生物实验摇床的转速控制开题报告

1. 研究目的与意义

生物实验摇床是一种温度可控的培养箱和振荡器相结合的生化仪器,是植物、生物、微生物、遗传、病毒、环保、医学等科研、教育和生产部门作精密培养制备不可缺少室设备。为了有利于细菌的生长，加快实验进程，需要培养器皿晃动。根据不同的情况，需要不同的转速，所以需要调速。

2. 国内外研究现状分析

1890年美国制造了第一台选煤的打击式摇床，国外在再摇床研究领域起步早，研究范围广，研究水平高。美国，澳大利亚，加拿大等国在摇床研究领域处于领先水平。我国实验摇床技术相对而言还不够成熟。我国实验摇床产品广泛应用于对温度、振荡频率有着较高要求的细菌培养、发酵、杂交和生物化学反应以及酶、细胞组织研究等。在医学、生物学、分子学、制药、食品、环保等研究应用领域有着广泛而重要的应用。

3. 研究的基本内容与计划

控制转速的电机采用无刷电机，有速度反馈信号。设计一个能通过无线方式接收转速的设置，能分时段按要求驱动电机运转，能通过反馈信号对旋转速度进行调节，能显示电机实际运行速度并能发送运行的控制器。控制器由单片机，无线蓝牙收发模块，显示，电机驱动等部分组成，要完成系统的硬件设计，画出电路原理图，制作和调试无线数据收发，电机驱动，数据显示，数据通讯等功能。采用GM37-BLDC3650直流无刷减速电机外径37MM，本电机特点超长寿命（大约相当于有刷电机的3-5倍）工作电压范围宽、无刷减速电机，噪音低，力矩大，性能稳定可靠，可以正反转，还带有刹车，调速和测速线输出。常规有3根线和5根线模式，需要调速的用5根线，不需要调速的选3根线比较方便使用。红线接电源正极，正负极不可以接错，黑线接电源正极，正负极不可以接错，蓝线PWM调速线，接0~5V脉宽调速器，黄线接FG信号线。

选用AT89C51单片机来连接电机，设置一个带中断的独立式键盘作为命令输入，采用PWN调速方式，单片机在程序控制下不断给电机发送PWN波形，通过改变PWN占空比从而改变电机的电枢电压，进而实现对电机的调速。

4. 研究创新点

生物恒温培养摇床集恒温培养箱和摇床于一体、一机两用、投资少,占地小。国内独创轨道偏心轮驱动机构,可实现振幅多级可调。三维偏心轮驱动机构,运转更加平稳自如。人机友好的图案操作界面,大屏幕背光液晶显示屏幕。具有运行参数记忆功能,可避免繁琐操作。生物恒温培养摇床运行参数加密锁定,避免人为误操作。微处理芯片PI型温度控制,温度线性好,波动小,液晶显示屏显示设定温度和实际温度。微处理芯片频率控制,液晶显示屏显示设定频率和实际频率。设有定时功能,1分钟到99.9小时之间设定任意培养时间,液晶显示屏显示剩余时间,到时能自动停机发出声响警报。将功能强大应用简单的单片机和应用广泛运行精确的电机结合起来，可以通过简单的程序编码却能进行复杂的操作。这种系统不仅节约成本，而且功能完善，安全可靠，其具有重量轻、体积小、节省能耗、价格低等优点。