红外传感器测量液位报警装置的设计

　　引言

　　随着社会的发展，21世纪的人们越来越重视安全问题，特别是医疗和医用安全问题，目前，医院给病人输液一般采用护士专人值守，或者病人家属专门监控。在这种情况下，一旦人工值守监护不到位，就可能导致瓶装输液在液体输完后气体由输液管路进入人体，既通常所谓气体栓塞，会对患者造成严重的身体伤害，甚至造成死亡。而输液报警装置可以解决这个问题，社会上输液报警器采用各种各异的原理与制作方法，主要的测试方法有利用压力传感器测量瓶内液体的重力，进而将重力这一物理量转化为瓶内液体高度的物理量。这种方法，思路清晰简单明了，但是操作困难。主要是因为瓶内液体一般不是纯净物，密度不好确定;另外瓶内液体是否混合均匀也是影响测量的一个重要因素，因此这种方法实际上并不可取。

　　利用光的直线传播与折射原理，用红外探头照射液面并用相应的接收装置接收信号，根据接收到的模拟信号来检测液面并报警，装置简单，但由于光的折射、散射、透射导致精度不高;而利用红外传感器加载在输液管两端来记录滴数的方法，不仅装置和原理简单，精度高，最重要的是成本低，且具有便携式，方便护士的拆装和药物利用同时也不污染药物，达到非接触式测量，很好地解决了输液报警的问题，既减少了医护人员的时间和精力，又保证了患者的生命安全。

　　1 设计原理与方法

　　1.1 设计原理

　　本设计原理主要采用测量下落水滴的滴数来确定液位的高度及报警。其工作原理如下：通过输液器使水一滴滴落下，在输液管的滴管两侧分别放置红外发光二极管和光敏二极管，当有水滴落下时，光敏二极管接收到的光将减少，从而导致光敏二极管两端的电压增大，将该电压与电压比较器设定的初始电压进行比较，电压比较器将会在高低电平间转化，通过记录转化的次数就能确定下落水滴的滴数，从而确定液位及实现报警功能。

　　实验装置框图如图1所示，电路图如图2所示，实物图如图3所示。

　　1.2 实验基本过程与方法说明

　　在制作过程中，把可乐瓶装满水倒置固定在焦利氏称上，焦利氏称用来固定仪器，连接上滴管使水滴一滴滴下落。同时使红外发光二极管、光敏二极管及水滴在同一直线上，打开水滴控制开关使液体落下。当水滴下落时，将红外传感器接收端的电压信号进行放大，通过比较器输出高低电平给单片机编程计数，并且通过液晶显示屏显示。当实验开始时，利用按键设定报警点。当计数器所计的滴数达到报警点时，报警器报警。