专利名称：一种控制自动输液泵液滴滴速的方法在现有的液滴滴速自动控制技术领域，对液滴滴速的检测，是在莫非氏管两侧设 置发光管和光电接收管，当有液滴滴过时，光电接收管接收到的光信号变弱，此时，光电接 收管的输出电信号经高低电平的判别和调整，就会得到表示液滴经过该光电检测区间的低 电平脉冲，根据该低电平脉冲的宽度，就可以得出液滴的滴速。在现有技术方案，光电接收 管在液滴滴落过程中，其输出的信号会因液滴对光路的折射而含有杂波，该输出信号在其 后级的滤波、高低电平判别的过程中，其含有的杂波被判别为高电平的部分混在表示液滴 滴过的低电平脉冲信号中，使得处理单元对液滴滴速的处理精度不高。现有技术的该部分的不足之处，已有公开号为CN1359732A的专利对其进行改进， 其改进的方案是对表示液滴滴过的低电平脉冲信号中混有的高电平杂波，在表示液滴滴 落的下降沿到来时，同时打开一内部延时器，在延时器设定的时间内，关闭外部中断以屏蔽 高电平杂波，这种方案可以解决一部分问题，但对于表示液滴滴过的低电平脉冲信号，其混 杂的高电平脉冲分布不均勻，并且，表示液滴滴过的低电平脉冲信号在滴速调整的过程中 其脉宽是动态变化的，对该方案的延时器设定时间是否相应地动态调整，该专利没有公开 相应的说明，就限制了其应用的范围。公开号为CN1359732A的专利公布了其对于液滴滴速的反馈调整是根据当前液滴 的滴速值和设定值之间的差做出的，该种调整方法每次滴下液滴时，系统都会对下次滴速 做出调整，当突发地某一次液滴滴速异常时，反馈系统就会有较大的调整幅度，从而对以后 的液滴滴速产生不利的影响，使得系统的调整过程不稳定。另外，现有的技术方案中，对于输液液滴速度的控制是通过设置一可压迫输液软 管的动力装置实现的，该动力装置的电机在运行过程中如果卡死，也会对输液过程产生大 的危害。
针对现有技术方案的不足，本发明提出一种控制自动输液泵液滴滴速的方法。本发明采用的技术方案如下一种控制自动输液泵液滴滴速的方法，包括步骤A，液滴滴速采样的步骤，步骤B，液 滴滴速处理的步骤；步骤Al 液滴检测电路的发光管发射检测光信号，然后光电接收管接收并比较输出检 测信号，清除控制单元的采样时间存储区并配置一定时器；步骤A2:在控制单元，配置光电接收管的输出检测信号为下降沿触发中断，当下降沿 触发中断产生时，读取该定时器的时间信息为采样时间，进入步骤A3 ；步骤A3 控制单元根据步骤A2中读取的采样时间与采样时间t2进行差值比较，如果 该差值小于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，则返回到步骤Α2中，继续等待下降沿触发中断事 件产生，如果该差值大于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，则处理步骤Α4 ；步骤Α4 在控制单元，配置光电接收管的输出检测信号为上升沿触发中断，记录步骤 Α2中所述的采样时间tl，当上升沿中断产生时，读取该定时器的时间信息为采样时间，进 入步骤A5 ；步骤A5 控制单元根据步骤A4中读取的采样时间与与采样时间tl进行差值比较，如 果该差值小于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，则返回到步骤Α4中，继续等待上升沿触发中断 时间产生，如果该差值大于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，则处理步骤Α6 ；
步骤Α6 控制单元记录步骤Α5中所述的采样时间t2，进入步骤Α7;
步骤A7 控制单元计算采样时间t2与采样时间tl的差值，如果该差值小于第二杂波 判定时间阈值Δ Τ2，则返回到步骤Α2中，如果该差值大于第二杂波判定时间阈值Δ Τ2，则 处理步骤Α8;
步骤Α8 控制单元计算当前采样时间tl和上一次采样时间tl的差值，如果该差值小 于第三杂波判定时间阈值Δ Τ3，则返回到步骤Α2中，如果该差值大于第三杂波判定时间阈 值Δ Τ3，则记录该时间差值，则处理步骤Α9;
步骤Α9 控制单元并根据该差值计算出液滴滴速值，完成一次液滴滴速采样的流程；
所述的步骤B包括
步骤Bl 控制单元根据步骤A完成的一次液滴滴速采样流程，将步骤A中的液滴滴速 值插入于滴速存储队列的队尾，并重复该过程直到所述的滴速存储队列中至少具有三组液 滴滴速值时，则进入步骤Β2;
步骤Β2 控制单元根据滴速存储队列中此时液滴滴速值，算出该组液滴滴速值的平均 值并记录其为滴速平均值Ll ；当又一次液滴滴速采样流程完成后，将该次流程产生的液滴 滴速值插入所述滴速存储队列的队尾，并根据滴速存储队列中此时液滴滴速值，算出该组 液滴滴速值的平均值并记录其为滴速平均值L2，进入步骤Β3 ；
步骤Β3 控制单元计算滴速平均值L2和滴速平均值Ll的差值，如果该差值大于设定 的滴速稳定阈值AL，则记录液滴滴速状态为不稳定，并返回到步骤Β2中的等待一次液滴 滴速采样流程完成的处理流程，如果该差值小于滴速稳定阈值Δ L，则记录液滴滴速状态为 稳定后，进入步骤Β4;
步骤Β4 控制单元根据预先设定的液滴滴速值SL与当前滴速平均值L2的差值，以反 馈的方式调整舵机执行机构来改变滴速，并返回到步骤Β2中的等待一次液滴滴速采样流 程完成的处理流程，直到该差值趋近于0。 进一步的，步骤Β4所述的以反馈的方式调整舵机执行机构来改变滴速的处理，包 括以下步骤
步骤Β41 在控制单元，配置系统时钟SysTick为定时时钟，并设定该定时时钟每Ims 产生一次中断，配置一输出端口为比例舵机驱动控制端口，配置一 AD输入端口为比例舵机 电流采样端口，配置一舵机周期时间计数器；
步骤Β42 舵机周期时间计数器根据定时时钟每Ims其计数值加1，直到计数值为20 时，该计数器清零并根据步骤Β5中所述的当前滴速平均值的差值，以查表的方式得出比例舵机的转角调整区间，根据该转角调整区间控制比例舵机驱动控制端口输出一个0-2ms的 高电平脉冲，调整比例舵机的转角，并一直重复该步骤B42的处理。更进一步的，在所述步骤B41之后，还包括处理比例舵机电机卡死的步骤B42’ 步骤B421’ 控制单元通过舵机电流取样电路对该电压信号进行AD采样，进入步骤
B422，；
步骤B422’ 步骤B41的定时时钟每产生一次中断，控制单元读取一次AD寄存器中的 采样值，并将该采样值插入电流值存储队列的队尾，直到该队列满元素时，控制单元计算该 次更新后的队列中一组元素的平均值，得出比例舵机当前的电流值，判断如果该电流值小 于比例舵机正常工作电流的阈值，则重复步骤步骤B42’的处理，如果该电流值大于比例舵 机正常工作电流的阈值，则立即发出电机卡死或短路的警报。进一步的，所述的第一杂波判定时间阈值Δ Tl，其时值是ιοομ S。进一步的，所述的第二杂波判定时间阈值Δ Τ2，其时值是200 μ S。进一步的，所述的液滴检测电路包括设置在莫非氏管对称两侧的一发光管和一 光电接收管和检测信号处理电路，该检测信号处理电路接于所述的光电接收管和控制单元 之间，所述的控制单元连接并驱动所述的发光管发光，所述的检测信号处理电路依次是由 带通滤波电路和电平转换电路串联构成，该带通滤波电路的输入端接于光电接收管的信号 输出端，所述电平转换电路的输入端具有一电平匹配电位器，用以调节从带通滤波电路输 出信号的电平大小，实现电平匹配，该电平转换电路的输出端接于控制单元的液滴采样信 号输入端。更进一步的，所述的控制单元连接并驱动所述的发光管发光，该控制单元是以PWM 的形式发送一固定频率的脉冲波来驱动发光管周期性发光。进一步的，所述的舵机电流取样电路的检测端的取样电阻串接在比例舵机的供电 回路上，其输出端接所述控制单元的AD输入端口。更进一步的，所述的舵机电流取样电路依次是由电阻取样电路、电压滤波和跟随 电路、滤波放大电路和电平转换电路串联构成，所述电平转换电路的输出电平接控制单元 的AD输入端口。进一步的，所述的舵机执行机构来改变滴速的实现方式是舵机执行机构包括 一挡板、一输液软管固定槽、一偏心轮、一比例舵机，比例舵机的信号端接所述控制单元的 控制端口，输液软管设置于输液软管固定槽内，控制单元发出的脉冲宽度对该比例舵机的 转角进行往复运动调整，而迫使偏心轮切面和挡板的位置改变，从而压紧和松开位于固定 槽内的输液软管。本发明通过采用上述技术方案，具有的有益效果是
1.通过检测所有脉冲的脉宽并放弃对低脉宽脉冲进行处理的方法，对于表示液滴滴 过的低电平脉冲信号之中混杂的不均勻分布的高电平脉冲杂波，可将其彻底滤除，提高了 液滴滴速采样的精度；
2.通过将每次液滴滴速的值和前面几次测得的液滴滴速值求平均值，将该平均值和预 先设定值的差值作为反馈滴速调整的根据，当突发地某一次液滴滴速异常时，反馈系统是 平缓的小幅度调整，系统的调整过程更加稳定。3.通过对压迫输液软管的动力装置的工作电流实时监控，该动力装置的电机在运行过程中卡死时，则立即发出警报信息，增加了输液过程的安全性。


图1是本发明的液滴滴速采样流程示意图。图2是本发明的液滴滴速处理流程示意图。图3是本发明一优实施例的整体结构框图。图4是本发明的检测信号处理电路一实施例的原理图。图5是本发明的舵机电流取样电路一实施例的原理图。

对本发明进一步说明。一种控制自动输液泵液滴滴速的方法，包括步骤A，液滴滴速采样的步骤，步骤 B，液滴滴速处理的步骤。其中，步骤A所述的液滴滴速采样步骤的流程图如附图1所示，其包括
步骤Al 液滴检测电路的发光管发射检测光信号，然后光电接收管接收并比较输出检 测信号，清除控制单元的采样时间存储区并配置一定时器；
步骤A2:在控制单元，配置光电接收管的输出检测信号为下降沿触发中断，当下降沿 触发中断产生时，读取该定时器的时间信息为采样时间，进入步骤A3 ；
步骤A3 控制单元根据步骤A2中读取的采样时间与采样时间t2进行差值比较，如果 该差值小于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，则返回到步骤Α2中，继续等待下降沿触发中断事 件产生，如果该差值大于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，则处理步骤Α4 ；
步骤Α4:在控制单元，配置光电接收管的输出检测信号为上升沿触发中断，记录步骤 Α2中所述的采样时间tl，当上升沿中断产生时，读取该定时器的时间信息为采样时间，进 入步骤A5 ；
步骤A5 控制单元根据步骤A4中读取的采样时间与与采样时间tl进行差值比较，如 果该差值小于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，则返回到步骤Α4中，继续等待上升沿触发中断 时间产生，如果该差值大于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，则处理步骤Α6 ； 步骤Α6 控制单元记录步骤Α5中所述的采样时间t2，进入步骤Α7; 步骤A7 控制单元计算采样时间t2与采样时间tl的差值，如果该差值小于第二杂波 判定时间阈值Δ T2，则返回到步骤A2中，如果该差值大于第二杂波判定时间阈值Δ T2，则 处理步骤Α8;
步骤Α8 控制单元计算当前采样时间tl和上一次采样时间tl的差值，如果该差值小 于第三杂波判定时间阈值Δ Τ3，则返回到步骤Α2中，如果该差值大于第三杂波判定时间阈 值Δ Τ3，则记录该时间差值，则处理步骤Α9;
步骤Α9 控制单元并根据该差值计算出液滴滴速值，完成一次液滴滴速采样的流程； 在该步骤A中，对于表示液滴滴过的低电平脉冲信号之中混杂的不均勻分布的高电平 脉冲杂波，该高电平脉冲杂波的数目即使是两个以上，当第一个脉冲杂波出现时，在步骤Α4 中会根据其上升沿记录其出现的时间值，该第一个脉冲杂波消失时，在步骤Α2中会根据其 下降沿记录其消失的时间值，该第一个脉冲杂波得出现的时间值和消失的时间值的差值，就可以表示其脉冲宽度，在所述步骤A3中判断该差值小于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，就 判断出该第一个脉冲杂波的脉冲是干扰脉冲，放弃对其进行处理，转而等待下一个高电平 脉冲杂波或表示液滴滴过的低电平脉冲信号的上升沿到来，而表示液滴滴过的低电平脉冲 信号的低电平脉冲宽度即使大于第一杂波判定时间阈值Δ Tl，只要其小于第二杂波判定时 间阈值Δ Τ2，就可以判断该低电平脉冲也是干扰脉冲，依旧放放弃对其进行处理。这样，就 可以依次判断出所有的脉冲杂波并一一滤除，而真正可检测的表示液滴滴过的低电平脉冲 信号末尾的下降沿到来时，在所述步骤Α9中判断差值大于第三杂波判定时间阈值Δ Τ3，读 取其到来的时间值tl，该时间值和步骤Α4中记录的时间值的差值，根据该差值就可以计算 出液滴滴速值。其中，步骤B所述的液滴滴速处理步骤的流程图如附图2所示，其包括
步骤Bl 控制单元根据步骤A完成的一次液滴滴速采样流程，将步骤A中的液滴滴速 值插入于滴速存储队列的队尾，并重复该过程直到所述的滴速存储队列中至少具有三组液 滴滴速值时，则进入步骤B2;
步骤B2:控制单元根据滴速存储队列中此时液滴滴速值，算出该组液滴滴速值的平均 值并记录其为滴速平均值Ll ；当又一次液滴滴速采样流程完成后，将该次流程产生的液滴 滴速值插入所述滴速存储队列的队尾，并根据滴速存储队列中此时液滴滴速值，算出该组 液滴滴速值的平均值并记录其为滴速平均值L2，进入步骤B3 ；
步骤B3 控制单元计算滴速平均值L2和滴速平均值Ll的差值，如果该差值大于设定 的滴速稳定阈值Δ L，则记录液滴滴速状态为不稳定，并返回到步骤Β2中的等待一次液滴 滴速采样流程完成的处理流程，如果该差值小于滴速稳定阈值Δ L，则记录液滴滴速状态为 稳定后，进入步骤Β4;
步骤Β4 控制单元根据预先设定的液滴滴速值SL与当前滴速平均值L2的差值，以反 馈的方式调整舵机执行机构来改变滴速，并返回到步骤Β2中的等待一次液滴滴速采样流 程完成的处理流程，直到该差值趋近于0 ；
在该步骤B中，通过步骤Β2所述的将每次液滴滴速的值和前面几次测得的液滴滴速值 求平均值，以及步骤Β4所述的将步骤Β2中的平均值和一预先设定值的差值作为反馈滴速 调整的根据，当突发地某一次液滴滴速异常时，控制单元先根据步骤Β3所述的记录液滴滴 速状态为不稳定的处理方法，判断液滴滴速为稳定后才进一步根据步骤Β4的所述的判断 结果对滴速作小幅度调整，而一般情况下的液滴滴速，其存在的小范围误差则不属于滴速 调整范围，这样液滴滴速的调整过程更加稳定。作为一优选的实施方式，步骤Β4所述的以反馈的方式调整舵机执行机构来改变 滴速的处理，包括以下步骤
步骤Β41 在控制单元，配置系统时钟SysTick为定时时钟，并设定该定时时钟每Ims 产生一次中断，配置一输出端口为比例舵机驱动控制端口，配置一 AD输入端口为比例舵机 电流采样端口，配置一舵机周期时间计数器；
步骤Β42 舵机周期时间计数器根据定时时钟每Ims其计数值加1，直到计数值为20 时，该计数器清零并根据步骤Β5中所述的当前滴速平均值的差值，以查表的方式得出比例 舵机的转角调整区间，根据该转角调整区间控制比例舵机驱动控制端口输出一个0-2ms的 高电平脉冲，调整比例舵机的转角，并一直重复该步骤B42的处理。
作为本发明一优选的实施方式，在所述步骤B41之后，还进一步地包括处理比例 舵机电机卡死的步骤B42’，其方案是由如下的步骤B421’和步骤B422’构成
步骤B421’ 控制单元通过舵机电流取样电路对该电压信号进行AD采样，进入步骤 B422，；
步骤B422’ 步骤B41的定时时钟每产生一次中断，控制单元读取一次AD寄存器中的 采样值，并将该采样值插入电流值存储队列的队尾，直到该队列满元素时，控制单元计算该 次更新后的队列中一组元素的平均值，得出比例舵机当前的电流值，判断如果该电流值小 于比例舵机正常工作电流的阈值，则重复步骤步骤B42’的处理，如果该电流值大于比例舵 机正常工作电流的阈值，则立即发出电机卡死或短路的警报。优选的，所述的第一杂波判定时间阈值Δ Tl，其时值是100μ S。优选的，所述的第二杂波判定时间阈值Δ Τ2，其时值是200 μ s。以上的杂波判定时间阈值可以根据实际情况进行更改，上述数值为实际应用中的 优选参数。参照附图3和附图4所示，本发明的液滴检测电路的一优选实施例如下液滴检 测电路1包括设置在莫非氏管对称两侧的一发光管101和一光电接收管102和检测信号 处理电路103，该检测信号处理电路1接于所述的光电接收管102和控制单元2之间，所述 的控制单元2连接并驱动所述的发光管101发光。所述的检测信号处理电路103依次是由 带通滤波电路103Α和电平转换电路10 串联构成，该带通滤波电路103A的输入端接于光 电接收管102的信号输出端，其通带频率范围是跟表示液滴滴过的脉冲频率相当，这样，在 检测处理的初级就可以滤除一部分的干扰杂波，提高了检测的可靠性。所述电平转换电路 10 的输入端具有一电平匹配电位器，用以调节从带通滤波电路输出信号的电平大小，实 现电平匹配，该电平转换电路1(X3B的输出端接于控制单元2的液滴采样信号输入端。本发明的液滴检测电路的上述优选实施例，进一步的，所述的控制单元连接并驱 动所述的发光管发光，该控制单元是以PWM的形式发送一固定频率的脉冲波来驱动发光管 周期性发光，这样可以有效地降低外部环境对检测信号的干扰。参照附图3和附图5所示，本发明的舵机电流取样电路4的检测端的取样电阻串 接在比例舵机的供电回路上，其输出端接所述控制单元的AD输入端口。参照附图5所示，本发明的舵机电流取样电路4的一优选实施例，其依次是由电阻 取样电路401、电压滤波和跟随电路402、滤波放大电路403和电平转换电路404串联构成， 所述电平转换电路的输出电平接控制单元的AD输入端口。本发明的舵机执行机构来改变滴速的实现方式，可以多种方式实现，如改变输液 管管壁大小、改变药瓶高度等。其一个优选的实施方案参照附图3所示舵机执行机构3包 括一挡板301、一输液软管固定槽302、一偏心轮303、一比例舵机304，比例舵机304的信 号端接所述控制单元2的控制端口，输液软管设置于输液软管固定槽302内，控制单元2发 出的脉冲宽度对该比例舵机304的转角进行往复运动调整，而迫使偏心轮303的切面和挡 板301的位置改变，从而压紧和松开位于固定槽内302的输液软管。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明 白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对 本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。


本发明涉及医用输液泵自动控制技术领域，尤其涉及一种控制自动输液液滴滴速的方法和装置。本发明通过检测所有脉冲的脉宽并放弃对低脉宽脉冲进行处理的方法，对于表示液滴滴过的低电平脉冲信号之中混杂的不均匀分布的高电平脉冲杂波，可将其彻底滤除，提高了液滴滴速采样的精度；通过将每次液滴滴速的值和前面几次测得的液滴滴速值求平均值，将该平均值和预先设定值的差值作为反馈滴速调整的根据，当突发地某一次液滴滴速异常时，反馈系统是平缓的小幅度调整，系统的调整过程更加稳定；通过对压迫输液软管的动力装置的工作电流实时监控，该动力装置的电机在运行过程中卡死时，则立即发出警报信息，增加了输液过程的安全性。