傳感器技術(shù)在微量注射泵中的應(yīng)用

可見，容柵傳感器的輸出電壓是一頻率與發(fā)射電壓相同的正弦電壓，其幅值在很小范圍內(nèi)變化，可近似看作一常數(shù)，而相位比V1超前了π/4+φ(x)。相位移 φ(x)可采用鑒相型測(cè)量電路測(cè)出，即可得到相對(duì)位移x，可見容柵傳感器是一種相位跟蹤型的位移傳感器，這種傳感器對(duì)輸入信號(hào)的幅值變化不敏感，故具有較好的抗干擾能力。

在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中，容柵傳感器的主要作用是把機(jī)械位移量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的相位變化量，然后送給測(cè)量電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。容柵傳感器通過(guò)精密電壓比較器 TLC354進(jìn)行控制，由繼電器供電，由CPU89C52提供所需的激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)接收其感應(yīng)信號(hào)，并通過(guò)鑒相型電路測(cè)量出激勵(lì)信號(hào)與感應(yīng)信號(hào)的相位差，經(jīng)過(guò)一系列的變化，即可得出活塞移動(dòng)的長(zhǎng)度距離。

2 光電開關(guān)

在設(shè)計(jì)中，為了兼容多個(gè)廠家的注射器，我們專門考慮了測(cè)量注射器直徑的問(wèn)題。最初是選用高精度的CCD光學(xué)傳感器，但是考慮到主要的功能為檢測(cè)注射器的直徑，而不同型號(hào)的注射器直徑具有階躍性的特點(diǎn)，為了降低成本，我們將其換成了光電.

光電開關(guān)是一種電量傳感器，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化，即進(jìn)行電信號(hào)→光信號(hào)→電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以此來(lái)達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的(即電緣絕)，所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。其工作原理如圖2所示。

在本系統(tǒng)中我們選用光電開關(guān)的型號(hào)為HY-301-05，當(dāng)鎖定注射器的閥門被提起，分別提到不同高度時(shí)，通過(guò)對(duì)光電開光的遮攔而讀出注射器的直徑。

3 壓力傳感器

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)的壓電傳感器。目前，壓力傳感器的種類很多，有振動(dòng)筒式、石英波登管式、壓阻式、應(yīng)變片式等。本系統(tǒng)中采用的是電阻式壓力傳感器，其工作原理是將被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成電阻值，通過(guò)測(cè)量此電阻值達(dá)到測(cè)量非電量的目的。傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變式壓力傳感器是一種由敏感柵和彈性敏感元件組合起來(lái)的傳感器，如圖3所示。

應(yīng)變片用粘合劑粘貼在彈性敏感元件上，當(dāng)彈性敏感元件受到外施壓力作用時(shí)，將產(chǎn)生應(yīng)變，電阻應(yīng)變片將它們轉(zhuǎn)換成電阻變化，再通過(guò)電橋電路及補(bǔ)償電路輸出電信號(hào)。

在產(chǎn)品中我們采用CZA-102的壓力傳感器，此傳感器的芯片具有精度高、漂移小、測(cè)試范圍大的特點(diǎn)，當(dāng)注射器的針頭的阻力大于正常值時(shí)，壓力傳感器即可檢測(cè)到電壓信號(hào)的變化，然后經(jīng)過(guò)放大，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

圖4為壓力傳感器的應(yīng)用電路圖，該電路采用的電橋構(gòu)成測(cè)量電壓，是一種具有較高靈敏度的測(cè)量方法。無(wú)差壓時(shí)，電橋兩臂平等。差壓信號(hào)加到4個(gè)陶瓷壓敏電阻上，壓敏電阻的阻值隨差壓而變化，引起電橋失衡。電橋失衡引起電流的變化，通過(guò)運(yùn)放LM2904進(jìn)行電流的放大在后面接ADC0834模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再傳輸至CPU進(jìn)行處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文在比較國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有微量注射泵存在的不足的基礎(chǔ)上，研究了傳感器在微量注射泵中的一些新的應(yīng)用。通過(guò)這些應(yīng)用，成功地提高了注射精度，降低了成本，其適用范圍廣及功能全面等特點(diǎn)使得市場(chǎng)前景十分廣泛。