专利名称：基于单片机的智能取药柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机电设备，特别是一种基于单片机的智能取药柜。
背景技术：
目前，医院、药房的取药环节需要大量的人员投入，并且需要对取药人员进行较长时间的相关培训。现有取药方式不仅提高了运营成本，也不利于低碳节能，同时培训水平及业务熟练程度的不一致也将导致患者在取药环节花费大量时间。在自动取药设备领域，国外发达国家的自动取药设备已形成产业规模，使用范围覆盖医院、药房以及个人家庭使用，可以满足多种用途综合使用需求。但其设备复杂，价格昂贵，难以在国内推广。国内方面自动取药设备相关资料较少，设备多采用重力型取药，通过机械结构区分药品区域，利用药品重力实现取药工作。国内设备普遍体积庞大，综合成本高昂，目前在国内也没有得到广泛使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种实用高效的基于单片机的智能取药柜。本实用新型的目的是通过如下途径实现的:一种基于单片机的智能取药柜，它由上位机系统、控制电路及机械执行机构三部分构成，所述的上位机系统通过控制电路中的通信模块与MCU连接，MCU连接控制驱动电路，驱动电路连接机械执行机构中的电机；所述的MCU外接运行监测模块，该运行监测模块包括测速传感器、初始层位置传感器及光电层数传感器；所述的机械执行机构由电机及药柜执行机构构成，所述的药柜执行机构安装在外壳内，药柜执行机构中的回转体安装在传动轴上并由电机通过传动机构驱动，回转体上安装有若干个药品存放吊篮，该药品存放吊篮位置与外壳两侧设置的取药口及存药口对应。作为方案的进一步优化，所述`的MCU连接控制与药柜执行机构连接的取药开
关及存药口。作为方案的进一步优化，所述的MCU外接遥控模块，该模块由遥控器发射装置及遥控器接收装置构成。作为方案的进一步优化，所述的测速传感器装于传动轴端部；所述的光电层数传感器及初始层位置传感器设于回转体两端幅板的一侧。作为方案的进一步优化，所述的MCU通过驱动电路中的光耦及电机驱动电路连接电机，所述的MCU与电机之间连接有AD转换电路。作为方案的进一步优化，所述的电机外壳设有温度传感器，该温度传感器连接控制电机后方的冷却风扇。作为方案的进一步优化，所述的外壳外侧设置有连接控制电机的急停开关。作为方案的进一步优化，所述的通信模块由CAN发送模块及CAN收发驱动芯片连接构成。[0013]作为方案的进一步优化，所述的药柜执行机构安装于底板上，底板两侧设有导轨，外壳滑动安装于该导轨上。作为方案的进一步优化，所述的运行监测模块还包括光幕传感器，该光幕传感器安装于存药口上方。本实用新型基于单片机的智能取药柜可以在操作人员的操作下完成药品入库数据管理和智能取药功能，极大地降低人力成本，实现资源利用率的最大化。它具有以下优点:1.非重力式取药，避免了在传统重力式取药过程中可能出现的药品掉落损坏问题；2.回转体结构能够使取药柜不受空间限制，便于利用房间竖向空间；3.模块系统化设计，便于维修维护人员针对运行中出现的问题快速解决；4.操作界面友好简洁，操作人员易于进行学习操作，极大的节省了培训成本。它具有以下功能及特点:①通过CAN通信，可以无障碍实现远程操纵取药功能；②通过上位机界面的相关选项可以直观了解药品存储系统中的药品数量、使用频率及有效期；③上位机界面提供了完整的运行监控界面，使系统运行状态始终处于可视条件下；④上位机通过CAN通信向MCU提供最短取药路径指令，并通过不同转速保证取药时间相对一致；⑤完整的运行控制系统，提供遥控器及多种指示灯，使操作者能够全方位控制取药柜；⑥包括温度传感器、急停开关及光幕传感器在内的运行检测保证系统及人身运行安全；⑦人性化的操作界面。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明:
图1为本实用新型系统方框示意图；图2为本实用新型机械执行机构总体结构示意图；图3为本实用新型机械执行机构局部结构示意图；图中，1.取药口、2.取药指示灯、3.外壳、4.回转体、5.后端支撑轴承、6.后端上支板、7.后端下支板、8.药品存放吊篮、9.光电层数传感器、10.前端支撑下板、11.前端支撑中板、12.板间支撑件、13.电机、14.前端支撑上板、15.测速传感器、16.前端支撑轴承、17.链传动系统、18.传动轴、19.电机支座、20.底板、21.初始层位置传感器、22.测速传感器支座、23.导轨、24.幅板、25.急停开关、26.温度传感器、27.存药口、28.光幕传感器、29.冷却风扇、30.控制电路、31.上位机系统、32.机械执行机构、33.MCU、34.通信模块、35.遥控模块、36.运行监测模块、37.驱动电路、38.遥控器发射装置、39.遥控器接收装置、40.CAN发送模块、41.CAN收发驱动芯片、42.取药开关、43.药柜执行机构、45.光耦、46.电机驱动电路、47.AD转换电路。
具体实施方式
如
图1、图2、图3所示，本实用新型基于单片机的智能取药柜，它由上位机系统31、控制电路30及机械执行机构32三部分构成。所述的上位机系统31是一台安装有软件数据库的计算机主机，该数据库包括药品储存、药品出入库信息，并可以在药品入库时针对药品的使用有效期进行数据输入，实现药品的有效期监控，从根源避免药品由于使用频率不一致引起的过期现象，进而全面实现药品信息管理的数字化，便于统计并针对药品使用情况进行完善。在工作过程中，操作人员通过操纵上位机系统31进行取药工作，同时在上位机系统31操作界面可以看到通过通信模块34的CAN通信传输反馈的整体结构运转状态，便于及时对出现的各种问题进行处理。同时，特有的调试模式可以在上位机系统31出现故障时单独利用遥控模块35对智能取药柜进行操作，使药柜具有更大的操作灵活性和抗外界干扰能力。所述的上位机系统31通过控制电路30中的通信模块34与MCU33连接，MCU33连接控制驱动电路37，驱动电路37连接机械执行机构32中的电机13，驱动电路37中驱动电机13的芯片采用的是英飞凌公司的TLE7209-2R芯片，使得本装置相比较于普通芯片的IO反馈，可以通过SPI总线的方式获取电机运行的更为详细的状态信息(便于对出现的诸如短路、断路、驱动过温等异常状态进行反馈)。所述的通信模块34由CAN发送模块40及CAN收发驱动芯片41连接构成，能够提供CAN控制器与物理总线之间的接口以及对CAN总线的差动发送和接收功能。CAN收发驱动芯片41使用的是飞利浦公司的TJA1050芯片，该芯片通过TJA1050芯片，可以提高MCU接口 CAN通信驱动能力。所述的MCU33连接控制与药柜执行机构43连接的取药开关42及存药口 27。MCU33外接遥控模块35，该模块由遥控器发射装置38及遥控器接收装置39构成。所述的MCU33通过驱动电路37中的光耦45及电机驱动电路46连接电机13，所述的MCU33与电机13之间连接有AD转换电路47，用来进行温度模拟量采集及转换工作。所述的机械执行机构32由电机13及药柜执行机构43构成，所述的药柜执行机构43安装在外壳3内，固定于底板20上,底板20两侧设有导轨23,夕卜壳3滑动安装于该导轨23上，外壳3能够通过导轨23进行导轨轴向运动，便于对机械执行机构32进行系统维护、调试。药柜执行机构43安装在硬件支撑结构上，支撑结构起到系统支撑、固定作用，能够保持系统稳定可靠运行。该硬件支撑结构由后端下支板7与后端上支板6及板间支撑件12共同组成取药系统后端支撑结构，与由前端支撑下板10、前端支撑上板14及板间支撑件12组成的前端支撑结构一起构成。在前端支撑结构及后端支撑结构上方通过螺栓分别与前端支撑轴承16及后端支撑轴承5连接，传动轴18通过支撑轴承集成的止动螺钉与轴承保持相对固定，在保证转动同时保证不出现轴向相对运动。回转体4通过止动螺钉与传动轴18固定，保持与传动轴18的同步转动。回转体4上通过挂钩安装有若干个药品存放吊篮8，通过存放药品的重力使存放篮保持竖直，从而克服了重力式取药过程无法避免的药品下落式取药方式，避免了取药过程中可能导致的药品损坏问题。该药品存放吊篮8位置与外壳3两侧设置的取药口 I及存药口 27对应。电机13与电机支座19通过螺栓连接，电机支座与前端支撑中板11通过螺栓固连，链传动系统17上端通过键连接与传动轴18连接，下端与电机13连接，通过定传动比链传动的方式传递系统动力。所述的MCU33外接运行监测模块36，该运行监测模块36通过传感器采集的信号来实现智能药柜的闭环控制及安全保障，该运行监测模块36包括测速传感器15、初始层位置传感器21、光幕传感器28及光电层数传感器9。为了实现智能药柜回转运动过程中的转速闭环控制，所述的测速传感器15装于传动轴18端部，它通过测速传感器支座22与前端支撑上板14连接，保证传感器内部在与传动轴同步转动时不出现传感器整体移动。通过测速传感器15获得的转速脉冲信号信息通过PID控制调节轴转速，使轴转速保持在相对稳定的转速区间内。所述回转体4两端设置有若干幅板24，在幅板24 —侧的板间支撑件12上设置有光电层数传感器9，通过幅板24转动过程中造成的光电层数传感器9高低电平转换实现旋转层数计数功能。初始层位置传感器21与板间支撑件12固连，通过在幅板24中的适当位置安装的磁性物质及位置传感器通过电磁感应原理将初始层位置转化为电信号输出至控制器中。为了保证智能药柜在运转过程中能够不受干扰的运行，防止出现异物进入回转机构运行轨迹中导致的药品存储器倾覆及人身伤害的情况，在存药口 27上方加装了光幕传感器28，光幕传感器28米用阵列光电对射对管的方法产生。光电对射对管由投光器和受光器两部分组成，多个光电对射对管平行排布形成光幕保护网。当有物体进入保护网中时，受光器在输出端产生电平突变，经过MCU采集可以强制回转机构停止。所述的电机13外壳设有温度传感器26,该温度传感器26连接控制电机13后方的冷却风扇29。当温度传感器超过设定值时冷却风扇开启，为电机13降温，保证运行安全。为了防止在运行中出现紧急情况伤害操作人员，所述的外壳3外侧设置有连接控制电机13的急停开关25。此按钮只需直接向下按下，即可通过向MCU33发送IO信号的方式使电机停止运行。若想再次启动设备必须释放此按钮，即向顺时针方向旋转大约45°后松开，按下的部分就会弹起。在取药、放药环节中，需要对于回转机构运行状态进行检测。只有当电机13停止且回转机构到达设定位置时才可以进行相关取放药的行为。为了指示这一过程，本项目在壳体上安放了 4个取药指示灯2，3个放置在取药口上方，指示取药工序是否完成及取药位置；I个取药指示灯2放置在存药口 27上方，指示是否可以进行放药工序。同时在壳体上方放置两个不同颜色的LED灯，指示运行及停止状态。
权利要求1.一种基于单片机的智能取药柜，它由上位机系统(31)、控制电路(30)及机械执行机构(32)三部分构成，其特征在于:所述的上位机系统(31)通过控制电路(30)中的通信模块(34)与MCU (33)连接，MCU (33)连接控制驱动电路(37)，驱动电路(37)连接机械执行机构(32)中的电机(13);所述的MCU (33)外接运行监测模块(36)，该运行监测模块(36)包括测速传感器(15)、初始层位置传感器(21)及光电层数传感器(9);所述的机械执行机构(32)由电机(13)及药柜执行机构(43)构成，所述的药柜执行机构(43)安装在外壳(3)内，药柜执行机构(43)中的回转体(4)安装在传动轴(18)上并由电机(13)通过传动机构驱动，回转体(4)上安装有若干个药品存放吊篮(8)，该药品存放吊篮(8)位置与外壳(3)两侧设置的取药口(I)及存药口(27)对应。
2.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的MCU(33)连接控制与药柜执行机构(43)连接的取药开关(42)及存药口(27)。
3.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的MCU(33)外接遥控模块(35 )，该模块由遥控器发射装置(38 )及遥控器接收装置(39 )构成。
4.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的测速传感器(15)装于传动轴(18)端部；所述的光电层数传感器(9)及初始层位置传感器(21)设于回转体(4)两端幅板(24)的一侧。
5.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的MCU(33)通过驱动电路(37 )中的光耦(45 )及电机驱动电路(46 )连接电机(13 )，所述的MCU (33 )与电机(13 )之间连接有AD转换电路(47 )。
6.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的电机(13)外壳设有温度传感器(26 )，该温度传感器(26 )连接控制电机(13 )后方的冷却风扇(29 )。
7.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的外壳(3)外侧设置有连接控制电机(13)的急停开关(25)。
8.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的通信模块(34)由CAN发送模块(40)及CAN收发驱动芯片(41)连接构成。
9.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的药柜执行机构(32)安装于底板(20)上，底板(20)两侧设有导轨(23)，外壳(3)滑动安装于该导轨(23)上。
10.如权利要求1所述的基于单片机的智能取药柜，其特征在于:所述的运行监测模块(36)还包括光幕传感器(28),该光幕传感器(28)安装于存药口(27)上方。
专利摘要本实用新型涉及机电设备，特别是一种基于单片机的智能取药柜。它由上位机系统、控制电路及机械执行机构三部分构成。本实用新型基于单片机的智能取药柜可以在操作人员的操作下完成药品入库数据管理和智能取药功能，极大地降低人力成本，实现资源利用率的最大化。
文档编号A47B67/02GK203038048SQ201320041710
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者秦也辰, 赵丰, 马腾炜, 张旭东 申请人:秦也辰