傳感器技術及光電開關在微量注射泵中的應用

2 光電開關

在設計中，為了兼容多個廠家的注射器，我們專門考慮了測量注射器直徑的問題。最初是選用高精度的CCD光學傳感器，但是考慮到主要的功能為檢測注射器的直徑，而不同型號的注射器直徑具有階躍性的特點，為了降低成本，我們將其換成了光電接近開關。

光電開關是一種電量傳感器，它把發射端和接收端之間光的強弱變化轉化為電流的變化，即進行電信號→光信號→電信號的轉換，以此來達到探測的目的。由于光電開關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合得到應用。其工作原理如圖2所示。

在本系統中我們選用光電開關的型號為HY-301-05，當鎖定注射器的閥門被提起，分別提到不同高度時，通過對光電開光的遮攔而讀出注射器的直徑。

3 壓力傳感器

壓力傳感器是工業實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的壓電傳感器。目前，壓力傳感器的種類很多，有振動筒式、石英波登管式、壓阻式、應變片式等。本系統中采用的是電阻式壓力傳感器，其工作原理是將被測的非電量轉換成電阻值，通過測量此電阻值達到測量非電量的目的。傳統的電阻應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的傳感器，如圖3所示。

應變片用粘合劑粘貼在彈性敏感元件上，當彈性敏感元件受到外施壓力作用時，將產生應變，電阻應變片將它們轉換成電阻變化，再通過電橋電路及補償電路輸出電信號。

在產品中我們采用CZA-102的壓力傳感器，此傳感器的芯片具有精度高、漂移小、測試范圍大的特點，當注射器的針頭的阻力大于正常值時，壓力傳感器即可檢測到電壓信號的變化，然后經過放大，再經過模數轉換，轉換為數字信號。

圖4為壓力傳感器的應用電路圖，該電路采用的電橋構成測量電壓，是一種具有較高靈敏度的測量方法。無差壓時，電橋兩臂平等。差壓信號加到4個陶瓷壓敏電阻上，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，通過運放LM2904進行電流的放大在后面接ADC0834模數轉換芯片，把模擬信號轉化為數字信號，再傳輸至CPU進行處理。

4 結束語

本文在比較國內外現有微量注射泵存在的不足的基礎上，研究了傳感器在微量注射泵中的一些新的應用。通過這些應用，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使得市場前景十分廣泛。