1 引言
    輸液設備是醫(yī)院必不可少的。而普遍輸液設備的液滴速度都是病人或醫(yī)生手動控制，控制范圍局限且不方便。尤其是無法自動監(jiān)測輸液瓶內的容量，需要有人在旁監(jiān)護。因此，這里給出一種液體點滴自動報警系統(tǒng)裝置。該系統(tǒng)通過主站控制從站的輸液速度，且能在液面低于定值時自動報警。該系統(tǒng)裝置既方便醫(yī)生、護士照顧病患。又能讓病人安心治療，不必擔心輸液瓶液滴流盡，引起血液倒流。

2 總體方案論證
    該系統(tǒng)是由主站和從站兩部分構成。主站由鍵盤與顯示、從站控制、串行通信接口、報警電路等模塊構成。主站通過RS232總線監(jiān)測或控制從站輸液液滴滴速，并在輸液液面降到定值時聲光報警。而從站由步進電機及其驅動模塊、紅外對管滴速監(jiān)測模塊、壓力測量及電壓頻率轉換模塊、聲光報警模塊、鍵盤與顯示模塊等構成。從站根據主站控制調節(jié)輸液滴速，在主站無控制信號時自主控制輸液滴速，當其液面低于定值時聲光報警，并可手動解除報警。圖1為系統(tǒng)總體設計框圖。

3 系統(tǒng)硬件設計
3．1 滴速測量方案
    采用紅外對管ST180檢測是否有液滴落下。將紅外對管固定在滴管兩側，發(fā)射管和接收管的光軸在一條直線上，當無液滴滴下時，接收管能接收到發(fā)射管發(fā)出的大部分光強，輸出高電平；當液滴從對管間滴落時，紅外光被液滴散射，接收管接收到的光強大大減弱，以致輸出低電平。液滴連續(xù)滴落將產生與液滴頻率相同的電脈沖信號。該電脈沖信號通過比較器和施密特觸發(fā)器整形后得到穩(wěn)定的、與液滴同頻率的方波信號。為了減小誤差，在對管處包裹一層黑色膠布，使外界對紅外對管傳感器的影響最小。
    由于液滴并不是嚴格地均勻滴下，不能直接通過測量兩液滴之間的時間差計算液滴速度。于是通過測量多個液滴滴下的時間差以求得液滴速度的平均值，理論上測量的液滴數越多，平均速度越準確，但考慮到測量時間不能過長，綜合考慮后，先以4滴的間隔初測滴速，根據該滴速分段設置測量間隔。若初測滴速大于100滴／分，以15滴為間隔；若初測滴速小于100滴／分、大于60滴／分，以10滴為間隔；若初測滴速小于60滴／分，以5滴／分為間隔。圖2為紅外對管電路。

3．2 剩余液體容量測量
    將輸液瓶懸掛在壓力傳感器下，傳感器將輸液瓶與瓶內液體對其壓力轉化為直流電壓輸出。當瓶內的液體少于定值時。傳感器輸出的直流電壓相應小于定值。單片機通過測量壓力傳感器輸出的電壓判定瓶內的液量。
    該壓力傳感器內部是一個橋式電路Ra和Rd為壓敏電阻，輸液瓶的壓力導致Ra變化，橋式電路的輸出微伏級電壓，采用儀表放大器INA118將傳感器輸出的電壓放大1 000倍。其電路如圖3所示。

    由于壓力傳感器輸出的電壓較小，變化范圍也很小，若用A／D轉換器直接讀取該電壓值判斷液面的升降可能存在較大誤差。應先采用儀表放大器INA118將電信號放大1 000倍。再采用一款電壓頻率轉換器KA331，將電壓轉換為頻率在700 Hz附近的方波信號，通過對方波頻率的測量間接判斷瓶內液體容量。其V／F轉換電路如圖4所示。

3．3 電機選擇
    該系統(tǒng)設計采用步進電機。這是因為步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它將驅動步進電機按設定方向轉動一個固定角度(及步進角)。通過控制脈沖個數控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時也可通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

4 系統(tǒng)軟件設計
    該系統(tǒng)軟件設計也分為主站和從站兩大模塊。其中，主站通過按鍵控制，具有定點和巡回檢測從站液滴速度，設定某一從站液滴速度以及檢測液面高度，在液面低于定值時自動報警并可手動解除報警。而從站接收主站的控制信號，向主站發(fā)送液滴速度，或根據主站設定的液滴速度進行調節(jié)，還能實時監(jiān)測液面高度并聲光報警。從站模塊設計的核心是點滴速度控制。輸液瓶最初置在最低處。首先，根據設定的液滴速度，估測輸液瓶高度，使步進電機轉動一定的罔數后，液滴速度達到設定值。之后根據每次測得實際液滴速度與設定值的差值，細調輸液瓶高度，直到實際值和設定值間的誤差在允許范嗣內嘲。圖5為系統(tǒng)軟件設計流程。

5 系統(tǒng)測試結論
    系統(tǒng)能在20~150滴／分范圍內控制并測量點滴速度，最長調節(jié)時間為1分鐘13秒，速度最大誤差不超過5％。它具有輸液瓶液面過低報警功能，從站可手動解除報警。該系統(tǒng)主站具有多達16個從站的控制能力，定點和巡回兩種檢測方式。定點檢測可檢測任意一個從站點滴速度值和設置點滴速度：巡回檢測方式最多可同時顯示16個從站數據。從站可接收主站的點滴速度設定信息。并可自由選擇是否按照該信息調整點滴速度。系統(tǒng)性能指標很高，且人機界面友好，具有良好的商業(yè)前景。