危重病人尿湿告知器

题目—危重病人尿湿告知器 _班级09环工2班__ _学号200910220226_ 姓名 指导 时间 2011年7月02日 景德镇陶瓷学院

电工电子技术课程设计任务书姓名 曹艳艳 班级09环工（2班） 指导老师金老师设计课题：危重病人尿湿告知器设计任务与要求查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过30〜50个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：1、 分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、 对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、 用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、 对整体电路原理进行完整功能描述；5、 列出标准的元件清单：设计_lB步骤1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、 列出标准的元件清单；5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、 列出设计中所涉及的所有参考文献资料。设计说明书字数不得少于3000字。参考文献【1】郝芸.传感器原理与应用［M］.北京：电子工业出版社,2006【2】谢自美•电子电路设计•实验•测试•武昌：华中理工大学出版社，1994.【3】廖芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社2003:98-100.【4】丁镇生.传感器及其遥控遥测技术应用［J］.北京：电子工业出版社,2003【5】周雪：《电子技术基础》高等职业教育电子信息类贯通制教材；2001【6】王华奎：《电子电路设计》 高等教育出版社；2006【7】康光华.电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社,2006【8】华成英：《模拟电子技术基础》［M］，北京高等教育出版【9】阎石：《数字电子技术基础》清华大学电子教研组 1989年第四版【10】王成华：《电子路线基础教程》北京科学出版社；2001【11】林春方：《电子线路学习指导与实训》电子工业出版社；2002.2【12】王兆安、黄俊主编，电力电子技术（第四版）：机械工业出版社,2002.【13】钟文耀：《电路设计入门与应用》高等教育出版社2005TOC\o"1-5"\h\z目录 3\o"CurrentDocument"一、 总体方案 4\o"CurrentDocument"二、 尿湿传感器 5\o"CurrentDocument"三、 遥控接收电路 8\o"CurrentDocument"四、 遥控发射电路 10\o"CurrentDocument"五、 原件清单 13参考文献 14\o"CurrentDocument"设计心得体会 丄5、总体方案危重病人是病情相当严重的病人。危重病人的病情很严重，严重到病情随时都有可能恶化。如果抢救不及时，就很可能有丧生的危险；如果即使被发现并及时给予必要的治疗，病人则会转危为安。所以“时间就是生命”，这句话一点都不假。危重病人一般都住在医院治疗，有些危重病人大小便失禁，不仅给看护造成一定困难，而且如果不及时处理，还会使病人的病情加重。但是很多时候由于各种原因，病人得不到及时的“看护”，这就急需有一种电子仪器来“看护”病人。本文介绍的尿湿遥控告知器，可对四个病人进行无线远距离监控。传感器放在病人床上，传感器电路放在病室内，监控器即接受电路放在护士办公室，一旦为重病人尿床，可马上告知，以便及时处理，其探测距离20至40m。本文主要介绍尿湿传感器的自制及其工作原理，并结合遥控发射组和遥控接收组件构成尿湿遥控报警器，应用于对危重病人尿湿的快速报警，从而对病人执行抢救措施。二、尿湿传感器2.1自制湿度敏感器尿湿传感器可以自制，可用1MM敷铜板制成尿湿敏感栅，如图1（湿度敏感器）所示，敷铜留有两个焊点，两导线由圆孔固定引出，形状可为圆形。电阻丝AB習艳艳AB習艳艳图1湿度敏感器2.2尿湿传感器的工作原理将湿度敏感栅放在尿布或尿纸下面，当有尿液时，两导线A，B间或短路或存在一定的电阻Rab（非纯水都有杂质），利用敏感栅制成的尿湿传感器电路如图2（传感器电路）所示，图中，Vti的基极电阻为Rbi+Rab，电阻Rbi不能省跃，否则，当导线A,B短路（Rab=0）时，将烧毁晶体管Vti，Rbi的阻值应大于30kQ，Vti，Vt2的0值应在100Q以上。当无尿液时，敏感栅之间是绝缘的，故VT1截止，Vt2饱和或导通，Vt2的集电极点位Uc2=0，故A点电位Ua=0,当尿湿时，敏感栅或短路或呈现一个电阻Rab，故VT1导通，Vt2截止，其集电极电位UC2为高电平（接近于9V）,即Ua=1。为了使Vt2的输出成为规范的方波，故加两级施密特整形电路，事实证明该传感器电路效果很好。为了更好地说明尿湿传感器的工作原理，下面就以婴儿尿湿告知器为例来说明，如图a（婴儿尿湿告知器电路图）所示，将2、3两端接湿敏探头，当有水

滴到传感器上时，形成电阻（非纯水都有杂质），使VT获得偏置电流，三极管VT饱和导通，发光二极管LED灯亮。进行光报警。若同时配合音响器，可以进行声光报警。R11oR11o rP1P247K宀47K宀LED|曹艳艳R2P4VT|曹艳艳R2P4VTA4.7K200910220226x200910220226x彳20Kp3P5

婴儿尿湿告知器电路图p32.3尿湿传感器的电路图一个病人需要一个传感器，四个病人需要四个同样的传感器电路，他们的输出端分别为A，B，C，D，如图2（传感器电路）所示。L三、遥控接收电路3・1遥控发射电路图如图3（遥控接收电路）所示。09环工（2）班 曹艳艳 200910220226LED4图3遥控接收电路3・2接收组件TDC1809接收组件TDC1809比发射组件稍大,其外部尺寸为32mmX17mmX13.5mm,有3个引脚，1脚OUT为解调信号输出端，2脚为UDDI,3脚USS。工作电压出厂已调整为5V，静态电流为0.5mA。3.3数字译码器MC145027译码器MC145027由数据分离器、逻辑控制电路、脉冲序列发生器、模拟电子开关、位移寄存器、锁存器及输出驱动器等组成。MC145027有16个引脚，各脚功能如下：（1）1—5脚A1—A5地址输入端，可进行二态或三态编码，与编码器MC145026配对使用时，A1—A5的编码输入状态应与MC145026的A1/D1—A5/D5输入状态完全相同，这样才能有效地进行译码；（2）12—15脚D6—D9数据输出端，它们反应了编码器MC145026的A6/D1—A9/D9的输入状态，并且与之——对应，如果发射不停止，D6—D9的输入状态将随MC145026的A6/D6—A9/D9输入状态不断改变而随之连续变化；(3)9脚DI为编码信号串行输入端；(4)11脚VT为译码有效输出端，当译码器收到地址编码相同、速率匹配信号时，在D6—D9输出译码数据的同时，VT输出一个正脉冲，作为译码器成功的标志，指示发送有效。D6—D9具有输出锁存功能，若不需要锁存，使D6—D9和VT“与”即可；(5)6脚、7脚分别为R1端和C1端，R1与C1端外接R和C定时元件。当编码器RTC、CTC之值确定后，应使R1C1=3.96RTCCTC,其中Rl>=100K,C2>=400pF；(6)10脚R2/C2端，外接延时元件，R2、C2与编码器MC145026中的RTC。CTC的关系为R2C2=77RTCCTC,其中R2>=100KQ,C2>=700uF。3.4放大器电路及声光报警电路接收模块TDC1809输出地信号不够大，由于运算放大器LM358进行放大，LM358为双运电路，这里只使用其中之一。放大的信号送入MC145027输入端进行译码。当MC145027译码完成后，器D6—D9端子输出锁存数据，在D6—D9之后接与门，四个与门电路再和VT端相“与”，其输出数据不再锁存，而成为瞬时方波脉冲信号，此脉冲信号去触发BP机集成电路KD153B，每触发一次KD153B便发出60S的BP机声，该信号经晶体管2N2222A放大后发出响亮的报警声。扬声器BL选0.25W的即可。光报警电路：MC145027的数据输出端D6—D9为高电平时，其输出电流仅为2.25mA，不能直接驱动发光二极管(LED)，故采用达标顿阵列集成电路MC1413驱动LED，LED的限流阻RL1—RL4的阻值，由LED的额定电流决定。注意：发光二极管显示器的大小不同，限流电阻阻值的大小亦不同，限流电阻RS的选择应符合下式：RS=(UDD—UOi)/IO；其中UDD为集成电路输出的高电平，Uoi为LED的压降，一般为1.9—2.1V;IO为LED的工作电流，一般为5—10mA。当D6—D9的输出中有高电平时，其相对应得发光二极管即发光显示，指示出尿湿的具体位置，这就是光报警。例如，D6=1(D7=D8=D9=0)时，扬声器BL1发声，LED1亮。这就实现了声、光同时报警，告知尿湿的具体床位。编码：发射电路的编码器与接收电路的编码器的地址编码应完全相同。

四、遥控发射电路4.1遥控发射电路图如图4（遥控发射电路图）所示。UDDIC23TDC1B0BINUSS47KRsRT^-1~47K09环工曹艳艳15DATA-014：1213TERSCTCUDDIC23TDC1B0BINUSS47KRsRT^-1~47K09环工曹艳艳15DATA-014：1213TERSCTCETCRTC+9V |(| |GNDlu1609环工200910220226VCCGNDGND图4遥控发射电路A/D-1A/D-2A/D-3A/D-4A/D-5A/D-6A/D-7A/D-8A/D-92222的A端点的E端点的C端点的D端点4.2发射器TDC1808发射器TDC1808和接受器TDC1809配对使用。无线遥控发射器TDC1808包括天线在内的全部元件均已装调好，可传送数字信号或模拟信号，其抗干扰能力强，体积小，外形尺寸为32mmX11mmX8.6mm,易实现微型化，采用3脚封装，其1脚和2脚间距较宽，以便识别。1脚为电源端Udd，2脚为电源负端Uss，3脚为调制信号输入端IN。TDC18008型发射组件其工作电压范围为1.5—18V,对应的发射距离为10—60m，组件的输入端3脚与信号源之间应串联一电阻R,R的取值与电压源的关系如表1（R与电源电压的关系）所示。表1R与电源电压的关系电源电压V1.534.569121518R的阻值Kq10152233475668100TDC1808型发射组件有些出厂时其电源电压已调定为9V,故图4（遥控发射电路图）中的R取值为47K。4.3数字编码器MC145026MC145026属于MC14500系列编译码器，该系列有MC145026/27/28/29/30共5个主要品种。MC145026为编码器，使用脉冲宽度调制（PWM）编码，采用CMOS工艺，故工作电压范围宽，一般在3—18V范围内选用，外围元件允许误差较大，可达±5%。MC145026内部电路由振荡器、计数器、编码器、检测器、模拟电子开关、数据选择器和输出缓冲器等组成。其各脚的功能如下：1—7脚A1/D1—A7/D7；9—10脚A8/D8—A9/D9为地址/数据并行输入端，可作地址使用，也可作数据使用，作地址使用时，可由1,0进行二态编码或由1,0，OPEN（开路）进行三态编码，三态编码可产生3人9=19863种不重复的地址码，作数据使用时，只能编成1和0两种状态，若将数据端编为“开路”则译码会自动译成1；11—13脚分别为Rs、Ctc、Rtc端，为内部振荡器的外接R和C元件的端子，其中Ctc、Rtc分别为定时电容和定时电阻外接端子，RS为偏置电阻端子；15脚Do为地址/数据输出端；16脚Uddi为正电源端；8脚Uss为负电源端当时钟频率在1—400KHz范围时，可按：f=1/（2.3RTCCTC）进行估计。通常选择Rs>=2RTc，Rtc>=10K,Ctc+100pF—15uF也可以使外用外部时钟信号，此时时钟信号应从RS端输入，而将Rtc，CTc悬空不用。TE=1或悬空时，禁止DO输出，并使其呈高组态。TE端内有上拉电阻，悬空保持TE=1，因此，静态时编码器被完全禁止，并控制时钟电路停止振荡，使芯片功耗降至最低，静态电流仅为0.2uA，故无需另加电源输出端。

图2传感器电路

五、原件清单序号名称型号规格位号数量1放大器LM38522放大器VT1、VT223光敏电阻RL14电容0.luf25电容luf、3.3u、10uCTC、C、Cl、C24电阻47k、390k、5.1k、R1,R2,R3,R4,R716电阻40k、56k、lk、200k、R8、Rcl、Rc2、1电阻Rbl、RL1、RL41电阻RTC、Rs、17开关L18二极管29电源310数字编码器MC14500111数字译码器MC1450271集成放大器IC5a1集成放大器IC5b112集成放大器IC5c1集成放大器IC5d1六、参考文献【1】郝芸.传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社,2006【2】谢自美•电子电路设计•实验•测试•武昌：华中理工大学出版社，1994.【3】廖芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社2003:98-100.【4】丁镇生.传感器及其遥控遥测技术应用[J].北京：电子工业出版社,2003【5】周雪：《电子技术基础》高等职业教育电子信息类贯通制教材；2001【6】王华奎：《电子电路设计》高等教育出版社；2006【7】康光华.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社,2006【8】华成英：《模拟电子技术基础》[M],北京高等教育出版【9】阎石：《数字电子技术基础》 清华大学电子教研组1989年第四版【10】王成华：《电子路线基础教程》北京科学出版社；2001【11】