傳感器與自動檢測技術（第二版）單元實訓指導

單元實訓指導本章學習的主要內容：12.1液體點滴速度監(jiān)控裝置12.2自動抽水系統12.3電風扇溫控開關電路12.4簡易數字式血壓計12.1液體點滴速度監(jiān)控裝置

靜脈輸液是護理專業(yè)的一項常用給藥治療技術。設計并制作一控制裝置。基本要求如下：（1）在滴斗處能檢測點滴速度，并制作一個數顯裝置，能動態(tài)顯示點滴速度（滴/min）。（2）通過改變控制點滴速度；也可以通過控制輸液軟管夾頭的松緊等其他方式來控制點滴速度。點滴速度可用鍵盤設定。1.方案設計（1）點滴速度檢測校塊釆用紅外光電傳感器測量點滴速度。（2）儲液液面檢測模塊采用電容傳感器測液位。（3）點滴速度控制模塊經比較采用單片機和可編程邏輯器件控制輸液軟管夾頭的松緊來控制點滴速度。（4）主從機通信經比較采用一般￥單片機都有的異步串行總線。2.系統原理（1）總體設計

主從機均采用89C51，完成四方面的功能：處理點滴速度測量信號，動態(tài)顯示點滴速度；處理儲液液面檢測數據，控制電路報警；實現主站與從站間的通信；實現聲光報警與語音提示。系統框圖下圖所示。（2）點滴速度檢測電路

采用紅外光電傳感器測量點滴速度，所用光電檢測器的型號是ST-178紅外發(fā)射接收對管，電路原理如圖12-3所示。圖12-3點滴速度檢測電路（3）儲液液面檢測電路

利用靈敏度較高的電容電壓變換電路可實現儲液液面的檢測，電路原理如圖12-4。圖12-4儲液液面檢測電路3.系統調試（1）點滴速度檢測及控制電路的調試用秒表人工測量點滴速度，與預先設定的點滴速度比較，若誤差在指定范圍外則用反復實驗的方法修改軟件算法所設置的參數，從而控制液滴的流速。（2）儲液液面檢測電路的調試調試時，液滴滴下，液面水位降低，傳感電容值減小，當液面降到警戒值時，傳感電容數值經電容/電壓轉換后得到對應的電壓值，根據電壓值調節(jié)電位器以調整回差比較器閾值，使比較器在液面降到警戒值時輸出開關信號。12.2自動抽水系統

在保持儲水池水位的自動抽水系統中，通常采用浮標或電極式傳感器。浮標傳感器的缺點是有活動部件，在冬季易凍結；電極式傳感器雖然沒有活動部件，但在冬季也被冰塊覆蓋。利用電容式液位傳感器，可克服以上缺點，且運行、保養(yǎng)簡單。1.工作原理

自動抽水站系統的原理電路如圖12-5所示。電容傳感器與、和組成交流測量電橋。圖12-5電容式液位傳感器制作的自動抽水系統電路

當儲水池中無水或水位很低時，信號電壓低于A5的閾值電位，A4輸出為低電平，A5輸出為高電平。該液位信號電壓經直接加到觸發(fā)器IC4的K、J輸人端，即K=0、J=l,JK觸發(fā)器IC4輸出高電平。VT3和晶闡管VS導通，水泵電動機開始工作，向水池注水。

隨著水位上升、傳感器電容增大，水位檢測電路輸出電壓升高，當達到低液位標志時，A5輸出低電平，A4仍輸出低電平，即K=0、J=0,JK觸發(fā)器IC4輸出狀態(tài)不變，水泵繼續(xù)工作。

當水位達到上限標志時，A4輸出髙電平，A5仍輸出低電平，即K=l、J=0,JK觸發(fā)器IC4輸出轉換到低電平，VT3截止，VS關斷，水泵斷電停止工作。

在水消耗過程中，水位變低，A4輸出為低電平，觸發(fā)器IC4的K=0、J=0，IC4的輸出狀態(tài)不變。直至水位下降到低位標志時，觸發(fā)器IC4的K=0、J=l，IC4輸出高電平，重新接通水泵電源。2.調試

調整時，首先將比較器IC3.1、IC3.2輸出之間短路，調節(jié)使上電壓最小，然后調使直流放大器平衡，電容器上的電壓等于零。此后斷開比較器輸出端。在空的儲水池里安裝傳感器并將其接至電路處。調平衡測量電橋，使上的電壓最小。此時液位比較器A5輸出S電平，而上限液位比較器A4輸出低電平。然后向水池注水，當水位達到低位標志時，調使比較器A5輸出為低電平。當儲水液位達到上限標志時，調使比較器A4輸出為高電平。最后,在儲水池水位變化的情況下，檢查接通繼電器和水泵的控制部件的工作是否正常。12.3電風扇溫控開關電路

夏天，許多人通宵開著電風扇睡覺。由于夜間電網電壓偏高，即使調速器選在最低擋位，電風扇轉速還是較快；在凌晨，一般氣溫有所下降，而電風扇扇風仍然較快，經常發(fā)生中風、感冒現象。使用電風扇溫控開關，只需將它預置在適合自己的睡眠溫度上，當氣溫髙于預置溫度時，電風扇運轉；低于預置溫度時，電風扇停轉。電風扇溫控開關電路如圖12-8所示。圖12-8電風扇溫控開關電路

工作原理：電路是利用負溫度系數的熱敏電阻和電位器串聯，與電阻、、一起構成測溫電橋，電橋輸出的非平衡信號通過電壓比較器A2來控制主電路晶閘管VT的導通與關斷，以達到控制電風扇進而控制溫度之目的。當環(huán)境溫度低于預置溫度時，阻值增大，A2的同向輸入端電壓低于反向輸入端電壓，即，A2輸出低電平，晶閘管VT不導通，電風扇不轉。隨著環(huán)境溫度上升高于預置溫度時，阻值減小，A2的同相輸人端電壓升高，，A2輸出高電平觸發(fā)晶閘管VT導通，電風扇開始運轉。12.4簡易數字式血壓計

現在常用的水銀柱式血壓計，測量麻煩，誤差大，速度慢。這里介紹的數字式血壓計，使用方便，測量速度快，并具有足夠的精度，分辨率為O.lkPa,而且所用的元件少，體積小，造價不貴，調試也簡單。簡易數字式血壓計電路如圖12-9（a）所示。（a）血壓計電路（b）MAX138引腳功能

圖12-9簡易數字式血壓計電路

工作原理：該血壓計選用2S5M壓力傳感器。為減小體積，電路采用了3V電源供電，并且不用放大器對輸出信號進行放大，由2S5M傳感器輸出的電壓信號，經5腳和2腳直接送入A/D轉換器。

A/D轉換器選用MAX138型，其最大優(yōu)點是電源電壓適應范圍寬，在電壓2.5?7V條件下，均能三常工作，而且只需用單電源即可工作，因此在MAX138內部設有負電源轉換電路。

電路采用發(fā)光二極管作為