传感器与自动检测技术（第二版）单元实训指导

单元实训指导本章学习的主要内容：12.1液体点滴速度监控装置12.2自动抽水系统12.3电风扇温控开关电路12.4简易数字式血压计12.1液体点滴速度监控装置

静脉输液是护理专业的一项常用给药治疗技术。设计并制作一控制装置。基本要求如下：（1）在滴斗处能检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/min）。（2）通过改变控制点滴速度；也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其他方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定。1.方案设计（1）点滴速度检测校块釆用红外光电传感器测量点滴速度。（2）储液液面检测模块采用电容传感器测液位。（3）点滴速度控制模块经比较采用单片机和可编程逻辑器件控制输液软管夹头的松紧来控制点滴速度。（4）主从机通信经比较采用一般¥单片机都有的异步串行总线。2.系统原理（1）总体设计

主从机均采用89C51，完成四方面的功能：处理点滴速度测量信号，动态显示点滴速度；处理储液液面检测数据，控制电路报警；实现主站与从站间的通信；实现声光报警与语音提示。系统框图下图所示。（2）点滴速度检测电路

采用红外光电传感器测量点滴速度，所用光电检测器的型号是ST-178红外发射接收对管，电路原理如图12-3所示。图12-3点滴速度检测电路（3）储液液面检测电路

利用灵敏度较高的电容电压变换电路可实现储液液面的检测，电路原理如图12-4。图12-4储液液面检测电路3.系统调试（1）点滴速度检测及控制电路的调试用秒表人工测量点滴速度，与预先设定的点滴速度比较，若误差在指定范围外则用反复实验的方法修改软件算法所设置的参数，从而控制液滴的流速。（2）储液液面检测电路的调试调试时，液滴滴下，液面水位降低，传感电容值减小，当液面降到警戒值时，传感电容数值经电容/电压转换后得到对应的电压值，根据电压值调节电位器以调整回差比较器阈值，使比较器在液面降到警戒值时输出开关信号。12.2自动抽水系统

在保持储水池水位的自动抽水系统中，通常采用浮标或电极式传感器。浮标传感器的缺点是有活动部件，在冬季易冻结；电极式传感器虽然没有活动部件，但在冬季也被冰块覆盖。利用电容式液位传感器，可克服以上缺点，且运行、保养简单。1.工作原理

自动抽水站系统的原理电路如图12-5所示。电容传感器与、和组成交流测量电桥。图12-5电容式液位传感器制作的自动抽水系统电路

当储水池中无水或水位很低时，信号电压低于A5的阈值电位，A4输出为低电平，A5输出为高电平。该液位信号电压经直接加到触发器IC4的K、J输人端，即K=0、J=l,JK触发器IC4输出高电平。VT3和晶阐管VS导通，水泵电动机开始工作，向水池注水。

随着水位上升、传感器电容增大，水位检测电路输出电压升高，当达到低液位标志时，A5输出低电平，A4仍输出低电平，即K=0、J=0,JK触发器IC4输出状态不变，水泵继续工作。

当水位达到上限标志时，A4输出髙电平，A5仍输出低电平，即K=l、J=0,JK触发器IC4输出转换到低电平，VT3截止，VS关断，水泵断电停止工作。

在水消耗过程中，水位变低，A4输出为低电平，触发器IC4的K=0、J=0，IC4的输出状态不变。直至水位下降到低位标志时，触发器IC4的K=0、J=l，IC4输出高电平，重新接通水泵电源。2.调试

调整时，首先将比较器IC3.1、IC3.2输出之间短路，调节使上电压最小，然后调使直流放大器平衡，电容器上的电压等于零。此后断开比较器输出端。在空的储水池里安装传感器并将其接至电路处。调平衡测量电桥，使上的电压最小。此时液位比较器A5输出S电平，而上限液位比较器A4输出低电平。然后向水池注水，当水位达到低位标志时，调使比较器A5输出为低电平。当储水液位达到上限标志时，调使比较器A4输出为高电平。最后,在储水池水位变化的情况下，检查接通继电器和水泵的控制部件的工作是否正常。12.3电风扇温控开关电路

夏天，许多人通宵开着电风扇睡觉。由于夜间电网电压偏高，即使调速器选在最低挡位，电风扇转速还是较快；在凌晨，一般气温有所下降，而电风扇扇风仍然较快，经常发生中风、感冒现象。使用电风扇温控开关，只需将它预置在适合自己的睡眠温度上，当气温髙于预置温度时，电风扇运转；低于预置温度时，电风扇停转。电风扇温控开关电路如图12-8所示。图12-8电风扇温控开关电路

工作原理：电路是利用负温度系数的热敏电阻和电位器串联，与电阻、、一起构成测温电桥，电桥输出的非平衡信号通过电压比较器A2来控制主电路晶闸管VT的导通与关断，以达到控制电风扇进而控制温度之目的。当环境温度低于预置温度时，阻值增大，A2的同向输入端电压低于反向输入端电压，即，A2输出低电平，晶闸管VT不导通，电风扇不转。随着环境温度上升高于预置温度时，阻值减小，A2的同相输人端电压升高，，A2输出高电平触发晶闸管VT导通，电风扇开始运转。12.4简易数字式血压计

现在常用的水银柱式血压计，测量麻烦，误差大，速度慢。这里介绍的数字式血压计，使用方便，测量速度快，并具有足够的精度，分辨率为O.lkPa,而且所用的元件少，体积小，造价不贵，调试也简单。简易数字式血压计电路如图12-9（a）所示。（a）血压计电路（b）MAX138引脚功能

图12-9简易数字式血压计电路

工作原理：该血压计选用2S5M压力传感器。为减小体积，电路采用了3V电源供电，并且不用放大器对输出信号进行放大，由2S5M传感器输出的电压信号，经5脚和2脚直接送入A/D转换器。

A/D转换器选用MAX138型，其最大优点是电源电压适应范围宽，在电压2.5〜7V条件下，均能三常工作，而且只需用单电源即可工作，因此在MAX138内部设有负电源转换电路。

电路采用发光二极管作为