F6设计题目：液体点滴速度监控装置设计设计设计设计设计设计.docx

F6设计题目：液体点滴速度监控装置设计设计设计设计设计设计.docxF6设计题目：液体点滴速度监控装置
参赛学校：山东农业大学
参赛学生：王涛李晓军于伯建
2003年全国大学生电子设计大赛说明书
2003年9月17日
设计题目：液体点滴速度监控装置
一、摘要
本系统采用分布式微机控制系统，通过调整输液瓶的高度来精确控制最多可 达16个输液器的点滴速度。系统采用主从式结构，都采用89s52作为CPU。从 机通过光敏元件测定点滴速度，并通过步进电机调整输液瓶高度，构成了一个闭 环控制系统。可通过键盘设定所需点滴速度，设定范围可达
20一150滴/分，调整 误差＜ ±5%,调整时间＜2分钟。并可动态显示实时点滴速度。当液面下降到2- 3cm的警戒值时，可进行声光报警。
主从站之间通过RS-485总线构成串行通讯网络。主站可对16个从站进行定 点或巡回监测，查询各从站的实时状态，并可显示其从站号和点滴速度，并可远 程设定各从站的点滴速度，当收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相 应的从站号，并可手动方式解除报警。
该系统布局合理，运行平稳，控制精度较高，完全达到了题目基本部分的要 求，并基本实现了发挥部分要求。
二、系统方案确定
1、 总方案：
分析题目要求，系统为一个主从式测控系统。由通讯网络把主站和多个从站 连成一个系统。通讯网络可采用RS-232或RS-485等接口组成。测控从站的功能 可有多种方案实现，但一般都都由控制单元、执行机构和检测单元三部分组成。
下面具体论述分析一下各个部分的方案确定。
2、 通讯方案的确定
通讯网络可选用RS-232或RS-485。RS-232系统的通讯距离一般小于15米， 而RS-485的通讯距离可达1000多米。考虑到本系统模拟的医院病房的实际情况， 15米不能满足要求，故采用了 RS-485系统
3、 执行机构方案的确定
小型执行机构的驱动元件一般选择直流电机或步进电机。
其中直流电机使用方便，价格便宜，但运动精度较低，难以实现精确的位置 控制。如用直流电机调整输液瓶的高度，将难以控制其精确位置，系统稳定性较 差，较难达到题目的要求。
而步进电机的运动精度很高，可实现精确的步距角运动，由其组成的位置控 制系统定位准确，稳定时间短，一般可采用开环控制。虽然步进电机的控制系统 相对复杂，但与其驱动控制器匹配使用，控制起来也十分方便，可很容易的构成 数字位置控制系统，因此本系统的驱动元件采用了步进电机，由
CPU通过其驱动 控制器来控制。
4、检测元件的选择
检测液滴和液面有多种元件可选，如电容传感器和光电传感器等等。
电容式传感器在测量高频信号时，精度较高。但液滴速度相对较为缓慢，当 速度为150 (滴/分)时，。而电容式传感器测量低频电压的误 差较大，且电容对水的介电常数的变化不大，距离有限。
光电传感器具有很强的感应光信号变化的能力，且信号调整方便，可以很 容易的实现脉冲输出，非常适合用于数字系统，且低频并不影响它的测量精度， 有较高的分辨率。表1为我们的实验数据：
表1：光敏对管间不同介质时的电压表(v)
电路
R1 R2 R3值
空气
有液体
空瓶
电路1
Rl=510,R2=5. Ik
R3=lk
/
9. 78
5.