恒定负压控制系统.docVIP

设计报告 设计题目：恒定负压控制系统 设 计 人： 姬永婕 专业年年级：仪器科学与技术2班  目 录 课题背景以及测控对象、任务； 1.1 课题背景 1.2测量控制对象 1.3任务 方案设计； 2.1闭环控制系统 2.2设计思路 传感器的选择； 软、硬件设计； 4.1硬件设计 4.2流程图 系统的调试方法和各项性能指标； 课题背景及测控对象、任务 课题背景 随着生物医学检测技术的发展，连续血糖监测对糖尿病诊治的重要意义越来越被人们所认识。微创血糖监测技术由于无痛苦、原理简单、可靠性好、可行性高等优点，逐渐成为适用于连续血糖监测的一类极具应用价值的血糖监测方法。基于组织液透皮抽取与分析的微创血糖监测技术是其中的一个重要分支。 组织液存在于组织间隙中，是血液与组织细胞间进行物质交换的媒介。组织液与血液中同一物质的含量之间有着密切的联系，对组织液的分析检测可以很大程度上反映出血液中相关量的情况。研究发现，组织液中葡萄糖水平与血糖水平具有高度相关性，通过检测组织液的葡萄糖浓度，可以充分反映血糖浓度的大小及变化。 基于组织液透皮抽取与分析的微创血糖检测技术的核心是如何将足量可测的组织液从皮肤表层抽取出来，因此本课题主要的任务是抽取组织液。 既然涉及到抽取组织液的问题，首先面临的就是负压——设计一个恒定负压控制系统。 测量控制对象：负压——真空气泵的负压值 任务：获得恒定的负压，在将组织液从体内提取至体外并送入检测仪器检测的环节中国，提供统一的驱动力，从而实现一套装置完成全部动作，动作过程之间连贯衔接。 方案设计 2.1 闭环控制系统 控制系统框图如下： 框图的说明： 1、A点是一个三通，结构如下图 2、B点 采集数据，采用的是数字气压传感器，通过其内部的转换，可以将传感器测得的气压值转换成相应的电压。 2,2 设计思路 在上图中的测量气体处，实际就是系统的调试部分，此处接上一个气压表，通过手动调泵，读取表值，使表的读数和单片机的显示部分的数据相同（图中省去了单片机的这部分框图），那么这个值也就是系统的一个预设值。 有了以上的基础，这个课题的设计思路就很明显了：将负气压值转换成电压信号，通过A/D转换器将数据送给单片机，单片机输送数据到显示器，这个数据与预测值进行比较，在不停的比较中获得稳定的电压。（实时采集电压） 传感器的选择 系统工作的电压不需要太高，在3V左右即可，且测量值为气压，考虑用40PC系列的数字气压传感器，通过查手册，各项参数的对比，最终采用40PC012V2A。下面给出它的各项技术指标。 40PC012V2A 软、硬件设计 4.1、硬件设计 40PC012V2A本身是一个功能非常强大的传感器，不用考虑它的硬件电路设计，在它内部已经集合好。系统的整体框图也非常简单易懂，在这里只需说一下滤波电路的设计。 f=50Hz，R=200,C=1Uf,其中R= R/2 4.2、流程图 系统总体流程图（无限循环） 调试流程图 系统的调试方法、达到的各项指标 调试方法在第二部分已经提到，三通的三端，一端接进气，一端接出气，另一端接传感器，从三通的结构上能看出来，每两端之间的角度是120度，这样能够保证在出气口用气压表测得的负压值和其余两端的负压是一样的。这样就可以在外部手动调真空气泵，读取气压表的读数，一直调节直到读数和单片机采到的数据一样为止。 根据抽取组织液的一些规定，达到的性能指标应该在—30KPa,考虑到各种环境因素的影响和系统误差，实际值应该是—29.5KPa到—30.5KPa。 单片机 真空气泵 40PC015V2A 滤波器（50Hz） A/D A B 接传感器 进气 测量气体 R R R C C 2CC 开始 初始化 采集A/D V3 ? 泵值 升 泵值 降 Y N 开始 初始化 采样A/D 送显示