基于STIM132的涂布仪蠕动泵控制器设计

王运 牛宗超

摘要：文章设计了以STM32为核心的涂布仪蠕动泵控制系统，通过4.3寸触摸屏控制信号对57型号步进电机进行细分控制，系统运行时可随时改变步进电机的运行方式，包括转动方向、转动速率及转矩数，达到精准实时控制蠕动泵步进电机的目的。

关键词：STM32；控制器；蠕动泵

目前涂料自动涂布仪应用广泛，其中涂布仪中蠕动泵控制技术也得到了相应的发展，本项目研制了一种基于STM32的蠕动泵控制器。其主要功能是实现针对涂料涂布实验中对流体的准确高效计量控制。制作出一款精密输送液体的电子蠕动泵分液系统，专为微生物实验室中各种试剂溶液（培养基、缓冲液、稀释液等）的精确计量和分装使用，可被广泛应用于各种生物、化工企業、政府检测机构和科研单位的专业微生物实验室。

1 控制工作原理

自动涂布仪中蠕动泵可以实现精确控制液体输送的装置，方便驱动液体流动。STM32最小系统控制步进电机驱动器驱动蠕动泵，该方法可靠稳定、成本低，本设计采用“STM32控制系统+步进电机驱动器+串口触摸屏”方案，通过电路设计和软件开发精确控制蠕动泵。该系统以步进电机控制器为核心，利用触摸屏实现可视化操作。利用STM32内部定时器产生脉冲作为控制信号，改变控制信号的频率，进而控制步进电机的转速等，脉冲信号决定了步进电机的启动、停止以及转向。系统结构如图1所示。

2 硬件电路部分

该控制系统可实现触摸屏操控，系统硬件电路由控制和驱动部分组成。控制部分主要完成控制信号的输入、脉冲的输出及状态显示；驱动部分主要通过增加电路驱动功率实现驱动步进电机。由图1可知，系统硬件具体包括STM32最小系统、THB6128芯片驱动电路、串口触摸屏、两相混合式步进电机4部分，硬件电路外围元件少、集成度高。

2.1控制电路部分

控制电路设计包括STM32最小系统及相关外围电路，完成输入信号处理及控制脉冲、液晶控制信号的输出。选用的STM32芯片具有以下优点：性能高、成本低、功耗低，采用ARM Cortex-M3内核。

2.2驱动电路部分

驱动电路实质是电子技术的应用，主要完成弱电到强电的放大。步进电机驱动本质是将逻辑电平变换为电机绕组需要的具有一定功率的电流信号。驱动芯片选择东芝公司生产的高细分两相混合式步进电机驱动专用芯片THB6128，可实现细分设定，由STM32输出控制信号实现驱动57系列步进电机。该硬件电路如图2所示。

3 触摸屏界面部分

人机界面部分采用广州大彩公司的触摸屏，其组态软件易于上手，非常方便用户设计友好的人机界面。该系统中，STM32电路部分由串口协议与触摸屏进行通信，人机界面设计如图3所示。

4 系统软件部分

系统软件总体结构模块化，各功能模块相对独立，便于程序的编写、调试及功能扩展。根据功能要求，软件部分由初始化模块、调速模块、触摸屏显示模块等组成。系统核心软件是步进电机控制程序，控制系统在初始化后，进入主循环查询指令队列程序，触摸屏信号作为触发条件触发主程序中的功能模块，调用对应的功能子程序。软件主程序流程如图4所示。

5 结语

本项目通过步进电机驱动涂布仪中的蠕动泵，触摸屏界面可操作步进电机的开始、停止，控制步进电机的速度和方向。通过细分设置驱动芯片，采用脉宽调制技术方式驱动57步进电机，提高步进电机稳定性。

本文致力于研究将蠕动泵技术应用于涂布仪控制的分液过程当中，以STM32为核心的蠕动泵装置完成分液量准确控制，运动控制器和触摸屏构建的电控系统来总体协调控制，成功研制了一台面向涂料涂布实验应用的全自动化蠕动式涂布仪样机，实现了友好的人机界面操作和及时的运动控制器通信效果。整个系统控制方法简易切实可行，控制器结构简单可靠、性价比高，具有良好的实用推广价值。