一种红外感应式出药颗粒计数装置的制作方法

1.本发明涉及红外检测技术领域，尤其涉及一种红外感应式出药颗粒计数装置。


背景技术：

2.随着计算机控制技术和物联网技术的飞速发展，自动出药器、智能药盒等自动服药系统如雨后春笋般蓬勃发展，但如何准确地统计出出药的数量，是摆在这些系统方案面前的难题。
3.现有的技术中，家用自动智慧药盒可以根据病人的当前状况，完成常见病症的自动配药，其配药的方式是采用吸附式方式进行配药和计数，即采用吸盘的形式从药罐中吸附药物，每次吸附一颗，统计吸附的次数。但是，这种出药方式有几个明显的弊端，弊端一：只能吸附比吸盘大的药片或比较大的胶囊类药物，对于直径小于2mm的小药片不能吸附；弊端二：吸盘吸附力有限，在吸附药品从药罐到取药盒的过程中，常常会出现药品掉落的现象，不利于服药和统计数量；弊端三：当药片较小的时候，可能会存在一次吸附多片的情况，破坏服药计划；弊端四：市场上常见的药物形状，可分为球状、大片状(中药)、小片状(西药)、胶囊等多种类，由于各类药物的尺寸大小不一，难以为吸附如此多种类的药物制定统一的模具或结构，致使难以研发出适用于多种不同形状药物的小型家用配药吸盘装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有吸附式取药计数方式存在的不足，提出了一种红外感应式出药颗粒计数装置。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种红外感应式出药颗粒计数装置，该计数装置由两组平行固定的红外模组实现，两组平行固定的红外模组的灯珠平行正对放置于下药口的内侧面；所有经过药筒下落的药品颗粒单个间断式经过该计数装置；每组红外模组由红外发射管和位于红外发射管两侧的红外接收管构成；通过检测药品经过红外模组时遮挡红外光线的变化，得到红外接收管的电平变化，再将微弱的电平变化通过电压比较器进行比较判断，根据电压比较器的判断结果得到精确的颗粒计数信息，从而有效识别药品数量。
6.进一步地，电压比较器连接红外接收管，微弱的电平变化通过电压比较器进行比较判断后，将电平的状态变化输入到控制器，控制器根据电平状态变化的次数进行计数。
7.进一步地，电压比较器的两个输入端电压差别大于设定阈值时，输出状态会从一种状态可靠地转换到另一种状态，每次的状态变化作为一次计数。
8.进一步地，电压比较器采用具有四路差动比较器电路的数字逻辑集成电路芯片lm339。
9.进一步地，红外发射管和红外接收管的灯珠与结构件相齐平。
10.进一步地，两组相对的红外模组之间的距离保持在27mm
‑
42mm。
11.进一步地，该计数装置安装在智能药盒中，智能药盒还包括可以单颗出药的药筒、
位于药筒下方的落药漏斗和控制药筒单颗出药的电机；两组红外模组平行相对固定在落药漏斗两侧的上方，经药筒出药的药品颗粒能够经过两组红外模组正对的空间。
12.进一步地，药品颗粒装在药筒中，当智能药盒接收到出药指令时，电机转动轴带动药筒转动，药品经过药筒出药口垂直下落，下落的药品颗粒单个间断式经过该计数装置，通过落药漏斗落到取药盒。
13.进一步地，落药漏斗单侧的所有红外发射管和红外接收管的灯珠焊接在一个电路板上，智能药盒的落药漏斗两个内侧面各设置一个电路板，且每组红外模组平行正对。
14.与现有的技术相比，本发明具有的有益效果是：本发明采用收发收对射式方案，通过红外收发管将药品通过该装置时遮挡红外光线产生的变化转化为红外接收管中电平的变化，检测的结果体现着红外光线的本质特征；由于检测的是电平的变化，因此检测手段变得简单、成熟、可靠，工程安装要求降低；实际生产过程中，两组红外模组的固定位置可以通过对壳体一次性开模来实现，降低产品的生产成本；由于每组红外模组的红外收发管按照收
‑
发
‑
收的组合方式紧密排列，能够对更小尺寸的药品进行有效地检测与识别，这是吸附式计数技术所不能实现的。
附图说明
15.图1是红外感应式出药颗粒计数装置结构安装示意图；
16.图2是红外感应式出药颗粒计数装置结构示意图(俯视图)；
17.图3是红外感应式出药颗粒计数装置结构示意图(剖视图)；
18.图4是红外感应式出药颗粒计数装置与传统红外对射式装置对比图；
19.图5是红外感应式出药颗粒计数装置原理图；
20.图中：红外模组1、红外发射管101、红外接收管102、药筒2、落药漏斗3、电机4、结构件5、出药口6、电路板7、药品8、落药区间9、识别盲区10。
具体实施方式
21.下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
22.本发明提供的一种红外感应式出药颗粒计数装置，该装置由两组平行固定的红外模组1实现，两组平行固定的红外模组1的灯珠平行正对放置于下药口的内侧面；所有经过药筒2下落的药品颗粒都会单个间断式经过该装置；每组红外模组1由红外发射管101和位于红外发射管101两侧的红外接收管102构成。通过检测药品经过红外模组1时遮挡红外光线的变化，得到红外接收管102的电平变化，再将微弱的电平变化通过电压比较器进行比较判断，根据电压比较器的判断结果得到精确的颗粒计数信息，从而有效识别药品数量。
23.进一步地，电压比较器连接红外接收管102，微弱的电平变化通过电压比较器进行比较判断后，将电平的状态变化输入到控制器，控制器根据电平状态变化的次数进行计数。电压比较器的原理为：当电压比较器的两个输入端电压差别大于设定阈值时(例如设置为10mv)，输出状态会从一种状态可靠地转换到另一种状态，每次的状态变化作为一次计数。控制器可以采用高精度单片机stm32f103c8t6。
24.红外发射管101和红外接收管102的灯珠与结构件5相齐平时，同样能够达到较高的计数精度。
25.如图1
‑
3所示，本发明计数装置安装在智能药盒中，智能药盒还包括可以单颗出药的药筒2、位于药筒下方的落药漏斗3和控制药筒单颗出药的电机4。两组红外模组1平行相对固定在落药漏斗3两侧的上方，经药筒2出药的药品颗粒能够经过两组红外模组1正对的空间。智能药盒可以设置多个药筒2，每个药筒2具有相配合的计数装置。
26.药品8装在药筒2中，当智能药盒接收到出药指令时，电机转动轴会带动药筒2转动，药品8经过药筒出药口垂直下落，下落的药品颗粒都会单个间断式经过该计数装置，然后通过落药漏斗3的出药口6落到取药盒里。
27.如图3所示，落药漏斗3单侧的所有红外发射管101和红外接收管102的灯珠焊接在一个电路板7上，智能药盒的落药漏斗3两个内侧面各设置一个电路板7，且每组红外模组1平行正对。
28.如图4所示，传统的红外对射式装置，采用的是收发对射的模式，常见于通道闸机、门禁等大型设备上，用来识别人体或者货物等体积稍大的物体。如果本装置采用传统的红外对射式计数方案，如图4左侧所示，通常的检测环境中，会存在大量的自然光、日光灯等产生红外干扰的光线，为了避免红外之间相互干扰，需要把灯珠向后收缩一定距离(通常至少要收缩1.5mm)，但尽管如此也不能保证相邻红外之间不会被干扰。此外该方案相邻两个收发对管之间会在落药区间9形成识别盲区10，造成药品8从识别盲区10下落时，识别不到的现象。即便把两个收发管之间的结构件压缩也不能完全消除识别盲区。在实际生产过程中，两个红外对管之间的结构件至少要1mm才能兼顾结构稳定性及遮光性，而厚度在1mm的药品种类却很多，故该方案因为存在识别盲区变得不再可行。如图4右侧所示为本发明收发收对射式方案，位于一侧中间的红外发射管101所发射的红外光线，位于另一侧的左右两个红外接收管102都可以接收到，只要当药品8垂直下落的时候通过该计数装置，都会引起红外接收管102的电平变化，该计数装置在落药区间9内不存在识别盲区10，即便药品的厚度低于1mm时也能够准确识别。将红外发射管101和红外接收管102的灯珠布设成与结构件齐平时，即便存在外部红外干扰光，也不会明显地影响本计数装置的计数精度。
29.如图5所示，以两组平行固定的红外模组为例，其中所标注的i1和i2为红外发射管，i1和i2工作状态下为持续发射状态；r3、r4、r5、r6为红外接收管，工作状态下可以持续接收到i1和i2所发射的红外光线；s7、s8为阻挡红外光线的结构件，材质为黑色不透光材料；s7、s8与红外收发管的灯珠齐平，这样既可以挡住相邻收发管之间的光线，又能防止一直感应造成误报，也可以有更大的角度接收对向的红外光线。两组相对的红外模组之间的距离保持在27mm
‑
42mm，实测过程中，如果间距超过42mm会造成红外对管感应到的光线变得微弱，药品下落时产生的电平变化也很微弱，不能准确计数；如果间距小于27mm，两侧的药筒间距过窄，厚度较大的药片或者胶囊类的药品下落空间不够。l9为红外发射管i2照射的区域，l10为红外发射管i1照射的区域。所有经过药筒下落的药品颗粒都会单个间断式经过该计数装置。当药品颗粒t11下落经过l9、l10的空间时，会遮挡住i1和i2所发射的红外光线，引起红外接收管r4、r5的电平变化，造成红外接收管r5接收不到红外光线，红外接收管r4只接收到很微弱的光线；红外接收管接收红外光线产生的变化将转化为红外接收管电平的变化。
30.红外接收管采用pt204
‑
6b
‑
27红外接收管时，红外接收管r5的电平变化能够达到0.44v，电压比较器的设定阈值通常设为一较小电压值，例如设置为10mv，有药品经过时的
红外接收管的电平变化将远大于电压比较器的设定阈值。
31.基于电压比较器的红外感应式出药颗粒检测，每个电压比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“v
t+”表示，另一个称为反相输入端，用“v
t
‑”表示。比较两个输入端电压时，任意一个输入端加一个固定电压作为参考电压(也称为门限电平v
h
，它可选择电压比较器输入共模范围的任何一点)，另一个输入端加一个待比较的信号电压。当“v
t+”端电压高于“v
t
‑”端时，相当于输出端开路，此时电压比较器输出为高电平；当“v
t
‑”端电压高于“v
t+”端时，相当于输出端接低电位，电压比较器输出为低电平。两个输入端电压差别大于电压比较器的设定阈值时，就能够确保输出端的输出状态从一种状态可靠地转换到另一种状态。
32.电压比较器可以采用具有四路差动比较器电路的数字逻辑集成电路芯片lm339，lm339类似于增益不可调的运算放大器，把lm339用在本装置作为弱信号检测是非常理想的。
33.当药品下落时，阻挡红外光线，引起红外接收管r4、r5电平变化，这个电平变化量作为输入信号传递到lm339中，此时控制器只要检测出lm339所输出电平转换的状态，就可以判断药品颗粒是否从该计数装置通过，从而得到通过该装置药品颗粒的数量。
34.本发明提供了一种红外感应式出药颗粒计数装置，通过检测红外收发管的光线变化，得到装置中电平的相对变化，检测手段简单、成熟、可靠，工程安装要求降低；每组红外模组的红外收发管按照收
‑
发
‑
收的组合方式紧密排列，能够对更小尺寸的药品进行有效地检测与识别。
35.本发明描述的一种红外感应式出药颗粒计数装置，所述的细节仅仅为较佳的实施方式，但并非仅仅局限于此，其实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何基于本发明原理下所作的改变、修饰、组合、简化，均视为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。