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壓力變送器

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一種壓力變送器分區采集控制溫濕度的系統設計

一種壓力變送器分區采集控制溫濕度的系統設計

產品說明:摘 要 :適宜的溫濕度在手術操作中具有重要意義,壓力變送器因為工作地點不確定、環境復雜、氣候多變,在溫濕度控制方面難度更高。為更準確地實現壓力變送器的溫濕度控制,以分區采控、重點突出的理念,研究并設計了一種以 PIC24FJ64GA002 單片機為核心,基于無線 RS 485 總線及溫濕度一體化傳感器的溫濕度采集系統。各分區溫濕度傳感器將溫濕度等數據通過無線 485 模塊發送給主控單元,主控單元對接收的溫濕度數據進行分析,依據預設閾值向溫濕度控制設備發出相應控制信號,并發送顯示信息、報警信息給觸摸液晶顯示

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  • 產品說明

    摘 要 :適宜的溫濕度在手術操作中具有重要意義,壓力變送器因為工作地點不確定、環境復雜、氣候多變,在溫濕度控制方面難度更高。為更準確地實現壓力變送器的溫濕度控制,以分區采控、重點突出的理念,研究并設計了一種以 PIC24FJ64GA002 單片機為核心,基于無線 RS 485 總線及溫濕度一體化傳感器的溫濕度采集系統。各分區溫濕度傳感器將溫濕度等數據通過無線 485 模塊發送給主控單元,主控單元對接收的溫濕度數據進行分析,依據預設閾值向溫濕度控制設備發出相應控制信號,并發送顯示信息、報警信息給觸摸液晶顯示屏,以精準控制壓力變送器各分區的溫濕度,有效減少手術并發癥,有力提高手術的成功率。

    0 引 言
    壓力變送器具有快速機動性、功能多樣性等特點,被廣泛應用于軍隊作戰、應急救援、衛勤保障、安全消防等方面。壓力變送器特種車可以快速抵達傷病員位置,及時開展普外科、泌尿外科、肝膽胰外科、骨科、胸外科胸腔引流等早期緊急手術治療,為黃金救援期內展開救護爭取寶貴時間。

    壓力變送器內的手術環境溫濕度對手術的成功率具有至關重要的作用,手術室溫濕度必須控制在一定范圍內 :溫度在22 ~ 25 ℃ ;相對濕度為 45% ~ 60%RH。因為氣候、晝夜、季節、地點的不同,壓力變送器的環境溫濕度具有較大差異,壓力變送器內的溫濕度控制必須具有更好的實時性和控制性。本文采用 Microchip 16 bit 單片機 PIC24FJ64GA002,基于無線 RS 485 總線設計了一款用于壓力變送器的溫濕度控制系統,其主要特點是穩定可靠、通信實時、操作簡單。

    1 系統構建
    車載設備必須具備良好的抗干擾能力才能確保設備的穩定性。本系統采用 485 數據總線實現數據傳輸,保證通信穩定可靠傳輸。壓力變送器的溫濕度控制要求重點區域突出管理、數據精準度高、控制反應靈敏,以確保壓力變送器的溫濕度維持在合理范圍。

    本系統設計時充分考慮了溫濕度的高精度采集與實時控制,將方艙劃分為4個區域,分別為1#藥品儲存區、2#檢查區、3# 手術區、4# 辦公區,實行區域獨立采集,綜合控制。本系統主要由主控單元、溫濕度采集單元、觸摸液晶顯示器組成 ;主控單元主要實現溫濕度參數設置、溫濕度數據分析處理 ;顯示屏負責觸摸按鍵、界面顯示、報警提示 ;溫濕度采集單元由溫度傳感器、濕度傳感器及通信單元組成,實現溫濕度采集和數據上傳。

    主控單元主要負責通過無線 RS 485 總線實時采集溫濕度數據,并進行區域溫濕度分析,利用 RS 232 串行接口向液晶屏發送溫濕度信息 ;主控單元在超溫或超濕情況下向液晶屏發出報警信號,并向車載溫濕度控制設備發出控制指令,實現溫濕度控制 ;此外,主控單元還可實時接收觸摸顯示屏的按鍵信號,實現系統參數的設置。液晶顯示屏負責顯示區域溫濕度、報警指示和參數設置人機界面。溫濕度采集單元主要實現區域溫濕度的采集,并通過無線 RS 485 總線將數據上傳到主控單元,結構如圖 1 所示。
 
    2 硬件設計
    2.1 溫濕度傳感器
    本系統采用 SA-HT1 壁掛式溫濕度變送器實現溫濕度的采集。系統采用瑞士 SENSIRION 溫濕度傳感器,該傳感器具有長期穩定性好、全量程溫度補償、傳感器工作溫度范圍寬(-40 ~ 100 ℃)等優點。濕度量程為 0 ~ 100%RH,具有低漂移、響應速度快、安裝方便、性能穩定、抗干擾能力強、寬電壓供電、非線性修正、精度高、接線反向和過壓保護、限流保護適用現場、擁有 RS 485 通信接口等優點。

    2.2 主控電路
    本系統將 Microchip 16 位單片機 PIC24FJ64GA002 作為主芯片,其具有改進的哈佛架構,最高運行速度達 16 MIPS,具有 17×17 位單周期硬件乘法器,32 位 /16 位硬件除法器 ;具有豐富的外設端口,如 8 位并口,SPI,UART,外部中斷,PWM 輸出等。該系統中,利用主芯片的 2 個串口分別與顯示屏、溫濕度進行數據通信,實現溫濕度顯示、報警和溫濕度數據采集功能 ;將 8 個 I/O 管腳作為溫濕度控制設備的控制信號,分別控制 4 個區域的溫濕度,電路如圖 2所示。
 
    2.3 主控板供電電路
    系統采用 12 V 外部供電,經 AMS1117-3.3 直流電壓轉換芯片,輸出 3.3 V 電壓為主控板核心電路、串口電路供電,電路如圖 3 所示。
    2.4 無線 RS 485 通信電路
    HD-M805 是高速率低功耗高性能無線模塊(以下統稱模塊),模塊設計采用高效 ISM 頻段射頻 LoRa 擴頻芯片,提供了多個頻道可選擇。模塊可在線修改串口速率、發射功率、射頻速率等參數。HD-M805 模塊能夠透明傳輸數據,且模塊體積小,支持寬電壓運行 ;傳輸距離遠,可提供豐富便捷的軟件編程設置功能,應用領域廣泛。無線 RS 485 通信模塊如圖 4 所示。
    2.5 觸摸液晶顯示器
    DC80480F050_1011_0T 是一款 5.0 寸分辨率為 800×480的 F 系列電阻觸摸組態串口屏,工作電壓為 5 ~ 15 V,具有串口 TTL232 通信接口,采用 32 位處理器,支持 JPEG 圖片壓縮、MP3 音頻,存儲容量為 64 Mbit,支持 JPEG,PNG(半 透 / 全透)壓縮,支持任意大小圖片存儲,擁有按鈕、文本、下拉菜單、進度條、滑塊、儀表、動畫、二維碼、曲線、數據記錄、圓形進度條等組態控件,遵循工業級標準(ESD接觸 4 kV、空氣 8 kV、醫療 EMI 輻射 CLASS B 等級)。觸摸液晶顯示器如圖 5 所示。
 
    3 軟件設計
    當系統上電時,首先進行系統自檢,通過串口分別向顯示屏、溫濕度傳感器發送數據,根據返回的數據判斷各部件工作是否正常。若自檢未通過,則向顯示屏發送自檢錯誤信息,顯示屏顯示相應的提示信息 ;若通過自檢,則對 4 個區域的溫濕度進行巡檢,并判斷溫濕度是否正常,如果超過閾值,則向溫濕度設備發送相應的電平控制信號,并向顯示屏發送報警指令,顯示屏發出提示音,顯示預置畫面。軟件系統實時接收觸摸屏的觸摸按鍵信號,完成溫濕度閾值參數的設置。軟件流程如圖 6 所示。
 
    為實現對重點區域進行重點監護,采用溫濕度區域化管理方案對 4 個區域的溫濕度進行閾值設置,初始默認設置見表 1 所列。
 
    4 結 語
    本系統通過對方艙內的溫濕度進行分區采集與控制,確保溫濕度滿足手術的環境要求,實現了重點區域溫度的精準控制,提高了患者的舒適度,方便醫生更好發揮技術水平,減少細菌滋長,降低手術并發癥,大大提高手術的成功率。

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