CN103977476A - 超声微流量自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
超声微流量自动控制装置，本发明属微流量自动控制技术的一个领域。为了能够实现对微流量的液体流量的自动控制，本发明采取了如下措施：在点滴筒的一边安装超声波探头,超声波探头包括了超声波发谢头和超声波接收头，超声波发谢头连接超声波信号发生器，超声波接收头连接超声波信号处理电路，超声波信号处理电路连接单片机，单片机连接键盘、显示屏和驱动电路,驱动电路连接电动机械流量控制装置中的电磁铁或电动机；这样做的好处是：本装置装有电动机械流量控制装置，单片机可根据两滴液体之间的时间距离与设定的时间距离相比，由电动机械流量控制装置对胶管内的液体的流量实施精确实时的控制，使它符合设定要求。
Description
技术领域
本发明属微流量自动控制技术的一个领域。
背景技术
在化工自动控制、医疗、实验室等很多技术领域,都需要对微流量的液体进行流量检测和长时间的自动控制。但是，由于是微流量，所以它的流速非常缓慢、单位时间的流量非常少，其流动力甚至不足以推动仪器运转,所以现有的常规技术手段,几乎无法准确地对它进行检测和计量。检测和计量是自动控制的基础，无法检测和计量根本谈不上自动控制。在上述的这些特殊场合，目前大多数都只能采用人工经验计量和手动控制的传统方法。但是，由于人工经验计量和手动控制的精确度低和稳定性差等原因，常常也需要专人人工长时间的监测，这样就大大增加了工人的劳动强度和出错的机率。这些场合,特别需要对微流量的药液进行检测计量,同时需要能对它进行精确的自动控制的技术，以便能减轻工人的劳动强度和减小出错的机率。
另一方面，在现有技术中使用的流量计不但无法计量药液的微流量，而且它们都需要被计量的药液流经流量计,这样很容易造成药液的污染和对流量计的腐蚀等损害。对医疗用药来说是不允许的。因此,在现有技术中，医疗等技术领域到目前都找不到合适的微流量检测和自动控制装置。
发明内容
为了能够实现对微流量的液体流量的自动控制，本发明采取了如下措施：在点滴筒的一边安装超声波探头, 超声波探头包括了超声波发谢头和超声波接收头，超声波发谢头连接超声波信号发生器，超声波接收头连接超声波信号处理电路，超声波信号处理电路连接单片机，单片机连接键盘、显示屏和驱动电路, 驱动电路连接电动机械流量控制装置中的电磁铁或电动机；这里所述的超声波信号处理电路，是指能将超声波接收头输出的水滴回波超声电信号转变为单片机可以识别的电信号的电路装置；这里所述的电动机械流量控制装置是指，利用电动机或电磁铁驱动机械装置,控制胶管内液体流量大小的电动机械装置。
这样做的好处是：本发明超声微流量自动控装置，由于采用了超声感应检测法检测微流量，检测装置检测液体流量时对被检测的液体是非接触的。这样就可以避免对被检测的液体带来二次污染，同时也避免了液体对仪器的腐蚀和沉积阻塞；另一方面本装置装有电动机械流量控制装置，单片机可根据两滴液体之间的时间距离与设定的时间距离相比，利用比较结果控制电动机械流量控制装置，由电动机械流量控制装置对胶管内的液体的流量实施精确实时的控制，使它符合设定要求，这样就实现了对微流量的自动控制。
附图说明
图1是采用电磁动力的超声微流量自动控制装置外结构示意图。
图2是采用电磁动力的超声微流量自动控制装置内结构示意图。
图3是采用电机动力的超声微流量自动控制装置外结构示意图。
图4是采用电机动力的超声微流量自动控制装置内结构示意图。
图中：金属片1、点滴筒2、柱头3、压臂4、胶管5、铁芯6、键盘7、底座8、显示屏9、超声波探头10、固定勾11、滑块12、螺杆13、电机14、电磁铁15。
具体实施方式
为了能够实现对微流量液体的流量自动控制，本发明采取了如下结构：在点滴筒的一边安装超声波探头, 超声波探头包括了超声波发谢头和超声波接收头，超声波发谢头连接超声波信号发生器，超声波接收头连接超声波信号处理电路，超声波信号处理电路连接单片机，单片机连接键盘、显示屏和驱动电路, 驱动电路连接电动机械流量控制装置中的电磁铁或电动机。
要实现微流量的自动控制，首先要能够检测出受控液体的流量。为此本发明采用了超声微流量检测装置。超声微流量检测装置的结构是：在点滴筒的一边安装超声波探头, 超声波探头包括了超声波发谢头和超声波接收头，超声波发谢头连接超声波信号发生器，超声波接收头连接超声波信号处理电路，超声波信号处理电路连接单片机，单片机连接显示屏，如图1所示。
这里所述的超声波信号处理电路，是指能将超声波接收头输出的水滴回波超声电信号转变为单片机可以识别的电信号的电路装置。每当水滴流经超声探头时，超声波接收头都会接收到水滴的超声回波，超声波接收头就会输出该回波的电信号。由于该信号非常微弱而且不能被单片机识别，所以需经超声波信号处理电路放大等一系列程序处理后才能变成单片机可以识别的代表水滴流经的脉冲信号。它能使单片机识别每一滴水的流经。本发明可以使用的超声波信号处理电路有各种各样的形式，它们可有不同的结构和不同的组部份。
另一方面，本申请所述的驱动电路是指可根据单片机的指令，控制电动机械流量控制装置中的电磁铁拉力的大小或驱动电机正反转及其转动量的控制电路。由于本发明没有特殊要求，所以可使用的驱动电路的形式和结构有多种多样。
这里所述的电动机械流量控制装置是指，可利用电磁铁或电动机驱动机械装置，控制胶管内液体流量大小的电动机械装置。本电动机械流量控制装置可使用的机械装置的形式和结构有多种多样，它们有不同的结构和不同的组合形式。同时每一种结构和组合形式都可以使用电磁或电机驱动，而且它们都适合本发明使用。
本实施例以打吊针的自动控制为例，说明本发明的实施方式和工作原理。要实现打吊针的流量自动控制，关键是能够检测得到打吊针时药水的实际微流量（每分钟的滴数），同时能根据实际流量与设置流量之差，通过电动机械流量控制装置控制实际流量，使它与设置的流量相符。
例1，本例的电动机械流量控制装置主要由柱头3、压臂4、底座8、铁芯6、电磁铁15组成。柱头3和底座8固定安装在机壳上，压臂4的一端活动安装在柱头3上，另一端活动安装在铁芯6上，铁芯6是电磁铁15的一部份，如图2所示；首先把药瓶吊挂上挂勾，连接好点滴胶管，把点滴筒夹在金属片1与超声探头10之间，然后把胶管5夹在压臂4与底座8之间，如图1所示。电磁铁15在驱动电路的驱动下，铁芯6就会产生拉力，使压臂4压紧胶管5，控制胶管5的开度即流通面积，从而控制胶管内液体的流量。当护士小姐放走胶管5内的空气并把针头连接到病人的静脉血管后，这时药液开始从点滴筒2的上面滴落下面。打开本装置的电源开关，通过键盘7向单片机输入需要的流量后电路开始工作。当药液水滴从点滴筒2的上面往下滴时落时，水滴流过了超声探头10的前面，对超声波发射头发出的超声波产生反射，形成了超声回波。这些超声回波被超声波接收头接收并变成了电信号。超声波接收头连接超声波信号处理电路。超声波信号处理电路把超声电信号转变为单片机能识别的代表了水滴流经的脉冲信号后送往单片机。单片机按既定程序，根据两滴水之间的时间距离计算出每分钟的滴数（当前流量）并通过显示屏9显示出来。单片机把当前流量与设定流量相比较，根据对比结果通过驱动电路，控制通过电磁铁15的电流强度。其过程是：若当前流量大于设定流量时，单片机通过驱动电路加大电磁铁15的驱动电流，使铁芯6产生更大的拉力通过压臂4把胶管5加力压紧。使胶管5的通流面积减小，从而使液体的流量也减小。若当前流量小于设定流量时，上述过程相反，使胶管的通流面积加大。这一过程可以把当前的实际流量自动调节到设定的流量，从而大大减轻了护士的劳动强度。另一方面单片机可设置报警程序。例如当一定的时间没有检测到流量时，可认为是胶管受压被堵塞或药水打完，单片机可马上启动报警程序报警交由护士处理。
例2，本例的电动机械流量控制装置主要由、固定勾11、滑块12、螺杆13、电机14、齿轮等组成。固定勾11固定安装在机壳上，在它对应的机壳上开有一个方孔。滑块12的一端穿过方孔与固定勾11一起把胶管5夹紧。滑块12的另一端加工有内螺纹并与螺杆13螺纹连接在一起，螺杆13上装有齿轮并与电动机上的齿轮齿合在一起，如图4所示；把药瓶吊挂上挂勾，连接好上点滴胶管，再把点滴筒2夹在金属片1与超声探头10之间，然后把胶管5夹在固定勾11与滑块12之间，如图3、图4所示。电动机转动时，能通过齿轮带动螺杆转动。转动的螺杆通过螺纹带动滑块12轴向运动，把胶管5压紧或放松。当护士小姐放走胶管5内的空气并把针头连接到病人的静脉血管后，这时药液开始从点滴筒2的上面滴落下面。打开本装置的电源开关，通过键盘7向单片机输入需要的流量数据，设置好需要的流量后，电路开始工作。当药液水滴从点滴筒2的上面往下滴时落时，水滴流过了超声探头的前面，对超声波发射头发出的超声波产生反射，形成了超声回波。这些超声回波被超声波接收头接收并变成了电信号。超声波接收头连接超声波信号处理电路。超声波信号处理电路把超声电信号转变为单片机能识别的，代表了水滴流经的脉冲信号后送往单片机。单片机按既定程序，根据两滴水之间的时间计算出每分钟的滴数并通过显示屏9显示出来。单片机把当前流量与设定流量相比较，若当前流量大于设定流量时，单片机通过驱动电路驱动电机14、螺杆13和滑块12向压紧胶管5的方向运动。使胶管5的通流面积减小。胶管5内的液体流量也跟着减小。若当前流量小于设定流量时，上述过程相反，胶管5内的通流面积加大其流量也加大。这一过程能使当前的实际流量自动调节到设定的流量。这样就大大减轻了护士的劳动强度。另一方面单片机可设置报警程序。例如当一定的时间没有检测到流量时，可认为是胶管受压被堵塞或药水打完，单片机可马上启动报警程序报警交由护士处理。
Claims (1)
1.超声微流量自动控制装置，其特征在于：在点滴筒的一边安装超声波探头（10）, 超声波探头包括了超声波发谢头和超声波接收头，超声波发谢头连接超声波信号发生器，超声波接收头连接超声波信号处理电路，超声波信号处理电路连接单片机，单片机连接键盘（7）、显示屏（9）和驱动电路, 驱动电路连接电动机械流量控制装置中的电磁铁（15）或电动机（14）；这里所述的超声波信号处理电路，是指能将超声波接收头输出的水滴回波超声电信号转变为单片机可以识别的电信号的电路装置；这里所述的电动机械流量控制装置是指，利用电动机或电磁铁驱动机械装置，控制胶管内液体流量大小的电动机械装置。
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