危重病人尿湿告知器Word文件下载.docx
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5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明;
6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。
设计说明书字数不得少于3000字。
参考文献
【1】郝芸.传感器原理与应用[M].北京:
电子工业出版社,2006
【2】谢自美.电子电路设计.实验.测试.武昌:
华中理工大学出版社,1994.
【3】廖芳.电子产品生产工艺与管理.电子工业出版社2003:
98-100.
【4】丁镇生.传感器及其遥控遥测技术应用[J].北京:
电子工业出版社,2003
【5】周雪:
《电子技术基础》高等职业教育电子信息类贯通制教材;
2001
【6】王华奎:
《电子电路设计》高等教育出版社;
2006
【7】康光华.电子技术基础[M].北京:
高等教育出版社,2006
【8】华成英:
《模拟电子技术基础》[M],北京高等教育出版
【9】阎石:
《数字电子技术基础》清华大学电子教研组1989年第四版
【10】王成华:
《电子路线基础教程》北京科学出版社;
【11】林春方:
《电子线路学习指导与实训》电子工业出版社;
2002.2
【12】王兆安、黄俊主编,电力电子技术(第四版):
机械工业出版社,2002.
【13】钟文耀:
《电路设计入门与应用》高等教育出版社2005
目录
目录3
一、总体方案4
二、尿湿传感器5
三、遥控接收电路8
四、遥控发射电路10
五、原件清单13
参考文献14
设计心得体会15
一、总体方案
危重病人是病情相当严重的病人。
危重病人的病情很严重,严重到病情随时都有可能恶化。
如果抢救不及时,就很可能有丧生的危险;
如果即使被发现并及时给予必要的治疗,病人则会转危为安。
所以“时间就是生命”,这句话一点都不假。
危重病人一般都住在医院治疗,有些危重病人大小便失禁,不仅给看护造成一定困难,而且如果不及时处理,还会使病人的病情加重。
但是很多时候由于各种原因,病人得不到及时的“看护”,这就急需有一种电子仪器来“看护”病人。
本文介绍的尿湿遥控告知器,可对四个病人进行无线远距离监控。
传感器放在病人床上,传感器电路放在病室内,监控器即接受电路放在护士办公室,一旦为重病人尿床,可马上告知,以便及时处理,其探测距离20至40m。
本文主要介绍尿湿传感器的自制及其工作原理,并结合遥控发射组和遥控接收组件构成尿湿遥控报警器,应用于对危重病人尿湿的快速报警,从而对病人执行抢救措施。
二、尿湿传感器
2.1自制湿度敏感器
尿湿传感器可以自制,可用1MM敷铜板制成尿湿敏感栅,如图1(湿度敏感器)所示,敷铜留有两个焊点,两导线由圆孔固定引出,形状可为圆形。
图1湿度敏感器
2.2尿湿传感器的工作原理
将湿度敏感栅放在尿布或尿纸下面,当有尿液时,两导线A,B间或短路或存在一定的电阻RAB(非纯水都有杂质),利用敏感栅制成的尿湿传感器电路如图2(传感器电路)所示,图中,VT1的基极电阻为RB1+RAB,电阻RB1不能省跃,否则,当导线A,B短路(RAB=0)时,将烧毁晶体管VT1,RB1的阻值应大于30KΩ,VT1,VT2的β值应在100Ω以上。
当无尿液时,敏感栅之间是绝缘的,故VT1截止,VT2饱和或导通,VT2的集电极点位UC2=0,故A点电位UA=0,当尿湿时,敏感栅或短路或呈现一个电阻RAB,故VT1导通,VT2截止,其集电极电位UC2为高电平(接近于9V),即UA=1。
为了使VT2的输出成为规范的方波,故加两级施密特整形电路,事实证明该传感器电路效果很好。
为了更好地说明尿湿传感器的工作原理,下面就以婴儿尿湿告知器为例来说明,如图a(婴儿尿湿告知器电路图)所示,将2、3两端接湿敏探头,当有水滴到传感器上时,形成电阻(非纯水都有杂质),使VT获得偏置电流,三极管VT饱和导通,发光二极管LED灯亮。
进行光报警。
若同时配合音响器,可以进行声光报警。
图a婴儿尿湿告知器电路图
2.3尿湿传感器的电路图
一个病人需要一个传感器,四个病人需要四个同样的传感器电路,他们的输出端分别为A,B,C,D,如图2(传感器电路)所示。
图2传感器电路
三、遥控接收电路
3.1遥控发射电路图
如图3(遥控接收电路)所示。
图3遥控接收电路
3.2接收组件TDC1809
接收组件TDC1809比发射组件稍大,其外部尺寸为32mmX17mmX13.5mm,有3个引脚,1脚OUT为解调信号输出端,2脚为UDDI,3脚USS。
工作电压出厂已调整为5V,静态电流为0.5mA。
3.3数字译码器MC145027
译码器MC145027由数据分离器、逻辑控制电路、脉冲序列发生器、模拟电子开关、位移寄存器、锁存器及输出驱动器等组成。
MC145027有16个引脚,各脚功能如下:
(1)1—5脚A1—A5地址输入端,可进行二态或三态编码,与编码器MC145026配对使用时,A1—A5的编码输入状态应与MC145026的A1/D1—A5/D5输入状态完全相同,这样才能有效地进行译码;
(2)12—15脚D6—D9数据输出端,它们反应了编码器MC145026的A6/D1—A9/D9的输入状态,并且与之一一对应,如果发射不停止,D6—D9的输入状态将随MC145026的A6/D6—A9/D9输入状态不断改变而随之连续变化;
(3)9脚DI为编码信号串行输入端;
(4)11脚VT为译码有效输出端,当译码器收到地址编码相同、速率匹配信号时,在D6—D9输出译码数据的同时,VT输出一个正脉冲,作为译码器成功的标志,指示发送有效。
D6—D9具有输出锁存功能,若不需要锁存,使D6—D9和VT“与”即可;
(5)6脚、7脚分别为R1端和C1端,R1与C1端外接R和C定时元件。
当编码器RTC、CTC之值确定后,应使R1C1=3.96RTCCTC,其中R1>
=100K,C2>
=400pF;
(6)10脚R2/C2端,外接延时元件,R2、C2与编码器MC145026中的RTC。
CTC的关系为R2C2=77RTCCTC,其中R2>
=100KΩ,C2>
=700uF。
3.4放大器电路及声光报警电路
接收模块TDC1809输出地信号不够大,由于运算放大器LM358进行放大,LM358为双运电路,这里只使用其中之一。
放大的信号送入MC145027输入端进行译码。
当MC145027译码完成后,器D6—D9端子输出锁存数据,在D6—D9之后接与门,四个与门电路再和VT端相“与”,其输出数据不再锁存,而成为瞬时方波脉冲信号,此脉冲信号去触发BP机集成电路KD153B,每触发一次KD153B便发出60S的BP机声,该信号经晶体管2N2222A放大后发出响亮的报警声。
扬声器BL选0.25W的即可。
光报警电路:
MC145027的数据输出端D6—D9为高电平时,其输出电流仅为2.25mA,不能直接驱动发光二极管(LED),故采用达标顿阵列集成电路MC1413驱动LED,LED的限流阻RL1—RL4的阻值,由LED的额定电流决定。
注意:
发光二极管显示器的大小不同,限流电阻阻值的大小亦不同,限流电阻RS的选择应符合下式:
RS=(UDD—UOi)/IO;
其中UDD为集成电路输出的高电平,Uoi为LED的压降,一般为1.9—2.1V;
IO为LED的工作电流,一般为5—10mA。
当D6—D9的输出中有高电平时,其相对应得发光二极管即发光显示,指示出尿湿的具体位置,这就是光报警。
例如,D6=1(D7=D8=D9=0)时,扬声器BL1发声,LED1亮。
这就实现了声、光同时报警,告知尿湿的具体床位。
编码:
发射电路的编码器与接收电路的编码器的地址编码应完全相同。
四、遥控发射电路
4.1遥控发射电路图
如图4(遥控发射电路图)所示。
图4遥控发射电路
4.2发射器TDC1808
发射器TDC1808和接受器TDC1809配对使用。
无线遥控发射器TDC1808包括天线在内的全部元件均已装调好,可传送数字信号或模拟信号,其抗干扰能力强,体积小,外形尺寸为32mmX11mmX8.6mm,易实现微型化,采用3脚封装,其1脚和2脚间距较宽,以便识别。
1脚为电源端UDD,2脚为电源负端Uss,3脚为调制信号输入端IN。
TDC18008型发射组件其工作电压范围为1.5—18V,对应的发射距离为10—60m,组件的输入端3脚与信号源之间应串联一电阻R,R的取值与电压源的关系如表1(R与电源电压的关系)所示。
表1R与电源电压的关系
电源电压V
1.5
3
4.5
6
9
12
15
18
R的阻值KΩ
10
22
33
47
56
68
100
TDC1808型发射组件有些出厂时其电源电压已调定为9V,故图4(遥控发射电路图)中的R取值为47K。
4.3数字编码器MC145026
MC145026属于MC14500系列编译码器,该系列有MC145026/27/28/29/30共5个主要品种。
MC145026为编码器,使用脉冲宽度调制(PWM)编码,采用CMOS工艺,故工作电压范围宽,一般在3—18V范围内选用,外围元件允许误差较大,可达±
5%。
MC145026内部电路由振荡器、计数器、编码器、检测器、模拟电子开关、数据选择器和输出缓冲器等组成。
其各脚的功能如下:
1—7脚A1/D1—A7/D7;
9—10脚A8/D8—A9/D9为地址/数据并行输入端,可作地址使用,也可作数据使用,作地址使用时,可由1,0进行二态编码或由1,0,OPEN(开路)进行三态编码,三态编码可产生3^9=19863种不重复的地址码,作数据使用时,只能编成1和0两种状态,若将数据端编为“开路”,则译码会自动译成1;
11—13脚分别为RS、CTC、RTC端,为内部振荡器的外接R和C元件的端子,其中CTC、RTC分别为定时电容和定时电阻外接端子,RS为偏置电阻端子;
15脚DO为地址/数据输出端;
16脚UDDI为正电源端;
8脚USS为负电源端
当时钟频率在1—400KHz范围时,可按:
f=1/(2.3RTCCTC)进行估计。
通常选择RS>
=2RTC,RTC>
=10K,CTC+100pF—15uF也可以使外用外部时钟信号,此时时钟信号应从RS端输入,而将RTC,CTc悬空不用。
TE=1或悬空时,禁止DO输出,并使其呈高组态。
TE端内有上拉电阻,悬空保持TE=1,因此,静态时编码器被完全禁止,并控制时钟电路停止振荡,使芯片功耗降至最低,静态电流仅为0.2uA,故无需另加电源输出端。
五、原件清单
序号
名称
型号规格
位号
数量
1
放大器
LM385
2
VT1、VT2
3
光敏电阻
RL
4
电容
0.1uf
5
1uf、3.3u、10u
CTC、C、C1、C2
6
电阻
47k、390k、5.1k、40k、56k、1k、200k
R1,R2,R3,R4,R7、R8、Rc1、Rc2、Rb1、Rl1、RL4
RTC、Rs、
7
开关
L
8
二极管
9
电源
10
数字编码器
MC14500
11
数字译码器
MC145027
12
集成放大器
IC5a
IC5b
IC5c
IC5d
六、参考文献
设计心得体会
在这个迫在眉睫的时间里,我们开设了电工电子设计课程。
虽然期末将至,但我们班的同学仍然沉住气,认真地把电工电子设计做好。
通过这次课程设计,加强了我们的动手能力,同时也提高了我们思考和解决问题的能力。
灵感来自:
想到许多危重病人病情加重,不能得到及时的治疗。
心里不禁难受,所以选择了此课题。
做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,而且不易理解。
平时课间由于学业太忙,也没有在电工理论上花太多的时间,即使花时间了,也不是很理解各电子元件的特性及应用等。
其实,实习也是一次很好地把理论与实际联系起来的过程。
自从参加了此次实习,我对书本上的知识有了更深一步的认识,现在我对电工的学习更有兴趣了,我对期末要考试的电工也更有自信了,我看到了“黎明的曙光”。
所以,我在感慨:
“实习真好!
”
在设计的过程中也遇到不少的问题,不过都一一解决了。
“道路是曲折的,前途是光明的”这句话一点都不差。
“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。
只要我们勇敢面对困难,并勇于克服困难,相信没有什么可以难倒我们。
这次实习中,虽然短暂,可是确实给了我们很多课本上学不到的东西。
锻炼了我们动手的能力,同时也锻炼了我们的不怕困难并勇于克服困难的精神。
这次实习又在我们的大学生活中画上了漂亮的一笔,很多年后,回想起这次电工实习,一定会历历在目、言犹在耳。