DD267799A5

DD267799A5 - Device for monitoring the fluid flow in the flow lines

Info

Publication number: DD267799A5
Application number: DD31340588A
Authority: DD
Inventors: Artur Siewruk; Wieslaw Grenda; Boguslaw Szumowski; Wojciech Gajdzis
Original assignee: Polska Akademia Nauk Zaklad
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1989-05-10
Also published as: HUT46445A; DE3806800A1; CS135788A2; SU1720504A3

Abstract

Vorrichtung zur Ueberwachung des Fluessigkeitsdurchflusses in Durchflussleitungen, insbesondere in einer Durchflusskammer eines Tropfinfusionssatzes einer Infusionspumpe, die zur Zusammenarbeit mit automatischen Messgeraeten vorgesehen ist. Die Vorrichtung enthaelt einen optoelektronischen Fuehler, dessen Strahlungsquelleneinheit und Detektoreinheit in separaten Gehaeusen untergebracht sind, die miteinander durch einen huelsenfoermigen Tragbalken verbunden sind. Auf dem Tragbalken ist verschiebbar ein durch eine Feder abgestuetztes Klemmstueck eingesetzt. Die Strahlungsquelle und der Detektor sind in dem optischen Kanal angeordnet, der einen Lichtspalt bildet, der durch eine zylindrisch-konkave Linse, die in dem Gehaeuse der Strahlungsquelle befestigt ist und durch eine zylindrisch-sphaerische Linse, die in dem Gehaeuse des Detektors befestigt ist, geformt wird. Die Strahlungsquelle und der Detektor sind mit einer elektronischen Schaltung verbunden, die eine Zeitschaltung enthaelt, welche mit der Versorgungsquelle verbunden ist, an welche die Elektrolumineszenzdioden und der Fototransistor angeschlossen sind. Das Geraet ist zum Einsatz unter veraenderlichen Beleuchtungsbedingungen geeignet. Fig. 1Device for monitoring the fluid flow in flow lines, in particular in a flow chamber of a drip infusion set of an infusion pump, which is provided for cooperation with automatic measuring devices. The device contains an opto-electronic sensor whose radiation source unit and detector unit are accommodated in separate housings, which are connected to one another by a supporting beam. On the support beam slidably inserted by a spring Klemmstueck is inserted. The radiation source and detector are disposed in the optical channel forming a light gap defined by a cylindrical-concave lens mounted in the housing of the radiation source and by a cylindrical spherical lens mounted in the housing of the detector. is formed. The radiation source and the detector are connected to an electronic circuit containing a timing circuit which is connected to the supply source to which the light-emitting diodes and the phototransistor are connected. The device is suitable for use under varying lighting conditions. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsdurchflusses in Durchflußleitungen, insbesondere in der Durchflußkammer dos Tropfinfusionssatzes einer Intusionspumpe, die zur Zusammenarbeit mit automatischen Meßeinrichtungen geaignet ist.The invention relates to a device for monitoring the fluid flow in flow lines, in particular in the flow chamber dos drip infusion set an Intusion pump, which is geaignet for cooperation with automatic measuring devices.

Characteristic of the known state of the art

Bisher sind zahlreiche Konstruktionen von Vorrichtungen zur Durchflußüberwachung bekann'., die mit Fühlern zur Flüssigkeitsdurchflußmessung in den Durchflußleitungen versehen sind.So far, numerous constructions of flow control devices are known, provided with sensors for measuring liquid flow in the flow lines.

Aus der Patentschrift der USA Nr. 4 533 350 ist ein Gerät zur präzisen Messung und Überwachung der Durchflußstörung bekannt.From US Pat. No. 4,533,350 a device is known for accurately measuring and monitoring flow disturbance.

Dieses Gerät besitzt ein bogenförmiges Gehäuse, in welchem eine fotoelektrische Einheit untergebracht ist, die sich aus einer Strahlungsquelle und einem Detektor zusammensetzt, die mit einer elektronischen Schaltung zur Signalumsetzung verbunden sind. In den Seitenwänden der Nische des Gehäuses sind Strahlungsquellen und der Detektor untergebracht, die durch eine planparallöle durchsichtige Scheibe voneinander getrennt sind. In der Nische des Gehäusebogens befindet sich ein Klinkwerk zur trennbaren Befestigung des Gerätes an die Durchflußkammer. Es ist auch eine optoelektronische Detektorschaltung zur Detektion der sich verlagernden Objekte bekannt. Die Schaltung enthält vier Operationsverstärker, die durch ein Signal von einem Fototransistor gesteuert werden. Mit den Operationsverstärkern sind drei Transistoren verbunden. Die Schaltung ist mit digitalen Schaltungen verbunden.This device has a bow-shaped housing in which a photoelectric unit is housed, which is composed of a radiation source and a detector, which are connected to an electronic circuit for signal conversion. In the side walls of the niche of the housing radiation sources and the detector are housed, which are separated by a plane-parallel oil transparent disc. In the niche of the housing bow is a jaw for separable attachment of the device to the flow chamber. There is also known an optoelectronic detector circuit for detecting the displaced objects. The circuit includes four operational amplifiers which are controlled by a signal from a phototransistor. The operational amplifiers are connected to three transistors. The circuit is connected to digital circuits.

Das Eingangssignal passiert zur Anpassung an die Zusammenarbeit mit digitalen Schaltungen mehrere nacheinanderfolgonde Vorstärkungsstufen.The input signal passes through several successive preamplification stages to accommodate cooperation with digital circuitry.

Die bekannten Einrichtungen sind zum Einsatz für bestimmte Arten von Leitungen oder Durchflußgefäßen vorgesehen. Je nach der Art der anzuwendenden, z. B. Tropfinfusionssätze, muß jeweils das Gehäuse angepaßt werden. Wegen der Anordnung der Strahlungsquelle und des Detektors findet das Gerät unter den Bedingungen der konstanten Beleuchtung Anwendung. Die chronische Umsetzschaltung ist kompliziert wegen der mehrstufigen Signalverstärkung zwecks Anpassung zum Ablesen in einer digitalen Schaltung.The known devices are intended for use with certain types of conduits or flow vessels. Depending on the type of application, eg. B. drip infusion sets, each case must be adapted. Due to the arrangement of the radiation source and the detector, the device is used under conditions of constant illumination. The chronic conversion circuit is complicated because of the multi-level signal amplification for adaptation for reading in a digital circuit.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Voruchtung zur Überwachung des Flüssigkeitsdurchflusses zu schaffen.The aim of the invention is to provide a Voruchtung for monitoring the liquid flow.

Presentation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung des Flüseigkeitsdurchflussos bereitzustellen, die die geforderte Beständigkeit gegenüber den veränderlichen Bsleuchtungsbedingungen gewährleistet. ErfindungsgemäfS enthält die Vorrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsdurchfl'iSSOK einen optoelektronischen Fühler, dessen Strahlungsquelle- und Detektor-Einheit in separaten Gehäuson untergebracht sind, die miteinander durch einen hülsbnförmigen Tragbalken verbunden sind, auf welchem ein durch eine Feder abgestütztes Klemmstück verschiebbar eingesetzt ist. Die Strahlungsquelle und der Detokto» sind in dem optischen Kanal angeordnet, der den Lichtspalt bildet, der durch eine in dem Gehäuse der Strahlungsquelle angeordnete zylindrisch-konkave Linse und durch eine in dem Detektorgehäuse untergebrachte zylindrisch-sphärische Linso gebildet wird. Die die Elektrolumineszcnzdioden enthaltende Strahlungsquelle und der einen Fototransistor enthaltende Detektor sind durch eine Zeitschaltung v.i ounden, dio Komparatoren und ein Flipflop enthalten. Der Emitter des Fototransistors ist mit dem Kollektor über einen erston Kondensator verbunden. Außerdem ist der Emitter des Fototransistors mit dem Minuspol der Spoisequelle über einen ersten Spannungsteiler verbunden, der aus dem zweiten und dem dritten Widerstand zusammer gesetzt ist.The invention has for its object to provide a device for monitoring the Flüsigkeitsdurchflussos that ensures the required resistance to the changing Bsleuchtungsbedingungen. According to the invention, the device for monitoring the fluid passage contains an optoelectronic sensor whose radiation source and detector unit are housed in separate housing, which are connected to each other by a sleeve-shaped support beam on which a clamping piece supported by a spring is displaceably inserted. The radiation source and the Detokto »are arranged in the optical channel which forms the light gap which is formed by a cylindrical-concave lens arranged in the housing of the radiation source and by a cylindrical-spherical Linso accommodated in the detector housing. The radiation source containing the electroluminescent diodes and the detector containing a phototransistor are contained by a time circuit v.i ounden, dio comparators and a flip-flop. The emitter of the phototransistor is connected to the collector via a first capacitor. In addition, the emitter of the phototransistor is connected to the negative terminal of the Spoisequelle via a first voltage divider, which is set from the second and the third resistor zusammer.

Der dritte Widerstand ist durch einen Schalter ge shuntet. An den A¹ « jseeingang der Zeitschaltung ist ein zweiter Spannungsteiler angeschlossen, der aus dem vie.«en Widerstand, der mit seinem zweiten Pol an den Pluspol der Speisequelle geschalt« t ist, und einem fünften Widerstand, der m't seinem zweiten Pol an den Minuspol der Speisequelle anneschlossen ist, zusammengesetzt ist.The third resistor is shunted by a switch. To the A ¹ "of the timing circuit jseeingang a second voltage divider is connected, which is from the vie." En resistor formed with its second pole to the positive pole of the supply source 't, and a fifth resistor, the m'T its second pole is connected to the negative pole of the supply source, is composed.

Das Klemmstück besitzt Führungen, die mit dem Gehäuse des Detektors zusammenarbeiten sowie eine Arbeitsfläche in der Gestalt eines Buchstabens C.The clamping piece has guides which cooperate with the housing of the detector and a work surface in the shape of a letter C.

Die erfindungsgemäße Lösung sichert die Möglichkeit des Einsatzes der Vorrichtung zur Durchflußüberwachung in den Leitungen mit unterschiedlichen Abmessungen. Die optoelektronische Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht eine weitgehende Vereinfachung des Aufbaues des Fühlers im Vergleich mit den bekannten Lösungon. Die Schaltung ist durch eine hohe Universalität gekennzeichnat, wobei gleichzeitig eine hohe Genauigkeit gesichert ist. Die Schaltung des Detektors ist durch Störfestigkeit gekennzeichnet, und die unabhängigen Gehäuse für die Strahlungsquelle und den Detektor sichern eine konstante Lage des optischen Kanals. Die Linsen, die zugleich die Funktion der Abdeckungen erfüllen, schützen den Fühler vor dem Einfluß der veränderlichen Bedingungen der äußeten Beleuchtung, wodurch sie das Verhältnis der Intensität der Nutzbeleuchtung zu der der Störbeleuchtung verbessern. Die Ausbildung des Klemmstückes ermöglicht eine sichere Befolgung des Gerätis an der Leitung oder am Durchflußgefäß.The solution according to the invention ensures the possibility of using the device for flow monitoring in the lines of different dimensions. The optoelectronic circuit of the device according to the invention allows a much simpler construction of the sensor in comparison with the known Lösungon. The circuit is characterized by a high universality, at the same time ensuring high accuracy. The circuit of the detector is characterized by noise immunity, and the independent housing for the radiation source and the detector ensure a constant position of the optical channel. The lenses, which at the same time fulfill the function of the covers, protect the sensor from the influence of the variable conditions of the external illumination, thereby improving the ratio of the intensity of the useful illumination to that of the interference illumination. The formation of the clamping piece allows a safe compliance of the device on the line or on the flow vessel.

Exemplary embodiments

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführunrjsbeispieles näher erläutert, worin die einzelnen Figuren zeigen:The subject invention will be explained in more detail below with reference to a Ausführunrjsbeispieles shown in the drawing, wherein the individual figures show:

1 shows a section through the device according to the invention for flow monitoring; 2 shows a schematic representation of the optical channel; 3 shows a diagram of the optoelectronic circuit; 4 shows a scheme of the timing circuit.

Das Gerät enthält die Strahlungsquellen-Einheit 1 und die Detektor-Einheit 2. Die Gehäuse der Einheiten 1 und 2 sind an den Enden eines Tragbalkens 3 angeordnet. Auf dem Tragbalken 3, zwischen den Gehäusen der Einheiten 1 und 2, ist ein auf der Feder 5 abgestütztes Klemmstück 4 verschiebbar eingesetzt. Der Tragbalken 3 hat die Form einer Hülse und bildet eine Durchführung, in welche: oich die Leitungen zur Verbindung des Gerätes mit den zusammenarbeitenden Geräten befinden. An den Enden in einer Bohrung dos Tragbalkens 3 sind die erste Abdeckung 6 und die zweite Abdeckung 7 angeordnet, die gleichzeitig dip Gehäuse der Einheiten 1 und 2 abschließen. Die Bauteile der Strahlungsquellen-Einheit 1 sind durch eine zylindrisch-konkave Linse 8 und die Detektor-Einheit 2 durch die zylindrisch-konkave Linse 9 abgedeckt. Die Linsen 8 und 9 sind in den Gehäusen der Strahlungsquellen-binheit 1 und der Detektor-Einheit 2 seitens der Befestigung der Durchflußleitung 10 befestigt.The device contains the radiation source unit 1 and the detector unit 2. The housings of the units 1 and 2 are arranged at the ends of a supporting beam 3. On the support beam 3, between the housings of the units 1 and 2, a supported on the spring 5 clamping piece 4 is slidably inserted. The support beam 3 has the form of a sleeve and forms a passage, in which: oich the lines for connecting the device with the cooperating devices are. At the ends in a bore dos supporting beam 3, the first cover 6 and the second cover 7 are arranged, which complete the same dip housing of the units 1 and 2. The components of the radiation source unit 1 are covered by a cylindrical-concave lens 8 and the detector unit 2 by the cylindrical-concave lens 9. The lenses 8 and 9 are fixed in the housings of the radiation source unit 1 and the detector unit 2 from the attachment of the flow line 10.

Das Klemmstück besitzt die Führungen 11, die mit dem Gehäuse der Detektor-Einheit 2 zusammenarbeiten. Die Arbeitsfläche des Klemmstückes ist im Querschnitt C-förmig. Die Strahlungsquelle und der Detektor sind in dem optischen Kanal angeordnet, dor einen Lichtspalt bildet, der durch die zylindrisch-konkave Linse 8 und die zylindrisch-sphärische Linse 9 gebildet wird. Die elektronische Schaltung enthält drei Elektrolumineszenzdioden 12 als Strahlungsquelle. Die Elektrolumineszenzdioden 12 sind in Rolhe mit dem ersten Widerstand 14 verbunden und an die Versorgungsquelle angeschlossen. Der Detektor besteht aus einem Fototransistor 13, der über den Kondensator 21 mit dem Auslöseeingang der Zeitschaltung 21 verbunden ist. Der Emitter des Fototransistors 13 ist mit dem Kollektor über den ersten Kondensator 21 verbunden. Der Fototransistor 13 ist in Reihe mit dem ersten Spannungsteiler verbunden, der sich aus dem zweiten Widerstand 15 und dem dritten Widerstand 16 zusammensetzt, wobei der dritte Widerstand 16 durch den Schalter 17 geshuntet ist. An den Auslöseeingang der Zeitschaltung 20 ist ein zweiter Spannungsteiler angeschlossen, der aus dem vierten Widerstand 18 und dem fünften Widerstand 19 zusammengesetzt ist. Der zweite Pol des vierten Widerstandes 18 ist an den Pluspol der Versorgungsquelle und der zweite Pol des fünften Widerstandes 19 an den Minuspol der Versorgungsquelle angeschlossen. Die Funktionsweise des Gerätes kann folgendermaßen beschrieben werden.The clamping piece has the guides 11, which cooperate with the housing of the detector unit 2. The working surface of the clamping piece is C-shaped in cross section. The radiation source and the detector are arranged in the optical channel forming a light gap formed by the cylindrical-concave lens 8 and the cylindrical-spherical lens 9. The electronic circuit includes three electroluminescent diodes 12 as a radiation source. The electroluminescent diodes 12 are connected in Rolhe with the first resistor 14 and connected to the supply source. The detector consists of a phototransistor 13, which is connected via the capacitor 21 to the triggering input of the timing circuit 21. The emitter of the phototransistor 13 is connected to the collector via the first capacitor 21. The phototransistor 13 is connected in series with the first voltage divider composed of the second resistor 15 and the third resistor 16, the third resistor 16 being shunted by the switch 17. At the triggering input of the timing circuit 20, a second voltage divider is connected, which is composed of the fourth resistor 18 and the fifth resistor 19. The second pole of the fourth resistor 18 is connected to the positive pole of the supply source and the second pole of the fifth resistor 19 to the negative pole of the supply source. The operation of the device can be described as follows.

Nach dem Unterbringen der Durchflußkammer des Tropfinfusionssatzes zwischen der zylindrischen Fläche der zylindrischkonkaven Linse 8 der Detektoreinheit 2 und dem Klemmstück 4 wird die Vorrichtung in erwünschter Lage befestigt und gesichert. Dann wird die Vorrichtung &n eine Speisespannungsquelle zur Versorgung der elektronischen Schaltung geschaltet, und es wird die Messung der Durchflußstärke durchgeführt, bestehend in der Zusammenzählung der Tropfenmenge innerhalb eines vorgegebenen Zuitintervalls. Der in dem Bereich zwischen den Elektrolumineszenzdioden 12 und dem Fototransistor 13 passierende Tropfen schneidet den optischen Kt, -al durch und wird in dem durch die Linsen 8; 9 gebildeten Lichtspalt erkannt.After accommodating the flow chamber of the drip infusion set between the cylindrical surface of the cylindrical concave lens 8 of the detector unit 2 and the clamping piece 4, the device is secured and secured in a desired position. Then, the device is switched to a supply voltage source for supplying the electronic circuit, and the measurement of the flow rate is carried out, consisting in the cumulation of the drop quantity within a predetermined interval. The droplets passing in the region between the electroluminescent diodes 12 and the phototransistor 13 intersect the optical Kt, -al and pass through the lens 8; 9 detected light gap detected.

Dies bewirkt eino Änderung der Infrarotstrahlung in dem Raum zwischen den Elektrolumlneszenzcjioden 12 und dom Fototransistor 13. In dem Kreis des Emitters des Fototransistors 13 entsteht ein Impuls, der durch Änderung der Strahlungsintensivität bewirb wird. Die dynamischen Störungen von den schnellverändorlichen Beleuchtungtbedingungon werden durch den ersten Kondensator 21 beseitigt. Dann wird der Impuls dem Auslöseeingang der Zeitschaltung 20 zugeführt. In der Zeitschaltung 20 wird der Impuls verglichen und dann in einem internen Flipflop geformt. Am Ausgang der Zehschaltung 20 wird ein Impuls mit logischen TTL- oder CMOS-Pegeln erreicht. Nach der Änderung des Wertes des vitrton Widerstandes 18 paßt sich die Schaltung an einen anderen Signalpegel an, und es wird dio Empfindlichkeit des Fotodetektors geändert. Die Schaltung kann auch als Fühler zum Erkennen z. B. von Luftblasen in Flüssigkeiten bei laminarer Strömung ausgenutzt werden.This causes a change in the infrared radiation in the space between the electroluminescent diodes 12 and the phototransistor 13. In the circle of the emitter of the phototransistor 13, a pulse is formed, which is advertised by changing the radiation intensity. The dynamic noise from the fast-switching illumination condition is eliminated by the first capacitor 21. Then, the pulse is supplied to the triggering input of the timing circuit 20. In the timing circuit 20, the pulse is compared and then shaped in an internal flip-flop. At the output of the toe circuit 20, a pulse with logic TTL or CMOS levels is achieved. After changing the value of the vitrton resistor 18, the circuit adapts to a different signal level and changes the sensitivity of the photodetector. The circuit can also be used as a sensor for detecting z. B. be exploited by air bubbles in liquids at laminar flow.

Claims

A device for monitoring the flow of liquid in the flow lines, provided with a Durchflußmeldung sensor comprising a radiation source and a photodetector, which are connected to an electronic circuit and housed in a housing with a unit for fixing the conduit, characterized in that the optoelectronic sensor is composed of a radiation source unit (1) and a detector unit (2) housed in separate housings which are connected by a sleeve-shaped support beam (3) on which a clamping piece (4) supported by a spring (5) is slidably inserted, wherein the radiation source and the photodetector are arranged in the optical channel, which forms a light gap, which is fixed by a cylindrical concave lens (8) which is fixed in the housing of the Snahlungsquelle and a cylindrical spherical lens (9) in the Detector housing untergebr is eight, is formed, and also the radiation source and the detector are connected to the electronic circuit.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the electronic circuit includes a timing circuit (20) which is connected to a voltage source to which the electroluminescent diodes (12) and the phototransistor (13) are connected, the emitter to the collector via the first capacitor (21) and the triggering input via the second capacitor (22) is connected, and also the emitter of the phototransistor (13) is connected to the negative pole of the supply source via the first voltage divider consisting of the second resistor (5) and the third resistor (16), the third resistor (16) being shunted by the switch (17).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the triggering input of the timing circuit (20), a second voltage divider is connected, consisting of the fourth resistor (18) which is connected with its second pole to the positive pole of the supply source, and from the fifth resistor (19) is connected with its second pole to Jen MinusDol the supply source.