基于光电传感器的输液滴速实时监测系统

　　一、引言

　　静脉输液是护理专业的一项常用给药治疗技术。本监控系统以微处理器内核，基于光电传感器对液体的光学折射原理，采用优化算法，能精确地对液体点滴速度进行测量并根据设定的每分钟滴速进行闭环控制，具有操作简单工作可靠等特点控制，达到了较高的性能指标。

　　二、硬件设计

　　根据输液滴速实时监测系统的功能要求以及结构微型化、操作方便灵活的要求,设计了以单片机为核心,再辅以光电传感器等相关功能电路的硬件结构。

　　1、滴速数据采集及系统设计

　　准确采集液滴信号是检测器计算滴速的前提，必须保证不漏检，同时为符合卫生需要，避免感染，液滴信号的采集不能接触药液。为此，采用非接触式红外光电检测技术，在发射管和接收管之间留有适当距离，当无液滴通过时，接收管受光导通，输出为零。当有液滴通过的瞬间，使光线折射，接收管的光通量不足，输出为 1。单片机据此判断液滴的有为了作到能够准确、快速、稳定地传递液滴信号，需合理选用相关参数，使光通量保持在一个恰当范围。图 1 为滴速显示器光电检测原理框图。图中的红外光电检测对所接受到的信号经放大后输入单片机. 显示和报警模块通过 3 个 LED 来显示每分钟的滴数。硬件总体设计原理框图见图 2。

2、 红外发射与接收电路

　　红外发射电路如图 3 所示，由 555 构成脉冲振荡器,　振荡周期可调，3 脚输出负向窄脉冲，使 LED 红外发光二极管因短时间在电流驱动而发出强红外光。

　　红外接收电路如图 4 所示。由于光电三极管的暗电流与温度有关，故采用带温度补偿的放大电路。

　　3、相关问题——消除运算放大器的自激振荡

　　为提高运算放大器的运算精度，必须提高其开环放大倍数。而高放大倍数的多级放大又十分容易自激振荡。消除自激振荡的方法是在电路中加校正网络。另外，在电路噪声抑制方面主要采取的措施之一是在运放输入端加接低通滤波，以便抑制高频成分的输入。除一点接地外，还应注意尽可能不要使公共地线流过大的冲击电流或激变电流。合理选择电源的旁路电容对于电源电压的波动和瞬时变化有很好抑制作用。但这种流经分路电容的激变电流具有很高频率成分，当它经过地线的一部分时，这部分地线成为公共阻抗而将噪声耦合　　到信号回路中。所以，在电路设计中要特别注意。

　　三、软件设计

　　本软件的主要任务是检测液滴信号，测量相邻液滴之间相隔的时间并换算成每分钟滴速，予以显示。由于液滴信号是一个随机量，单片机要实时准确地捕捉到此信号应选择外　　部中断方式。为确保定时精度，采用了 1ms定时中断，当计数溢出时，进入定时中断，进行处理。因而本软件有二个中断子程序。主程序在清屏后即开始循环调显示子程序，一旦　　发现有液滴信号或定时器溢出，则分别进入外部中断或定时器中断，然后对液滴信号或时间等参数进行相应的处理，得到欲显示的数据。主程序框图如图 5 所示。