【文章內(nèi)容簡介】 輸入光波長的選擇當使用光電傳感器時，要注意發(fā)射器與接收器的波長敏感范圍。與被測量無關的光信號很多，如果接收器可接收到范圍很寬的光線，那么無關的光線也很容易被接收到。影響測量精度。因此一定要選擇適合范圍的波長的光的傳感器，減少外界的影響。 頻率響應特性要想保持不失真的測量條件，就必須在允許頻率范圍內(nèi)，但在實際中，傳感器的響應必然會出現(xiàn)一定延遲的現(xiàn)象，由于液滴的下落是一個很慢的過程，于是延遲時間越短越好，這樣對于傳感器頻率要求就要很低。在動態(tài)測量期間，所需傳感器的頻率響應特性必須根據(jù)實際信號的情況來確定，防止產(chǎn)生太大的誤差。 穩(wěn)定性所謂穩(wěn)定性就是指傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力。除了傳感器結構本身影響穩(wěn)定性外，其主要的原因是使用環(huán)境。因此，最不容忽視的就是該傳感器要有較強的環(huán)境適應力。根據(jù)使用環(huán)境的具體情況，選取適當?shù)膫鞲衅?。本設計的使用環(huán)境非常好，所以穩(wěn)定性要求比較容易滿足。 精度精度是整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高就越貴，所以，只要能夠滿足測量系統(tǒng)精度要求的傳感器就可以。這樣就可以選擇一個適合的相對廉價的傳感器。 傳感器的選用在此次設計中，對于測量方法和傳感器的選用有很多種方法，在選擇傳感器時，根據(jù)對傳感器的各方面分析，選取了適合本設計的紅外傳感器。紅外傳感器的種類多種多樣。所以必須采用一個最佳方案[5]。根據(jù)本設計任務要求，需要設計一個成本低，操作簡單，適用性強，并且是不接觸式的液滴測量儀等。所以根據(jù)要求和各方面的考慮，決定用紅外對管實現(xiàn)該設計。隨著光敏三極管接收到不同強度的光，就會產(chǎn)生不同的電流，再進行整合成高低電平，通過輸出端輸出，是否有液滴滴落就可以根據(jù)高低電平來判斷，液體點滴速度就可以通過相鄰點滴時間間隔來確定。該方案操作簡單，成本低廉，電路簡單，穩(wěn)定性好，對無關光線的抗干擾能力強，因此采用紅外對管實現(xiàn)。 傳感器的幾何光學分析紅外發(fā)光二極管與光敏三極管有不同的安裝方法，對檢測結果就有不同的影響，所以必須對傳感器進行幾何光學分析。要想達到檢測輸液速度的目的，就必須有合理的安裝位置，否則就會導致檢測失敗。通過對紅外發(fā)光二極管與光敏三極管之間的中心線與下落液滴的相對位置分析，可以得出一個適合紅外發(fā)光二極管與光敏三極管檢測的位置。通過對大眾藥液的折射率的范圍分析。該系統(tǒng)主要由一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管構成。隨著光敏三極管接收到不同強度的光，就會產(chǎn)生不同的電流， 通過CD4093整合成高低電平進行輸出。 傳感器滴數(shù)檢測電路，由一對發(fā)射器、接收管的電路組成的傳感器滴數(shù)檢測電路，主要是由發(fā)光二極管和光敏三極管組成。當沒有液滴落下時，接收管可以接收到光線強度正常的光線。當有液滴落下時，紅外光會發(fā)生漫反射，液滴吸收光線并且會產(chǎn)生一定的散射作用，導致光線強度發(fā)生減弱變化。接收管接信號將其經(jīng)過整形，送到單片機的計數(shù)器T0，如此就能檢測到液滴的滴數(shù)[6]。 傳感器檢測電路4 發(fā)射器與接收器 紅外發(fā)光二極管首先根據(jù)紅外發(fā)光二極管的特性曲線，確定正常工作時二極管的正向電壓，以及發(fā)光波長和工作電流等[7]。，左圖是正向伏安特性曲線，而右圖是發(fā)射光譜特性曲線。通過左圖可以得出，當正向電壓小于1V時，正向電流約等于零，幾乎沒有變化；當正向電壓大于1V時，正向電流發(fā)生了很大的變化，隨著電壓的增大急劇增大。，紅外二極管可以正常工作。通過右圖曲線可以看出，，這將成為選擇光敏三極管的重要依據(jù)。 發(fā)光二極管特性曲線圖 光敏三極管如下圖所示，1腳為發(fā)射極，2腳為基極，3腳為集電極。光敏三極管由這三個引腳構成。外界環(huán)境對光敏三極管有著很大的影響。當周圍光線增強、溫度升高時，光電流也會隨之增強。從而可見，光線和溫度對光敏三極管有很大的影響。在設計過程中必須避免這樣的影響，不能由于環(huán)境而影響結果。5 電路參數(shù)的計算，當發(fā)射器與接收器之間沒有液滴滴下時，發(fā)射器發(fā)出的光可以正常的吧被接收器收到，這時輸出端會產(chǎn)生高電平信號。當發(fā)射器與接收器之間有液滴滴下時，發(fā)射器發(fā)出的光被液滴遮住，接收器不能接受到強烈的光信號，輸出端產(chǎn)生低電平信號。通過信號整形，將產(chǎn)生的高低電平信號送入單片機。 通過事先設定的程序算法計算出液體滴落的速度，實現(xiàn)滴速的檢測。，選取合適的紅外發(fā)光二極管，確定紅外發(fā)光二極管的正向壓降最大正向電流，于是根據(jù)電源電壓，就可以算出電阻,。 （）式中：：電源電壓 ：正向壓降( ) ：最大正向電流當選定適合的光敏三極管后，就可以知道三極管的發(fā)射和極集電極間的飽和電壓、集電極電流。 （） 式中：：電源電壓 ：光敏三極管集電極與發(fā)射極間的飽和電壓 ：光敏三極管集電極電流當選定合適的三極管9014后。 （）式中：：電源電壓 ：9014集電極與發(fā)射極間的飽和電壓 ：9014集電極電流通過選定合適的的三極管9014。 （）式中：：9014基極發(fā)射極飽和壓降 ：9014電流放大倍數(shù)額定值 ：9014集電極電流根據(jù)以上電路值計算，來設計傳感器檢測電路。6 單片機的選擇 現(xiàn)有主流單片機的概述單片機產(chǎn)品多種多樣，目前市場上多達70 多個系列，500多個品種其中。那些廠家定制的專用單片機、針對專門業(yè)務和專門市場的單片機品種還沒有包括在內(nèi)[8]。Intel公司在20世紀80年代初研制出了MCS 51系列單片機，并且很快就得到全世界的認同，廣泛的推廣應用。通過對Intel公司的MCS51系列和MCS51兼容的微控制器系列研究，ATMEL公司生產(chǎn)出了89系列單片機。最早由Intel公司推出的8051/31類單片機也是世界上用量最大的幾種單片機之一。在Intel公司將80C51對外開放后，將使用權通過專利互換將其出讓給世界上許多著名的生產(chǎn)商。一些公司發(fā)揮自身的優(yōu)勢，針對不同測控對象將其要求的外圍電路與80C51單片機進行兼容，如A/D、PWM、HSL/HSO、I2C、WDT、Flash ROM等，開發(fā)出功能多種多樣的的新品種。這樣80C51單片機就成為了眾多廠家所支持和發(fā)展的單片機，統(tǒng)稱為80C51系列單片機80C51在市場上成為8位單片機的主流，這已是客觀事實，實際上已成為了事實的標準MCU芯片。 單片機的選用本檢測儀對數(shù)據(jù)處理速度沒有很高的要求，則采用由美國ATMEL公司生產(chǎn)的8位AT89C51單片機即可。AT89C51內(nèi)含4kb的可擦只讀程序存儲器和128b的隨機存儲器，是由美國ATMEL公司生產(chǎn)的一種低電壓、高性能8位單片機。器件兼容MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)含有Flash存儲單元與通用8位中央處理器。 主要性能（1）與MCS51 微控制器產(chǎn)品系列兼容。 （2）4K字節(jié)可重擦寫FLASH閃速存儲器。 （3）1000字擦寫周期。（4）全靜態(tài)工作：0Hz至24MHz。（5）3