傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（第二版）單元實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)

單元實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)本章學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：12.1液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置12.2自動(dòng)抽水系統(tǒng)12.3電風(fēng)扇溫控開(kāi)關(guān)電路12.4簡(jiǎn)易數(shù)字式血壓計(jì)12.1液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置

靜脈輸液是護(hù)理專業(yè)的一項(xiàng)常用給藥治療技術(shù)。設(shè)計(jì)并制作一控制裝置?；疽笕缦拢海?）在滴斗處能檢測(cè)點(diǎn)滴速度，并制作一個(gè)數(shù)顯裝置，能動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度（滴/min）。（2）通過(guò)改變控制點(diǎn)滴速度；也可以通過(guò)控制輸液軟管夾頭的松緊等其他方式來(lái)控制點(diǎn)滴速度。點(diǎn)滴速度可用鍵盤設(shè)定。1.方案設(shè)計(jì)（1）點(diǎn)滴速度檢測(cè)校塊釆用紅外光電傳感器測(cè)量點(diǎn)滴速度。（2）儲(chǔ)液液面檢測(cè)模塊采用電容傳感器測(cè)液位。（3）點(diǎn)滴速度控制模塊經(jīng)比較采用單片機(jī)和可編程邏輯器件控制輸液軟管夾頭的松緊來(lái)控制點(diǎn)滴速度。（4）主從機(jī)通信經(jīng)比較采用一般￥單片機(jī)都有的異步串行總線。2.系統(tǒng)原理（1）總體設(shè)計(jì)

主從機(jī)均采用89C51，完成四方面的功能：處理點(diǎn)滴速度測(cè)量信號(hào)，動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度；處理儲(chǔ)液液面檢測(cè)數(shù)據(jù)，控制電路報(bào)警；實(shí)現(xiàn)主站與從站間的通信；實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警與語(yǔ)音提示。系統(tǒng)框圖下圖所示。（2）點(diǎn)滴速度檢測(cè)電路

采用紅外光電傳感器測(cè)量點(diǎn)滴速度，所用光電檢測(cè)器的型號(hào)是ST-178紅外發(fā)射接收對(duì)管，電路原理如圖12-3所示。圖12-3點(diǎn)滴速度檢測(cè)電路（3）儲(chǔ)液液面檢測(cè)電路

利用靈敏度較高的電容電壓變換電路可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)液液面的檢測(cè)，電路原理如圖12-4。圖12-4儲(chǔ)液液面檢測(cè)電路3.系統(tǒng)調(diào)試（1）點(diǎn)滴速度檢測(cè)及控制電路的調(diào)試用秒表人工測(cè)量點(diǎn)滴速度，與預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)滴速度比較，若誤差在指定范圍外則用反復(fù)實(shí)驗(yàn)的方法修改軟件算法所設(shè)置的參數(shù)，從而控制液滴的流速。（2）儲(chǔ)液液面檢測(cè)電路的調(diào)試調(diào)試時(shí)，液滴滴下，液面水位降低，傳感電容值減小，當(dāng)液面降到警戒值時(shí)，傳感電容數(shù)值經(jīng)電容/電壓轉(zhuǎn)換后得到對(duì)應(yīng)的電壓值，根據(jù)電壓值調(diào)節(jié)電位器以調(diào)整回差比較器閾值，使比較器在液面降到警戒值時(shí)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。12.2自動(dòng)抽水系統(tǒng)

在保持儲(chǔ)水池水位的自動(dòng)抽水系統(tǒng)中，通常采用浮標(biāo)或電極式傳感器。浮標(biāo)傳感器的缺點(diǎn)是有活動(dòng)部件，在冬季易凍結(jié)；電極式傳感器雖然沒(méi)有活動(dòng)部件，但在冬季也被冰塊覆蓋。利用電容式液位傳感器，可克服以上缺點(diǎn)，且運(yùn)行、保養(yǎng)簡(jiǎn)單。1.工作原理

自動(dòng)抽水站系統(tǒng)的原理電路如圖12-5所示。電容傳感器與、和組成交流測(cè)量電橋。圖12-5電容式液位傳感器制作的自動(dòng)抽水系統(tǒng)電路

當(dāng)儲(chǔ)水池中無(wú)水或水位很低時(shí)，信號(hào)電壓低于A5的閾值電位，A4輸出為低電平，A5輸出為高電平。該液位信號(hào)電壓經(jīng)直接加到觸發(fā)器IC4的K、J輸人端，即K=0、J=l,JK觸發(fā)器IC4輸出高電平。VT3和晶闡管VS導(dǎo)通，水泵電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，向水池注水。

隨著水位上升、傳感器電容增大，水位檢測(cè)電路輸出電壓升高，當(dāng)達(dá)到低液位標(biāo)志時(shí)，A5輸出低電平，A4仍輸出低電平，即K=0、J=0,JK觸發(fā)器IC4輸出狀態(tài)不變，水泵繼續(xù)工作。

當(dāng)水位達(dá)到上限標(biāo)志時(shí)，A4輸出髙電平，A5仍輸出低電平，即K=l、J=0,JK觸發(fā)器IC4輸出轉(zhuǎn)換到低電平，VT3截止，VS關(guān)斷，水泵斷電停止工作。

在水消耗過(guò)程中，水位變低，A4輸出為低電平，觸發(fā)器IC4的K=0、J=0，IC4的輸出狀態(tài)不變。直至水位下降到低位標(biāo)志時(shí)，觸發(fā)器IC4的K=0、J=l，IC4輸出高電平，重新接通水泵電源。2.調(diào)試

調(diào)整時(shí)，首先將比較器IC3.1、IC3.2輸出之間短路，調(diào)節(jié)使上電壓最小，然后調(diào)使直流放大器平衡，電容器上的電壓等于零。此后斷開(kāi)比較器輸出端。在空的儲(chǔ)水池里安裝傳感器并將其接至電路處。調(diào)平衡測(cè)量電橋，使上的電壓最小。此時(shí)液位比較器A5輸出S電平，而上限液位比較器A4輸出低電平。然后向水池注水，當(dāng)水位達(dá)到低位標(biāo)志時(shí)，調(diào)使比較器A5輸出為低電平。當(dāng)儲(chǔ)水液位達(dá)到上限標(biāo)志時(shí)，調(diào)使比較器A4輸出為高電平。最后,在儲(chǔ)水池水位變化的情況下，檢查接通繼電器和水泵的控制部件的工作是否正常。12.3電風(fēng)扇溫控開(kāi)關(guān)電路

夏天，許多人通宵開(kāi)著電風(fēng)扇睡覺(jué)。由于夜間電網(wǎng)電壓偏高，即使調(diào)速器選在最低擋位，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速還是較快；在凌晨，一般氣溫有所下降，而電風(fēng)扇扇風(fēng)仍然較快，經(jīng)常發(fā)生中風(fēng)、感冒現(xiàn)象。使用電風(fēng)扇溫控開(kāi)關(guān)，只需將它預(yù)置在適合自己的睡眠溫度上，當(dāng)氣溫髙于預(yù)置溫度時(shí)，電風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)；低于預(yù)置溫度時(shí)，電風(fēng)扇停轉(zhuǎn)。電風(fēng)扇溫控開(kāi)關(guān)電路如圖12-8所示。圖12-8電風(fēng)扇溫控開(kāi)關(guān)電路

工作原理：電路是利用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻和電位器串聯(lián)，與電阻、、一起構(gòu)成測(cè)溫電橋，電橋輸出的非平衡信號(hào)通過(guò)電壓比較器A2來(lái)控制主電路晶閘管VT的導(dǎo)通與關(guān)斷，以達(dá)到控制電風(fēng)扇進(jìn)而控制溫度之目的。當(dāng)環(huán)境溫度低于預(yù)置溫度時(shí)，阻值增大，A2的同向輸入端電壓低于反向輸入端電壓，即，A2輸出低電平，晶閘管VT不導(dǎo)通，電風(fēng)扇不轉(zhuǎn)。隨著環(huán)境溫度上升高于預(yù)置溫度時(shí)，阻值減小，A2的同相輸人端電壓升高，，A2輸出高電平觸發(fā)晶閘管VT導(dǎo)通，電風(fēng)扇開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。12.4簡(jiǎn)易數(shù)字式血壓計(jì)

現(xiàn)在常用的水銀柱式血壓計(jì)，測(cè)量麻煩，誤差大，速度慢。這里介紹的數(shù)字式血壓計(jì)，使用方便，測(cè)量速度快，并具有足夠的精度，分辨率為O.lkPa,而且所用的元件少，體積小，造價(jià)不貴，調(diào)試也簡(jiǎn)單。簡(jiǎn)易數(shù)字式血壓計(jì)電路如圖12-9（a）所示。（a）血壓計(jì)電路（b）MAX138引腳功能

圖12-9簡(jiǎn)易數(shù)字式血壓計(jì)電路

工作原理：該血壓計(jì)選用2S5M壓力傳感器。為減小體積，電路采用了3V電源供電，并且不用放大器對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大，由2S5M傳感器輸出的電壓信號(hào)，經(jīng)5腳和2腳直接送入A/D轉(zhuǎn)換器。

A/D轉(zhuǎn)換器選用MAX138型，其最大優(yōu)點(diǎn)是電源電壓適應(yīng)范圍寬，在電壓2.5?7V條件下，均能三常工作，而且只需用單電源即可工作，因此在MAX138內(nèi)部設(shè)有負(fù)電源轉(zhuǎn)換電路。

電路采用發(fā)光二極管作為