液体点滴速度自动测控系统

　　1 引言

　　点滴输液是医院常用的医疗手段。医院在对病人进行输液治疗过程中，需要根据输液的药物和患者的病情选择合适的输液滴流速度。目前对于输液速度的控制普遍采用人工方式，由护士根据经验，将速度调至合适值。人工调整滴流速度不够准确和方便，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滴完，有可能造成医疗事故。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测控网络，能够实 现对点滴速度自动检测和调节，监视剩余的药液。

　　2 系统的总体方案设计及工作原理

　　系统由上位管理机、通信模块、和多个智能节点组成。采用rs-485总线作为通信网络将各个节点连接成一个主从分布式控制系统。rs-485总线支持多点 连接,允许创建多达32个节点的网络,在100kbit/s速率下传输距离可以达到1200m，完全可以满足系统要求。rs-485总线支持半双工通信， 系统的总体结构如图1所示，采用二线主从模式的网络拓扑。上位管理机采用586pc机,以at89c51单片机作为下位机(工作站)。传输介质采用双绞线,上位机通过通信模块 adam-4520转换器与rs-485总线相连,进行信息交换,负责对整个系统进行监视管理。各工作站通过rs-485总线接收上位机的各种操作控制命 令和参数设定，实现对点滴速度的检测和动态显示(滴/分);通过小键盘接收输液病人的启、停、点滴速度设定、报警、呼叫等各种请求。输液系统示意图如图2 所示,当下位机检测到的点滴实时速度与键盘设定值有偏差时，则执行相应的控制算法，通过步进电机的拖动改变h2来调节点滴速度，使之保持在要求的控制范围 之内。如果h1降到了警戒值(2~3cm)时，下位机接收液位检测传感器发来的中断请求信号,立即发出声光报警，并向上位机发送报警信号。

图一

图二

　　2.1 工作站的硬件电路设计

　　各工作站以性价比高、使用方便的at89c51单片机作为控制器，扩展外围电路，实现实时数据的采集、计算,信号的处理及发出相应的控制命令。单片机与键 盘的接口采用intel8279专用键盘/显示控制芯片,实现对键盘的自动扫描、防抖动,并对显示器进行自动刷新。

　　2.2 点滴速度检测电路设计

　　采用光电传感技术，在滴斗处对点滴速度进行测量，检测电路如图3所示。

图三

　　红外发光二极管发出红外光，光线透过输液管照射到光电三极管，光电三极管将接收到的光信号转换成电流输出。当输液管没有液滴通过时，光线衰减小，光电三极管输出比较强的光电流。当输液管有液滴通过时，由于液滴对光线吸收和散射作用，照射到光电三极管的光信号比较弱，它输出比较弱的光电流。通过检测光电三极 管的输出电流，就可以探测出液滴通过。输液现场的环境光是干扰光，干扰光既有日光类的恒定光又有日光灯类的频闪光，所以这些干扰不可能通过简单的办法消除。干扰光将使信噪比s/n下降，必须采取有效措施来抗干扰，否则将无法实现对液滴的光电探测。图4是液滴探测电路原理图，在电路中，红外二极管d1与光电三极管t1是红外发射/接收对管,采用调制与解调技术来排除光的干扰。由音频译码器lm567的第5脚发出中心频率为fo 的方波电压，经放大后控制三极管t2通断，对红外发光二极管d1进行调制，使它发出频率为fo的脉冲光。u1为电压放大器,将光电三极管t1的输出电流变 换成电压并将其幅值放大。u2是电压比较器,电阻r9给电压比较器提供一个可调节的阈值电压ut，当u2的输入电压ui2>ut时, u2输出低电平;当u2的输入电压ui2u4 为施密特触发器，用于对鉴频电路的输出脉冲信号进行整形。