输液报警器设计与制作报告
医用点滴输液报警器的研制

医用点滴输液报警器的研制1研制背景出入医院输液室的人都知道,在病人输液打点滴时,需要陪护人员随时注意剩余药液量,时间一久非常疲乏,尤其是在夜间。
本报警器可以大大减轻陪护人员的负担。
避免医疗事故的发生。
2研制要求2.1药液余液的递减显示;2.2当药液余液少于6mL时报警提示;2.3能实现不同体积类型的药液瓶和不同类型的病人使用;2.4低成本,不仅医院可以批量购买,而且病人或病人家属也可以自行购买。
整个系统采用最新的STC11L01贴片单片机作为处理器,四位一体的数码管作为余液显示,3v的蜂鸣器作为报警音乐的播放器,用光电传感器来记录药液的滴数,采用多种软件处理方法实现双重提示报警,保证系统的可靠性。
3研制方案根据输液瓶与药液的情况,提出了两种方案:(1)利用称重的方法检测药液的输液情况,当输液瓶满液数据编号为1,接近空液时数据编号为2,利用重力传感器把重量信号转变成电信号反馈到处理器单片机,由单片机传输报警信号到报警系统,从而达到提醒陪护人员或护士的作用。
这种方案的优点是:电路简单,单片机编程简单。
但缺点很多:精确度不高,不同类型的输液瓶的重量不同,使用时要重新设置。
(2)利用光电传感器对药液检测,实现点滴的计数功能,并利用四位一体的数码管显示剩余的药液,当药液余液少于6ml时,由单片机发出信号到报警系统进行报警,从而达到提醒陪护人员或护士的作用。
这种方案的优点是:精确度高,体积小,重量轻,任类型的输液瓶使用时不用重新设置,缺点是编程复杂,需要多次调试。
考虑到实用性、成本、灵活性等问题,我们使用方案2。
4点滴速度和药液余液的测量原理4.1点滴速度测量原理流量,是表征流体(药液)特征的一个物理量,一般用单位时间内通过某个关口流体的数量来反映。
用体积法就可以算出医院打点滴药水的输液流量,一滴药水约0.06mL.测量点滴速度就是统计1S的点滴计数值。
测量速度需要使用两个定时器,一个设置为计数方式,一个设置为定时方式。
压力传感输液报警器的设计

压力传感输液报警器的设计1、概述压力传感器是一种广泛应用于监测和控制过程中的物理量的装置。
本文针对压力传感器的应用展开设计,主要是针对液体输送传感器的设计。
液体输送过程中,若管路出现泄漏、堵塞或其它异常情况,往往会对生产安全和设备的正常运行带来不良影响。
因此,对于液体输送管路,必须对其进行实时检测和监控,一旦出现异常情况可以及时进行处理。
2、硬件设计本设计采用MPXV7002DP压力传感器作为传感器,获得液体输送过程中的压力信息,再经过AD转换、信号处理、显示等模块处理。
2.1 传感器模块传感器模块需要将压力信号转换成电信号,进行増益放大,再通过AD转换器将模拟信号数字化,进而输出给下一级模块进行处理。
传感器模块选用半导体压力传感器MPXV7002DP。
其工作原理是将液体输送管道中的压力转换成一个电信号,再通过AD转换器将电信号转换为数字信号。
传感器模块采用模仿模板设计,以保证其性能的不变性。
2.2 信号处理模块信号处理模块主要用于进一步对数字信号进行处理,将其转换成合适的通讯协议并发送给后面的传输模块。
这个处理模块通常需要配置合适的MCU,以及差分放大电路。
信号处理模块采用低功耗的STM32L4系列MCU,其工作频率可以达到80MHz,集成的内存和时钟控制单元可以实现数码信号的高速处理和时序要求。
在工作时,MCU将处理好的数字信号转化成一个合适的通讯协议(比如Modbus或TCP/IP),并通过网络或者串口传输给主控制器。
2.3 显示模块显示模块用于显示液体输送管路的压力变化波形,以及对压力值进行警报提示。
显示屏通常会用于此类显示。
显示模块采用CRGA212B式显示屏(显示区域200mm*120mm),其分辨率达到128*64,支持灰度显示,所以可以实现高精度的液压压力波形显示,以及对压力值进行警报提示。
具体可根据需要进行程序设计,使其满足液压管道的常用监测指标。
软件设计主要涉及信号处理模块和显示模块的程序设计。
输液器自动报警器的设计

输液器自动报警器的设计一、引言输液器是一种医疗设备,用于将液体药物进入病人的血管内,通常被使用在病房、急诊室等医疗场所。
然而,由于人工错误或设备故障,输液器可能会导致过量输液或其他安全问题。
因此,设计一种输液器自动报警器,能够监控输液器的状态并及时报警,对于提高输液的安全性和减少医护人员的工作负担具有重要意义。
二、设计目标1.监控输液器的输液速度和液体剩余量。
2.当输液速度异常或液体降至一定剩余量时,及时发出声音或光信号报警。
3.易于安装和操作。
4.具有一定的防水性能。
5.低能耗,长电池使用寿命。
三、硬件设计1.传感器:使用流量传感器用于检测输液器的输液速度,使用液位传感器检测输液器中液体的剩余量。
传感器通过模拟输出信号将监测参数传递给微控制器。
2.微控制器:用于接收传感器的输入信号,进行数据处理和判断输液是否异常,控制报警信号的输出。
3.报警器:可选择使用声音报警器和/或光信号报警器,当输液速度异常或液体剩余量不足时触发报警器发出声音或光信号。
4.电源:使用电池供电,通过低功耗的设计和智能节能策略,延长电池寿命。
5.连接线和连接器:用于连接传感器、微控制器和报警器。
四、软件设计1.程序流程:设计一套完善的程序流程,根据传感器获取的参数判断输液器状态是否正常。
2.异常判断:根据预设的参数范围,对输液速度和液体剩余量进行监测和判断,如果超出范围则判定为异常。
3.报警触发:当检测到异常时,通过微控制器控制报警器发出声音或光信号,提醒医护人员及时处理。
4.保护措施:设计相应的保护措施,例如设置输液速度上限、液体剩余量下限,以避免可能的输液过量或空液情况。
五、系统测试与改进1.系统测试:将设计好的输液器自动报警器连接到真实的输液器上进行测试,模拟正常和异常情况,检查系统是否能够准确监测和报警。
2.改进设计:根据测试结果对硬件和软件进行改进优化,提高系统的准确性和稳定性。
3.用户反馈:将系统交给医护人员使用,并收集他们的反馈意见,根据反馈意见进行修改和改进。
压力传感输液报警器的设计

压力传感输液报警器的设计引言随着医疗技术的不断进步,输液已成为治疗疾病、恢复健康的必要手段之一。
输液也存在着诸多风险,比如输液速度过快或者过慢、输液管路堵塞、输液瓶耗尽等问题,都可能对患者造成不良影响。
设计并制造一种能够有效监测输液情况、并能及时反馈的压力传感输液报警器显得尤为重要。
本文将结合压力传感技术和电子设计理论,详细介绍一种基于压力传感输液报警器的设计方案。
一、压力传感输液报警器的作用压力传感输液报警器是一种能够实时监测输液管路内部压力变化的装置。
通过传感器检测管路内的压力变化,一旦发现异常情况(如管路堵塞、液体流速过快或过慢等问题),将立即通过报警方式提醒医护人员,以便及时采取措施避免对患者的不良影响。
二、压力传感输液报警器的设计原理压力传感输液报警器设计的核心部分是压力传感器。
该传感器可将输液管路内部的液体压力变化转化为电信号,再经过一定的处理和解析,最终将结果反馈给报警电路。
1. 压力传感器选择在选择压力传感器时,应考虑到输液的应用环境、管路的最大工作压力、液体的种类等因素。
一般来说,可采用表面贴装型压力传感器,其灵敏度高、响应速度快、尺寸小巧,可以很好地适应输液管路的环境。
2. 传感信号处理由于压力传感器输出的信号是模拟信号,需要通过信号放大、滤波和模数转换等处理,才能获得准确可靠的数字量化结果。
可以选择专用的压力传感器信号处理IC,通过模拟电路将其输出的模拟信号转换成数字信号。
3. 报警电路设计报警电路是压力传感输液报警器的重要组成部分,其主要功能是对经过处理的数字信号进行一个临界值判断,当输液情况发生异常时,通过声光信号等方式向医护人员发出警报。
三、压力传感输液报警器的工作流程1. 压力传感器感应到输液管路内部的压力变化,并将其转化成模拟电信号;2. 经过信号处理电路的放大、滤波和模数转换,获得数字量化的压力信号;3. 报警电路对数字信号进行判断,当压力超出设定的范围时,发出报警信号;4. 报警信号触发报警装置的工作,对医护人员进行报警提示。
压力传感输液报警器的设计

压力传感输液报警器的设计压力传感输液报警器是一种用于监测输液过程中压力变化并发出报警信号的装置。
输液是一种常见的治疗方法,但在输液过程中如果发生压力异常可能会对病人造成危害,因此需要一种可靠的装置来监测压力变化并及时发出警报。
压力传感输液报警器的设计需要考虑到输液过程中的各种情况,以确保其能够准确可靠地进行压力监测和报警。
以下是压力传感输液报警器的设计要点:1. 压力传感器的选择:压力传感器是压力传感输液报警器的核心部件,它能够将压力信号转换为电信号,并输入到报警器的控制系统中。
在选择压力传感器时需要考虑其测量范围、精度、稳定性以及适用的介质,以确保其能够满足输液过程中的测量要求。
2. 控制系统的设计:控制系统是压力传感输液报警器的大脑,它能够对传感器采集到的压力信号进行处理,并根据预设的报警条件发出报警信号。
控制系统的设计需要考虑到报警条件的设置、报警信号的输出方式以及系统的稳定性和可靠性。
3. 报警信号的输出:报警信号是压力传感输液报警器的重要输出方式,它能够在发生压力异常时及时提醒操作人员,并采取相应的措施。
报警信号可以通过声音、灯光、显示屏等方式进行输出,操作人员可以根据实际情况进行相应的处理。
4. 供电系统的设计:供电系统是保证压力传感输液报警器正常运行的关键,它需要能够持续稳定地为传感器和控制系统提供电力,并且需要具有一定的备用能力,以防止发生电力故障时影响报警器的正常工作。
5. 外壳和触摸屏设计:外壳是保护压力传感输液报警器内部零部件的重要部分,它需要具有防水、防尘、防震等性能,以确保报警器能够在各种环境下正常工作。
触摸屏的设计可以使操作人员更加方便地进行设置和调整,从而提高报警器的使用便捷性。
压力传感输液报警器的设计需要考虑到传感器、控制系统、报警信号输出、供电系统、外壳和触摸屏等各个方面,以确保报警器能够准确可靠地进行压力监测和报警,并提高其使用便捷性和稳定性。
只有在设计上兼顾了这些方面,压力传感输液报警器才能真正成为一种可靠的输液监测装置,为病人的治疗安全提供保障。
智能输液提示器的设计与制作

智能输液提示器的设计与制作【摘要】智能输液提示器是一种基于单片机的重力感应控制系统,它的主要作用是针对临床输液中输液瓶的输液进度进行检测与报警,从而达到解放医护人员与陪床患者家属的作用。
当仪器工作时,首先由重力传感器检测输液瓶中剩余液体的数量然后反馈给单片机,由单片机进行处理分析后在控制数码管显示以及越限报警。
而本设计与以往的产品最大的不同在于采用了重力传感器作为主要的芯片,使产品的成本大大的降低同时依然有不错的效果,从而使它的普及性大大的增加。
【关键词】输液提示;单片机;重力传感器;越限报警1.绪论1.1 课题背景及目的蠕动泵式单立输液器是目前该类型产品的一个主流,但是它一般只有堵液报警和总量完成报警这两种功能,不具有实时监测提示的功能。
而且由于成本较高,绝大多数小医院都没有此类设备[1]还有一部分此类产品是采用光电技术去测算输液瓶的滴速,从而得出输液所需的剩余时间[2]。
由于采用红外传感器等元件,成本增加的同时也使仪器的使用变得复杂,不够简单[3]。
另外有一种“自动缓式输液器”[4],它用单片机控制电机转动挤压输液管来控制输液,以达到可以有病人自己操做控制定时定量输液的目的。
以上这些设计就是目前国内在这一领域的设计成果,虽然它们都做的已经不错了,但是却都有一个通病就是成本太高,不能广泛的应用。
考虑到上述的问题本产品在设计时换了一个思路,决定利用输液过程中重力的变化作为突破口,采用了廉价的电阻应变片制作成压力传感器,用经典的51单片机[6]作为核心,在辅以重力感应电路。
基本上解决了成本的问题。
而且采集电路也使用了全桥式差动电路提高精度,所以精度方面也没有问题。
除了这些优点外,本设计还有一个优点就是使用简单,更容易被人们接受。
1.2 拟解决的关键问题(1)由于液体在输液瓶里流逝的时候,是一滴滴的,所以重量会很轻,这种情况下如何保证测量的精度。
(2)目前国内的输液瓶分为两种,一种是玻璃的,另外则是塑料的。
压力传感输液报警器的设计

压力传感输液报警器的设计在现代社会中,人们面临着越来越大的压力。
有时候,这种压力过大可能会产生一些不好的影响,甚至会导致身体健康问题。
为了帮助人们及时解决压力问题,设计了一种压力传感输液报警器。
压力传感输液报警器主要由压力传感器、微处理器、液晶显示屏和报警装置组成。
当人们感到压力过大,并需要进行放松时,他们可以佩戴这个报警器。
压力传感器可以感知人体的压力水平。
当压力达到一定阈值时,压力传感器会将这一信息传输给微处理器。
微处理器是整个系统的核心,它会分析压力传感器提供的数据,并根据设定的压力水平阈值判断人们是否需要进行放松。
如果人们压力过大,微处理器会通过液晶显示屏显示相应的提示信息,比如“您需要进行放松了”。
报警装置会发出声音和振动,提醒人们要放松身心。
为了方便人们使用,压力传感输液报警器还设计了一些附加功能。
它可以通过蓝牙或WIFI与智能手机或其他设备连接,人们可以随时查看自己的压力水平,并记录在记录本或应用程序中。
它还具有计时功能,人们可以设定一个放松时间,当时间到达时,报警器会自动停止。
压力传感输液报警器不仅适用于办公人群,也适用于学生、家庭主妇等其他人群。
想象一下,当学生们面临着考试压力时,他们可以佩戴这个报警器,及时调整自己的状态,减轻压力。
家庭主妇在繁忙的家务中也可以使用这个报警器,提醒自己适时放松。
压力传感输液报警器还具有良好的市场前景。
随着现代人的压力越来越大,对健康和个人关心的重视程度也越来越高,这样的报警器可以满足人们对健康管理的需求。
未来,它还可以结合其他健康监测设备,如心率监测仪、体温计等,形成一个完整的健康管理系统。
压力传感输液报警器是一种能够帮助人们及时解决压力问题的设备。
通过传感器感知压力水平,并通过微处理器分析数据,报警器可以通过液晶显示屏和报警装置提醒人们进行放松。
附加功能还能增加用户的便利性,并具有良好的市场前景。
相信这样的报警器能够在未来为人们的身心健康保驾护航。
输液报警器设计与制作报告

一、设计背景静脉输液治疗是临床医疗工作中常用的治疗手段, 不少患者一天需输几组药液。
因输液时间长,患者卧床产生疲劳,易在输液过程中熟睡。
如果液体输完未及时发现, 医护人员不能及时换药或拔掉针头, 会出现空气进入血管形成气栓情况。
轻则延误治疗,给病人造成痛苦, 重则会严重危及患者,发生事故。
目前,临床输液过程中一般是由患者、陪侍或医护人员随时观察监视药液余量情况,牵扯精力大、效率低。
针对这一情况,目前已有相关产品面世,但使用较少。
通过查阅相关产品的资料发现,现在市面上存在的输液报警存在部分缺陷:有的产品可靠性差,会漏报或者误报,患者不放心;有的产品装置过于复杂,造成价格偏高;有的产品需要改变目前输液过程,使用不方便;有的产品需要接触液体,容易造成污染。
为此,设计制作一种使用安全方便,价格低廉,报警准确的输液报警装置,将具有很大的实用价值。
二、设计目的1、通过动手实践加深对课本知识的理解掌握并提高自身理论与实际相结合的能力。
2、进一步了解电子设备在医疗工作中的实际应用,为今后学习与工作打下基础。
3、复习电路设计与制作的相关知识,提高电路设计与制作及PCB版制作技能。
4、了解相关传感器的原理与应用,增强跨学科运用能力。
5、提高动手实践能力与解决实际问题能力。
三、设计思路及其方框图、电路图、PCB图液位检测原理本装置将探测头安装在茂菲氏滴管上, 采用光电原理非接触式探测液面变化液体(截面为凸透镜) 的透射聚光原理, 判断输液是否结束。
由于输液管是一根透明塑料管, 当管内有液体时,管壁和管内柱形液体相当于一个柱形透镜,如图1所示,光线不仅能透过, 而且还能聚集到一片区域。
当管内无药水时管内气体对光线形成散射光线, 光线主要在管壁内, 仅有很小一部分光线溢出;光敏器件能把这种光信号的变化转变成电信号的变化, 再经控制电路的处理, 使装置便能在无药水的情况下发出报警。
随后又查阅了相关资料,得到光敏电阻的阻值与接受到光照强度大小的关系如图2所示。
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一、设计背景静脉输液治疗是临床医疗工作中常用的治疗手段, 不少患者一天需输几组药液。
因输液时间长,患者卧床产生疲劳,易在输液过程中熟睡。
如果液体输完未及时发现, 医护人员不能及时换药或拔掉针头, 会出现空气进入血管形成气栓情况。
轻则延误治疗,给病人造成痛苦, 重则会严重危及患者,发生事故。
目前,临床输液过程中一般是由患者、陪侍或医护人员随时观察监视药液余量情况,牵扯精力大、效率低。
针对这一情况,目前已有相关产品面世,但使用较少。
通过查阅相关产品的资料发现,现在市面上存在的输液报警存在部分缺陷:有的产品可靠性差,会漏报或者误报,患者不放心;有的产品装置过于复杂,造成价格偏高;有的产品需要改变目前输液过程,使用不方便;有的产品需要接触液体,容易造成污染。
为此,设计制作一种使用安全方便,价格低廉,报警准确的输液报警装置,将具有很大的实用价值。
二、设计目的1、通过动手实践加深对课本知识的理解掌握并提高自身理论与实际相结合的能力。
2、进一步了解电子设备在医疗工作中的实际应用,为今后学习与工作打下基础。
3、复习电路设计与制作的相关知识,提高电路设计与制作及PCB版制作技能。
4、了解相关传感器的原理与应用,增强跨学科运用能力。
5、提高动手实践能力与解决实际问题能力。
三、设计思路及其方框图、电路图、PCB图液位检测原理本装置将探测头安装在茂菲氏滴管上, 采用光电原理非接触式探测液面变化液体(截面为凸透镜) 的透射聚光原理, 判断输液是否结束。
由于输液管是一根透明塑料管, 当管内有液体时, 管壁和管内柱形液体相当于一个柱形透镜,如图1所示,光线不仅能透过, 而且还能聚集到一片区域。
当管内无药水时管内气体对光线形成散射光线, 光线主要在管壁内, 仅有很小一部分光线溢出;光敏器件能把这种光信号的变化转变成电信号的变化, 再经控制电路的处理, 使装置便能在无药水的情况下发出报警。
随后又查阅了相关资料,得到光敏电阻的阻值与接受到光照强度大小的关系如图2所示。
可以看出,阻值随光照强度的减小而变小,而且在光照强度较小时,电阻阻值的变化更明显。
所以使用光敏电阻作报警装置的光敏器件,在管内有液体时阻值小,无液体时阻值大,利用在两种情况下光敏电阻阻值的不同就可以将输液是否完成区分开电路原理 设计框图见下图 报警首先对电源进行稳压和变压,输出适用的电压,为电路供电。
检测电路主要由LED 与光敏电阻组成,将光敏电阻的阻值变化转化为电压变化,输入到触发电路。
触发电路依据输入电压信号的不同输出高低电平,输入到警报电路,是警报电路在输液完毕时报警,达到输液报警器的效果。
电路正常工作电压应适中,本实验采用5V 直流电,利用LM7805进行变压。
检测电路应具有较高灵敏度,实验中将光敏电阻接入惠更斯电桥,通过设置相应电阻的阻值大小,使光敏电阻在阻值发生变化时可以有最大变化的电压输出。
图 1 光电检测截面图图 2 光敏电阻阻值与光照强度的关系稳压变压检测电路触发电路警报电路图 3 原理框图触发电路应能对实验中电压的变化产生反应为达到设计目的,一开始我们准备利用555芯片组成施密特触发器来识别有液体和无液体两种状态电路信号的变化,其电路参考图4。
图 4 使用555芯片的判别电路在实际实验中发现光敏电阻在两种情况下电阻相差10k Ω左右,但是经过具体的计算,我们发现所用光敏电阻在有液体和无液体阻值仅仅相差10k Ω左右的状况下,电压的变化基本上不可能使555芯片的工作状态发生转换,至少其工作过程中可能会很不稳定,最终我们否定了这套方案。
然后,我们又设计了利用电桥电路+比较器的组合来识别有无液体所致的电路变化,如图5。
在电路图中可以很明显的看到,R2、Ra1、Ra2、Ra3组成电桥,其中R2是光敏电阻,剩余三个电阻都是可变的电位器,方便随时调整参数,使电桥平衡。
初始图 5置Ra1与Ra2阻值相等,Ra3处于光敏电阻最大值和最小值之间。
当管内有液体时,光敏电阻接收到的光强较大,光敏电阻阻值较小。
此时Ra3大于光敏电阻阻值,放大器负端输入高电平,输出电平为零;当管内无液体时,光敏电阻接收到的光强较小,光敏电阻阻值较大。
此时Ra3小于光敏电阻阻值,放大器正端输入高电平,输出电平为高电平VCC 。
通过在比较器输出端接入二极管或蜂鸣器就可以实现报警功能。
为使输入电压有足够大的差距,在比较器负端增加一放大器,对电压进行放大,以满足比较要求。
为了让报警效果更加明显,可在比较器输出端增加了一个555振荡电路,目的是让发光二极管可以闪烁。
实验是用的电路原理图如下:U4U5图中R2表示光敏电阻,J2A 和J3A 可以控制是否将放大器与报警装置接入电路,方便调试。
考虑到实验室提供的电压较大,使用7809与7805两次降压使电路更加安全可靠。
图 6 输液报警器电路原理图实际使用的pcb见图7:图7另外,要特别说明的是,虽然为了有更好的实验效果,可以使用光照亮度适当小的LED来提高光敏电阻的灵敏度,但此时更易受到外来光线的干扰,因此需要合理选择LED的亮度。
四、制作过程描述1、设计过程(1)电源设计由于实验室提供的是12V直流稳压电源,而实验所用元器件需要5V的电压,同时为了减少功耗我们选用7809和7805稳压器通过二级降压来获取5V电源。
(2)信号发生与采集电路的设计本实验是基于光穿透输液管时,有液体和无液体的输液管对光的聚集和发散作用导致透过光的强度差别而设计的,因此的产生与提取信号是首先要完成的电路。
在最初设计阶段,出于成本以及实验的方便性考虑,我们选用LED发光二极管产生信号,但是考虑到有光与无光时信号差别可能不是很大,通过上网查阅相关资料发现,光敏电阻对波长540nm的光最敏感,大致对应绿光,因此选用绿光可以使光敏电阻的灵敏度最大。
同过实际检测,用普通的光敏电阻接受透射光,测得在有液体与无液体时的电阻相差10k 左右,因此确定可以用普通光敏电阻作为光电转换器件。
经过查阅资料得知LED需要3mA的驱动电流,对于我们已得到的5V的电压需要串联一个电阻以保证LED的安全。
(3)信号处理电路由于本实验的特点,放大以及提高灵敏度始终是设计需要考虑的核心问题,结合所学的知识我们选用单臂电桥电路来提高灵敏度与准确性,同时为了在需要报警时给后极电路提供足够的驱动电压,将电桥的两路输出接至电压比较器,在最初选用UA741作为电压比较器,但考虑到UA742稳定性不理想,故采用更为稳定的LM324集成放大芯片,这样在没有信号时输出低电平,后级报警电路不工作,而有信号时比较级直接输出高电平,以驱动报警电路工作。
在设计电桥的过程中我们考虑到光敏电阻阻值变化范围,需要将与光敏电阻串联的滑动变阻器调至暗电阻和亮电阻的平均值。
当光敏电阻处于暗电阻时,光敏电阻的分压大,串联电阻的分压低,即液体输完时,需要输出高电平,因此电压比较器的负输入端接光敏电阻所在的桥臂,而正输入端接参考电压,这样就能保证当输液管中有液体时,即亮电阻时,比较器的负端输入电压高于正端,输出低电平,后级报警电路不工作,当输液管中无液体时,即暗电阻时,比较器的正端输入电压高于负端,输出高电平,后级报警电路工作,完成了信号的处理。
(4)输出显示电路同样用红色LED发光二极管串联一个电阻输出报警信号,为了改善报警效果,我们用555电路构成振荡电路以使LED闪烁发光,提高报警信号的识别度。
2、焊接过程PCB板以及元器件由科室准备到位后,小组成员用锡焊进行了焊接。
焊接过程中,首先焊接了电阻电容底座等元器件,然后后焊接滑动变阻器。
由于焊接滑动变阻器之前未对其阻值进行测量,导致焊接后阻值受影响无法测量造成重复焊接。
在焊接过程中需要与制作的模型做符合测试,以保证电桥的零点稳定。
此过程包括模型的制作,在制作模型过程中,需要考虑尽可能的保证卧槽与输液管道的契合,以减少背景噪声。
元件焊接完毕后,安装模型,准备测试。
3、测试过程最初测试时,发现电路并没有按预期的模式去工作,而是LED灯一直处于工作状态。
即报警电路一直在工作,经过小组成员分析可能是滑动变阻器阻值不合适。
经过重新调试,发现依旧不能工作,直到我们重新检查分析了电路板发现,电路的连线和原先设计的有出入,管脚接点不正确,导致电路的功能受影响,我们重新用锡焊调整测试了PCB板,发现需要改动的地方过多,改动很复杂,于是我们使用了备用的面包板重新搭线,并安装模型,在接通电源后,成功实现预期效果,但此时的电路并不十分稳定,我们又对滑动变阻器等参数进行了调节,最终达到了理想的效果,而且电路很灵敏,在验收拍照时,相机的闪光会使LED 灯熄灭。
4、验收过程完成了测试后,由指导教师以及科室主任完成了试验装置的拍照记录与验收。
五、设计与制作中发现的问题及解决方案1、初始设计思路及电路图参照实验原理,利用光透射原理检测输液管内是否有液体。
我们最初设计使用的电路图参见图8:液面检测电路由555定时器U1、光敏电阻 (R2)、滑动变阻器R4、电阻R3及电容C1构成。
U1构成施密特触发器,经实验发现,当管内有液体时,光敏电阻阻值为30kΩ;当管内无液体时,光敏电阻阻值为40 kΩ。
设计方案的要求为:无液体时555输入为低电平,有液体时为高电平。
即:(R2+R3)*VCC /(RL1+R2+R3)<VCC/3 无液体时(R2+R3)* VCC /(RL2+R2+R3)>2*VCC/3 有液体时RL1<0.5*(R2+R3)RL2>2*(R2+R3)无液体时光敏电阻的阻值应为有液体时的4倍以上。
本实验无法达到要求,设计方案不可行。
2、查阅资料、仔细思考后将电路做了改进。
原理图及PCB 图见图(6)和图(7)。
按照设计的电路图在电路板上焊接好相应的元器件,将滑动变阻器调到合适阻值。
接通电源后LED 长亮不灭。
实验中发现,电桥后面的放大电路部分不能起到正常的放大作用,实际上放大电路将高低电平均进行放大,使得比较器接受到的电压始终在较高的水平,导致LED 处于长亮状态,此放大电路设计有误,故将放大电路舍弃。
但还是没有得到预期结果。
反复检查电路板均为发现错误,焊接也无问题。
最后检查PCB 电路,发现电路板制作时有一个滑动变阻器的管脚接错。
如图(9)所示。
接错后的滑动变阻器等效为两个电阻并联(如图(10)所示),所以在调试时无法将滑动变阻器调到期望的阻值。
3、更改电路图,舍弃放大电路。
在面包板上连接电路按图(11)连接实验电路,依据之前测得的光敏电阻阻值数据,为使电压变化可以最大,将Ra1与Ra2调到39k Ω,Ra3调到35k Ω。
接通8V 电源,在有液体和无液体时,LED 能够按照实验预期目的点亮和熄灭。
测得无液体时比较器正端3.2V ,负端为4V 。