紅外傳感器測量液位報警裝置的設計

摘要：為了防止病人在無人看護輸液的狀態下，因不能及時停止輸液給病人帶來很大的麻煩甚至生命危險，根據實際運用的需要采用紅外傳感器無損無污染探測的方法，通過大量的實驗獲得了最佳的數據和制作方案。成功制作出了一種紅外輸液測量和報警裝置的系統，得到了簡單實用的紅外傳感系統和實驗數據以及制作原理，很好地解決了輸液報警的問題。
關鍵詞：紅外傳感器；單片機系統；非接觸式探測；液位測量；報警

0 引言
隨著社會的發展，21世紀的人們越來越重視安全問題，特別是醫療和醫用安全問題，目前，醫院給病人輸液一般采用護士專人值守，或者病人家屬專門監控。在這種情況下，一旦人工值守監護不到位，就可能導致瓶裝輸液在液體輸完后氣體由輸液管路進入人體，既通常所謂氣體栓塞，會對患者造成嚴重的身體傷害，甚至造成死亡。而輸液報警裝置可以解決這個問題，社會上輸液報警器采用各種各異的原理與制作方法，主要的測試方法有利用壓力傳感器測量瓶內液體的重力，進而將重力這一物理量轉化為瓶內液體高度的物理量。這種方法，思路清晰簡單明了，但是操作困難。主要是因為瓶內液體一般不是純凈物，密度不好確定；另外瓶內液體是否混合均勻也是影響測量的一個重要因素，因此這種方法實際上并不可取。
利用光的直線傳播與折射原理，用紅外探頭照射液面并用相應的接收裝置接收信號，根據接收到的模擬信號來檢測液面并報警，裝置簡單，但由于光的折射、散射、透射導致精度不高；而利用紅外傳感器加載在輸液管兩端來記錄滴數的方法，不僅裝置和原理簡單，精度高，最重要的是成本低，且具有便攜式，方便護士的拆裝和藥物利用同時也不污染藥物，達到非接觸式測量，很好地解決了輸液報警的問題，既減少了醫護人員的時間和精力，又保證了患者的生命安全。

1 設計原理與方法
1．1 設計原理
本設計原理主要采用測量下落水滴的滴數來確定液位的高度及報警。其工作原理如下：通過輸液器使水一滴滴落下，在輸液管的滴管兩側分別放置紅外發光二極管和光敏二極管，當有水滴落下時，光敏二極管接收到的光將減少，從而導致光敏二極管兩端的電壓增大，將該電壓與電壓比較器設定的初始電壓進行比較，電壓比較器將會在高低電平間轉化，通過記錄轉化的次數就能確定下落水滴的滴數，從而確定液位及實現報警功能。
實驗裝置框圖如圖1所示，電路圖如圖2所示，實物圖如圖3所示。