和计算机网络技术，组成一个分布式的局域网测控网络，能够实现对点滴速度的自动检测和调节，监控剩余的药液。
二 方案设计及论证
根据题目的基本要求，设计任务主要完成
1 数据采集方案的选择
数据采集一般可以采用以下几种方案：
①使用发光二极管和光敏三极管组合。
②使用红外发光二极管和接受管组合。
③利用激光。
通过对比，在这次设计中由于是近距离探测，故采用方案②来完成数据采集。由于红外光波长比可见光长，因此受可见光的影响较小。同时红外系统还具有以下优点：尺寸小、质量轻，能有效的抗可见光波段的伪装，对辅助装置要求最少，对人眼无伤害。
当然红外光也有一定的缺点，如大气、潮湿的天气、雾和云对它有衰减作用，所以只适用于室内通信。在现代生活中，人们为了更方便的使用红外光这种有效的媒质，利用红外光做出了很多器件，发射式光电检测器就是其中的一种器件，它具体积小、灵敏度高、线性好等特点，外围电路简单，安装起来方便，电源要求不高。用它作为近距离传感器是最理想的，电路设计简单、性能稳定可靠。
2 键盘方案的选择
方案一 采用矩阵式键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按
键较多时可降低占用单片机的I/O口数目，缺点为电路复杂且会加大编程难度。
方案二 采用独立式按键电路，每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点为当按键较多时占用单片机的I/O口数目较多，优点为电路设计简单，且编程极其容易。
综合考虑两种方案及题目要求，方案一需要８个I/O口，方案二需要１１个I/O口，由于系统资源足够用，故采用方案一。
3 电机系统方案的选择
方案一 采用单片机和A/D转换构成系统，控制普通电机的步数和旋转方向，可以考虑达林管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速，减小因惯性，速度，步距角过大而引起的调整误差，达到改变点滴高度的要求，缺点是控制信号为模拟信号，需要将单片机输出的序列脉冲转换，延长了控制的时间，并且步距角为 ，满足不了控制误差范围为设定值 滴的要求。
方案二 用单片机控制步进电机，控制信号为数字信号，不在需要数/模转换；具有快速启/停能力，可在一刹那间实现启动或停止，且步距角降低到 ，延时短，定位准确，精度高，可操作性强。
综合考虑题目要求，一方面调节的步长尽可能的小，定位要好；另一方面如果停止信号到来，滑轮能够快速停止，并且力矩足够大，确保吊瓶不下滑。
通过对比，利用步进电机可以自如控制吊瓶的上、下缓移，完全满足题目的要求，因此采用方案二。
4 计算点滴速度的方案选择
在一定时间内点滴的滴数（即点滴的速度）是单片机通过红外传感器测得的脉冲信号计数获得的，但怎样计算点滴速度以满足在3分钟内实现电机对点滴速度的控制是必须考虑的问题
方案一 根据一定时间T（如30秒）内滴下的点滴的滴数n计算点滴的速，计算公式为： （滴/分）。根据此方案，若选取的计数时间T较短，以10
秒为例，如检测系统误差为1滴，则算得的速度误差为6滴，此时假设点滴的实际速度为30滴/分，而计算速度为36滴/分，误差为30%，大于题目要求的误差范围10% 1滴。若选取的时间计数T较长，则系统达到稳定的时间太长。
方案二 根据一定滴数N滴下所经过的时间t计算点滴的速度，计算公式为 （滴/分）。此方案的误差与系统计算的时间精度有关，通过调整计算的时间精度可以改进计算误差，达到题目所要求的误差范围。
通过比较论证，选用方案二。
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