一种输液泵流量检测系统及方法与流程

1.本发明涉及输液泵技术领域，尤其涉及一种输液泵流量检测系统及方法。


背景技术：

2.输液泵通常是机械或电子的控制装置，它通过作用于输液导管达到控制输液速度的目的。常用于需要严格控制输液量和药量的情况，如在应用升压药物，抗心律失常药物，婴幼儿静脉输液或静脉麻醉时。输液泵在进行输液过程中，可能由于电磁干扰或其他异常情况的，导致步进电机错误的发生反转或者转动方向偏离预期，同时，当步进电机转动异常时，可能导致步进电机转速异常，导致输液泵输液容量可能出现过流或欠流，影响输液泵的正常使用。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种输液泵流量检测系统及方法。
4.本发明提供如下技术方案：
5.第一方面，本技术提供了一种输液泵流量检测系统，包括：
6.步进电机和信号处理装置，所述信号处理装置包括：数据采集模块、正反转监测模块和流量检测模块，所述步进电机上设有齿轮，所述齿轮上设有磁性部件，所述数据采集模块与所述磁性部件相对且平行设置，所述数据采集模块包括多个霍尔传感器；所述数据采集模块连接所述正反转监测模块，所述正反转监测模块连接所述流量检测模块；
7.所述步进电机转动时带动所述齿轮转动，所述齿轮转动时带动所述磁性部件转动，所述磁性部件转动时依次经过每个所述霍尔传感器；
8.当所述磁性部件转动到与每个所述霍尔传感器对应的位置时，各所述霍尔传感器，用于采集所述磁性部件当前的磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号后发送到所述正反转监测模块；
9.所述正反转监测模块，用于根据每个所述传感器采集的检测脉冲信号与理论脉冲信号之间的差值，判断所述步进电机是否为正向转动；若所述差值小于零，则输出步进电机正向转动信号，并将所述采集的检测脉冲信号发送到所述流量检测模块；
10.所述流量检测模块，用于判断各所述检测脉冲信号是否小于预设脉冲信号阈值，若所述检测脉冲信号小于所述预设脉冲信号阈值，则输出流量正常信号。
11.一种实施方式中，所述霍尔传感器的数量大于或等于两个，每个所述霍尔传感器的位置均不相同。
12.一种实施方式中，所述霍尔传感器包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器。
13.一种实施方式中，所述磁性部件从与所述第一霍尔传感器对应的第一位置转动到与所述第二霍尔传感器对应的第二位置时，所述第二霍尔传感器采集所述磁性部件的第一检测脉冲信号；
14.所述磁性部件从所述第二位置转动到所述第一位置时，所述第一霍尔传感器采集所述磁性部件的第二检测脉冲信号。
15.一种实施方式中，所述第二位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：
[0016][0017]
其中，y为第二位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。
[0018]
一种实施方式中，所述第一位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：
[0019][0020]
其中，y为第一位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。
[0021]
第二方面，本技术还提供了一种输液泵流量检测方法，应用于第一方面所述的输液泵流量检测系统，包括：
[0022]
所述步进电机转动时带动所述齿轮转动，所述齿轮转动时带动所述磁性部件转动，所述磁性部件转动时依次经过每个所述霍尔传感器；
[0023]
当所述磁性部件转动到与每个所述霍尔传感器对应的位置时，各所述霍尔传感器采集所述磁性部件当前的磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号后发送到所述正反转监测模块；
[0024]
所述正反转监测模块根据每个所述传感器采集的检测脉冲信号与理论脉冲信号之间的差值，判断所述步进电机是否为正向转动；若所述差值小于零，则输出步进电机正向转动信号，并将所述采集的检测脉冲信号发送到所述流量检测模块；
[0025]
所述流量检测模块判断各所述检测脉冲信号是否小于预设脉冲信号阈值，若所述检测脉冲信号小于所述预设脉冲信号阈值，则输出流量正常信号。
[0026]
一种实施方式中，所述霍尔传感器包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述当所述磁性部件转动到与每个所述霍尔传感器对应的位置时，各所述霍尔传感器采集所述磁性部件的当前磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号，包括：
[0027]
所述磁性部件从与所述第一霍尔传感器对应的第一位置转动到与所述第二霍尔传感器对应的第二位置时，所述第二霍尔传感器采集所述磁性部件的第一检测脉冲信号；
[0028]
所述磁性部件从所述第二位置转动到所述第一位置时，所述第一霍尔传感器采集所述磁性部件的第二检测脉冲信号。
[0029]
一种实施方式中，所述第二位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：
[0030][0031]
其中，y为第二位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。
[0032]
一种实施方式中，所述第一位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：
[0033][0034]
其中，y为第一位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感
器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。
[0035]
本发明的实施例具有如下有益效果：
[0036]
本发明提供的输液泵流量检测系统可以利用一套设备，同时监控输液泵的转动方向是否为正向转动，以及输液泵的流量是否正常。
[0037]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0039]
图1示出了一种输液泵流量检测系统的框架结构示意图；
[0040]
图2示出了一种步进电机的结构示意图；
[0041]
图3示出了一种霍尔传感器位置设置示意图。
[0042]
主要元件符号说明：
[0043]
10、输液泵流量检测系统；101、步进电机；102、信号处理装置；1011、齿轮；1012、磁性部件；1021、数据采集模块；1022、正反转监测模块；1023、流量检测模块；10211、霍尔传感器。
具体实施方式
[0044]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0045]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0046]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0047]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0048]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0049]
实施例1
[0050]
参见图1，图1为本实施例提供的一种输液泵流量检测系统10，以下简称为检测系统10，该检测系统10可以用于输液泵或注射泵。
[0051]
该检测系统10包括：步进电机101和信号处理装置102，所述信号处理装置102包括：数据采集模块1021、正反转监测模块1022和流量检测模块1023，所述步进电机101上设有齿轮1011，所述齿轮1011上设有磁性部件1012，所述数据采集模块1021与所述磁性部件1012相对且平行设置，所述数据采集模块1021包括多个霍尔传感器10211；所述数据采集模块1021连接所述正反转监测模块1022，所述正反转监测模块1022连接所述流量检测模块1023。
[0052]
一种实施方式中，所述步进电机101转动时带动所述齿轮1011转动，所述齿轮1011转动时带动所述磁性部件1012转动，所述磁性部件1012转动时依次经过每个所述霍尔传感器10211。
[0053]
参见图2，磁性部件1012可以为磁铁，磁性部件1012所在的齿轮1011平面与霍尔传感器10211所在的数据采集模块1021的平面平行且相对设置，以便于信号的采集。
[0054]
当步进电机101工作转动时，带动所述齿轮1011转动，其中，齿轮1011可以连接在步进电机101的转动轴上，所述齿轮1011转动时带动所述磁性部件1012转动，所述磁性部件1012转动时依次经过每个所述霍尔传感器10211。
[0055]
一种实施方式中，当所述磁性部件1012转动到与每个所述霍尔传感器10211对应的位置时，各所述霍尔传感器10211，用于采集所述磁性部件1012当前的磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号后发送到所述正反转监测模块1022。
[0056]
参见图3，霍尔传感器10211的数量大于或等于两个，可设置两个霍尔传感器10211，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，如图3所示，第一霍尔传感器所在的位置为a点，第二霍尔传感器所在的位置为b点，第一霍尔传感器和第二霍尔传感器之间的夹角为90度。
[0057]
步进电机101旋转一周为360度，根据步进电机的原理，设定360度的总脉冲数为s，当磁性部件1012转动到第一霍尔传感器所在的a点时，第一霍尔传感器采集磁性部件1012当前的脉冲数xa，当磁性部件1012从a点转动到b点时，第二霍尔传感器采集磁性部件1012当前的脉冲数x
ab
，当磁性部件1012从b点转动到a点时，第一霍尔传感器采集磁性部件1012当前的脉冲数x
ba
。
[0058]
一种实施方式中，所述正反转监测模块1022，用于根据每个所述霍尔传感器10211采集的检测脉冲信号与理论脉冲信号之间的差值，判断所述步进电机是否为正向转动；若所述差值小于零，则输出步进电机正向转动信号，并将所述采集的检测脉冲信号发送到所述流量检测模块；
[0059]
其中，信号处理装置102可以包括单片机等信号处理器，用于进行信号处理。
[0060]
总脉冲数s＝x
ab
+x
ba
。
[0061]
理论脉冲数量为：
[0062][0063]
其中，y为第一位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。
[0064]
当磁性部件1012从a点转动到b点时，由于a点和b点之间的夹角为90度，因此，b点的理论脉冲数量应该为：
[0065][0066]
因此，当磁性部件1012从b点继续转动返回到a点时，此时a点的理论脉冲数量应该为：
[0067][0068]
然后根据b点采集的当前脉冲数x
ab
和b点的理论脉冲数量y
ab
的差值是否大于零，或者根据a点采集的当前脉冲数x
ba
和a点的理论脉冲数量y
ba
的差值是否大于等于零，即可判断步进电机是否反转。如果差值小于零，则说明步进电机为正转，则输出步进电机正向转动信号，并将采集的检测脉冲信号发送到所述流量检测模块，继续监测输液泵的流量是否正常。
[0069]
一种实施方式中，所述流量检测模块，用于判断各所述检测脉冲信号是否小于预设脉冲信号阈值，若所述检测脉冲信号小于所述预设脉冲信号阈值，则输出流量正常信号。
[0070]
假设电机正反转检测模块检测到电机正转，并且运行数据采集模块记录到点数信息为a点到b点的脉冲数为y
ab
的50％，并且电机检测到当前为正转。假定a点到b的脉冲数应该y
ab
的60％，才能认定电机转动的位置符合预期，输出流量正常信号。否则，可以认定电机因为异常脉冲导致偏转的位置不满足需要，出现了过流或欠流的情况。
[0071]
实施例2
[0072]
本技术还提供了一种输液泵流量检测方法，应用于如实施例1所述的输液泵流量检测系统，包括：
[0073]
所述步进电机转动时带动所述齿轮转动，所述齿轮转动时带动所述磁性部件转动，所述磁性部件转动时依次经过每个所述霍尔传感器；
[0074]
当所述磁性部件转动到与每个所述霍尔传感器对应的位置时，各所述霍尔传感器采集所述磁性部件当前的磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号后发送到所述正反转监测模块；
[0075]
所述正反转监测模块根据每个所述霍尔传感器采集的检测脉冲信号与理论脉冲信号之间的差值，判断所述步进电机是否为正向转动；若所述差值小于零，则输出步进电机正向转动信号，并将所述采集的检测脉冲信号发送到所述流量检测模块；
[0076]
所述流量检测模块判断各所述检测脉冲信号是否小于预设脉冲信号阈值，若所述检测脉冲信号小于所述预设脉冲信号阈值，则输出流量正常信号。
[0077]
在一实施方式中，所述霍尔传感器包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述当所述磁性部件转动到与每个所述霍尔传感器对应的位置时，各所述霍尔传感器采集所述磁性部件的当前磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号，包括：
[0078]
所述磁性部件从与所述第一霍尔传感器对应的第一位置转动到与所述第二霍尔
传感器对应的第二位置时，所述第二霍尔传感器采集所述磁性部件的第一检测脉冲信号；
[0079]
所述磁性部件从所述第二位置转动到所述第一位置时，所述第一霍尔传感器采集所述磁性部件的第二检测脉冲信号。
[0080]
在一实施方式中，所述第二位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：
[0081][0082]
其中，y为第二位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。
[0083]
在一实施方式中，所述第一位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：
[0084][0085]
其中，y为第一位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。
[0086]
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
[0087]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0088]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种输液泵流量检测系统，其特征在于，包括：步进电机和信号处理装置，所述信号处理装置包括：数据采集模块、正反转监测模块和流量检测模块，所述步进电机上设有齿轮，所述齿轮上设有磁性部件，所述数据采集模块与所述磁性部件相对且平行设置，所述数据采集模块包括多个霍尔传感器；所述数据采集模块连接所述正反转监测模块，所述正反转监测模块连接所述流量检测模块；所述步进电机转动时带动所述齿轮转动，所述齿轮转动时带动所述磁性部件转动，所述磁性部件转动时依次经过每个所述霍尔传感器；当所述磁性部件转动到与每个所述霍尔传感器对应的位置时，各所述霍尔传感器，用于采集所述磁性部件当前的磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号后发送到所述正反转监测模块；所述正反转监测模块，用于根据每个所述霍尔传感器采集的检测脉冲信号与理论脉冲信号之间的差值，判断所述步进电机是否为正向转动；若所述差值小于零，则输出步进电机正向转动信号，并将所述采集的检测脉冲信号发送到所述流量检测模块；所述流量检测模块，用于判断各所述检测脉冲信号是否小于预设脉冲信号阈值，若所述检测脉冲信号小于所述预设脉冲信号阈值，则输出流量正常信号。2.根据权利要求1所述的输液泵流量检测系统，其特征在于，所述霍尔传感器的数量大于或等于两个，每个所述霍尔传感器的位置均不相同。3.根据权利要求1所述的输液泵流量检测系统，其特征在于，所述霍尔传感器包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器。4.根据权利要求3所述的输液泵流量检测系统，其特征在于，所述磁性部件从与所述第一霍尔传感器对应的第一位置转动到与所述第二霍尔传感器对应的第二位置时，所述第二霍尔传感器采集所述磁性部件的第一检测脉冲信号；所述磁性部件从所述第二位置转动到所述第一位置时，所述第一霍尔传感器采集所述磁性部件的第二检测脉冲信号。5.根据权利要求4所述的输液泵流量检测系统，其特征在于，所述第二位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：其中，y为第二位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。6.根据权利要求4所述的输液泵流量检测系统，其特征在于，所述第一位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：其中，y为第一位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。7.一种输液泵流量检测方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的输液泵流量检测系统，其特征在于，包括：所述步进电机转动时带动所述齿轮转动，所述齿轮转动时带动所述磁性部件转动，所
述磁性部件转动时依次经过每个所述霍尔传感器；当所述磁性部件转动到与每个所述霍尔传感器对应的位置时，各所述霍尔传感器采集所述磁性部件当前的磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号后发送到所述正反转监测模块；所述正反转监测模块根据每个所述霍尔传感器采集的检测脉冲信号与理论脉冲信号之间的差值，判断所述步进电机是否为正向转动；若所述差值小于零，则输出步进电机正向转动信号，并将所述采集的检测脉冲信号发送到所述流量检测模块；所述流量检测模块判断各所述检测脉冲信号是否小于预设脉冲信号阈值，若所述检测脉冲信号小于所述预设脉冲信号阈值，则输出流量正常信号。8.根据权利要求7所述的输液泵流量检测方法，其特征在于，所述霍尔传感器包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述当所述磁性部件转动到与每个所述霍尔传感器对应的位置时，各所述霍尔传感器采集所述磁性部件的当前磁信号，并将所述磁信号转换成脉冲信号，包括：所述磁性部件从与所述第一霍尔传感器对应的第一位置转动到与所述第二霍尔传感器对应的第二位置时，所述第二霍尔传感器采集所述磁性部件的第一检测脉冲信号；所述磁性部件从所述第二位置转动到所述第一位置时，所述第一霍尔传感器采集所述磁性部件的第二检测脉冲信号。9.根据权利要求8所述的输液泵流量检测方法，其特征在于，所述第二位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：其中，y为第二位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。10.根据权利要求8所述的输液泵流量检测方法，其特征在于，所述第一位置对应的所述理论脉冲信号的计算公式为：其中，y为第一位置对应的理论脉冲信号，s为总脉冲信号，α为所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间的夹角，360为所述步进电机旋转一周的角度。

技术总结
本发明提供一种输液泵流量检测系统及方法，该系统包括：步进电机和信号处理装置，所述信号处理装置包括：数据采集模块、正反转监测模块和流量检测模块，所述步进电机上设有齿轮，所述齿轮上设有磁性部件，所述数据采集模块与所述磁性部件相对且平行设置，所述数据采集模块包括多个霍尔传感器；所述数据采集模块连接所述正反转监测模块，所述正反转监测模块连接所述流量检测模块。本发明可以利用一套设备，同时监控输液泵的转动方向是否为正向转动，以及输液泵的流量是否正常。以及输液泵的流量是否正常。以及输液泵的流量是否正常。


技术研发人员：陈超 陈杰 廖金凤
受保护的技术使用者：湖南比扬医疗科技有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/25