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霧化器電機驅(qū)動設計
隨著全球氣候變暖及空氣污染的日益嚴重，一系列的肺部疾病也隨之爆發(fā),針對肺部疾病,霧化治療是國際公認的治療效果最好的方式之一,所謂霧化治療是霧化器將藥物進行霧化后使人吸入體內(nèi),直接進入呼吸道、肺部等靶器官,比普通口服藥物見效更快、用藥更少。因此,這種治療方式被各大醫(yī)院廣泛采用。
為了具有更好的治療效果,使用不同的藥液對不同的用戶進行霧化治療時,最好能根據(jù)藥液的特性以及患者的呼吸速度等配合使用不同霧化強度的霧化器,但是,現(xiàn)有技術的霧化器中存在者不能進行霧化強度的調(diào)整,或者僅具有有限的運行檔位,霧化強度的可選擇范圍較小的缺點。
基于STM32單片機的壓縮霧化器在霧化強度和速度等參數(shù)等方面進行了較大的優(yōu)化,我們可以通過按鍵設置進行實時的對其進行較大范圍的調(diào)整。
除此之外,電控單元的使用還可以讓此款壓縮霧化器增加顯示、報警等一些其他輔助功能。使用戶能夠更加快捷、有效的實現(xiàn)對壓縮霧化器的使用。
一、霧化器的整體框圖設計
為了提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及可維護性,該設計選用模塊化思想對硬件電路進行設計。單片機模塊是該霧化器設計的核心部分,主要是由STM32單片機最小系統(tǒng)和其他硬件電路構成電控單元,此模塊的主要是:(1)產(chǎn)生PWM調(diào)制波形,并將其作為控制信號輸送至電機驅(qū)動模塊。(2)處理來自按鍵模塊等的信號,并將相應的顯示信息發(fā)送至顯示模塊。
二、霧化器的電機驅(qū)動模塊
電機驅(qū)動模塊的主要功能是將STM32單片機產(chǎn)生的PWM調(diào)制信號進行隔離、并且對其功率進行放大。使之能夠穩(wěn)定的驅(qū)動壓縮電機,并能保證壓縮電機的正常工作。電機驅(qū)動模塊功能如下:
(1)輸出功率達到30W左右,可以驅(qū)動大功率壓縮電機。(2)驅(qū)動電路的效率高,能夠節(jié)省電源,而且也能減少驅(qū)動電路的熱量散發(fā)。(3)驅(qū)動電路對其輸入端有良好的信號隔離效果。(4)電機驅(qū)動電路無論加上何種控制信號、何種無源負載都是安全的。
此模塊采用BTN7971B芯片搭成H橋來驅(qū)動電機,電路相對復雜,但是兩片BTN7971B芯片搭載的H橋驅(qū)動能力強悍,電流輸出大約為68A,并且具有調(diào)速穩(wěn)定、導通電阻小、性能損耗低等優(yōu)點。采用74HC244八路正相緩沖器/線路驅(qū)動器對電路進行隔離控制,以此來保護主控芯片。其工作真值表如表1。其電路圖如圖2所示。
三、霧化器電機驅(qū)動系統(tǒng)的軟件設計
由STM32單片機產(chǎn)生的PWM波是控制壓縮電機運轉(zhuǎn)的核心；使用按鍵模塊來實現(xiàn)對PWM波脈寬的調(diào)制可以改變壓縮電機的轉(zhuǎn)速,從而改變霧化程度；按鍵模塊還具有選擇設置用戶信息等功能。
結(jié)語
經(jīng)測試,此電機驅(qū)動電路能夠輸出約30W左右的功率,完全能達到穩(wěn)定驅(qū)動大功率電機的目的；故利用此設計的原理可生產(chǎn)出更加符合市場需求的壓縮霧化器。另外,STM32單片機能支持32位廣泛的應用,具有強大的功能；使得此款壓縮霧化器在日后的生產(chǎn)生活中具有很好的可塑性和可開發(fā)性,我們可以根據(jù)用戶的不同需求對霧化器進行相應的升級；近年來,霧化器越來越普及,希望本文能對未來霧化器的發(fā)展起到一定的幫助。
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