基于STM32單片機的壓縮霧化器電機驅動的設計

袁鵬飛 袁曦 楊義

摘要：本文主要介紹了一種基于STM32單片機的壓縮霧化器的電機驅動電路，該霧化器的STM32單片機可以構成電控單元，對其再進行一定的軟件配置就可以控制壓縮電機的轉速與轉向從而實現對藥液不同程度的霧化；此霧化器還可以實現定制控制，針對不同的人群以及不同的病情來設置不同的霧化方式，使操作變得更加方便、有效、人性化。

關鍵詞：STM32單片機；霧化器；電控單元；調速

中圖分類號：TP341 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0160-02

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，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，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[1]。因此，這種治療方式被各大醫院廣泛采用。

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[2]，但是，現有技術的霧化器中存在者不能進行霧化強度的調整[3]，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等方面進行了較大的優化，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、有效的實現對壓縮霧化器的使用。

1 系統的整體框圖

為了提高系統的可靠性、穩定性及可維護性，該設計選用模塊化思想對硬件電路進行設計，系統的整體電路組成框圖如圖1所示。

單片機模塊是該霧化器設計的核心部分，主要是由STM32單片機最小系統和其他硬件電路構成電控單元，此模塊的主要是：

（1）產生PWM調制波形[4]，并將其作為控制信號輸送至電機驅動模塊。（2）處理來自按鍵模塊等的信號，并將相應的顯示信息發送至顯示模塊。

2 電機驅動模塊

電機驅動模塊的主要功能是將STM32單片機產生的PWM調制信號進行隔離、并且對其功率進行放大。使之能夠穩定的驅動壓縮電機，并能保證壓縮電機的正常工作。電機驅動模塊功能如下：

（1）輸出功率達到30W左右，可以驅動大功率壓縮電機。（2）驅動電路的效率高，能夠節省電源，而且也能減少驅動電路的熱量散發。（3）驅動電路對其輸入端有良好的信號隔離效果。（4）電機驅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橋來驅動電機，電路相對復雜，但是兩片BTN7971B芯片搭載的H橋驅動能力強悍，電流輸出大約為68A，并且具有調速穩定、導通電阻小、性能損耗低等優點。采用74HC244八路正相緩沖器/線路驅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。

3 系統的軟件設計

由STM32單片機產生的PWM波是控制壓縮電機運轉的核心；使用按鍵模塊來實現對PWM波脈寬的調制可以改變壓縮電機的轉速[5-6]，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。圖3是控制電機部分的程序流程圖。

4 結語

經測試，此電機驅動電路能夠輸出約30W左右的功率，完全能達到穩定驅動大功率電機的目的；故利用此設計的原理可生產出更加符合市場需求的壓縮霧化器。實拍圖如圖4所示。

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生活中具有很好的可塑性和可開發性，我們可以根據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展起到一定的幫助。

參考文獻

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