静电纺丝机人机交互控制系统的研究与设计

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随着纳米技术的飞速发展,纳米材料在各个工业和生活领域的越来越广泛应用,各国的科研工作者对纳米纤维的大规模制备方法的研究越来越深入,其中静电纺丝法因其方法简单有效,适用于大规模生产而成为研究热点。静电纺丝纳米纤维因其高孔隙率,较大的比表面积等诸多优点而在新型材料,医学仿生等领域有广泛的应用。由于静电纺丝纳米纤维的直径大小,孔隙率的大小和排列方向的不同决定了其具体应用的领域和应用性能指标,因此研究能够控制静电纺丝纳米纤维相关工艺参数的静电纺丝仪器对研究和改善纳米纤维的质量具有重要的意义。本项目是在传统单轴静电纺丝仪器的基础上改进升级了仪器的基于PC机的控制系统,研发设计出了一套基于触摸屏的人机交互控制系统,与此同时为了方便工作人员对仪器的远程控制和检测,还对控制系统增添了移动检测和控制功能,用户可以通过手机APP远程检测和控制电纺丝机的运行。该控制系统以STM32F103VET6为主控制器,以TFT彩色触摸屏作为本地人机交互界面,通过步进电机驱动静电纺丝机纺丝喷头的扫描,加液泵的加液速度从而达到精确控制静电纺丝参数的目的。同时还自主设计了一款蓝牙通信电路,方便工作人员通过手机APP对控制系统的各项参数进行移动监控。  本项目首先对静电纺丝技术和基于该技术的静电纺丝仪器进行了较深入的研究,在较深入理解静电纺丝仪器工作原理的基础上进行整体方案设计,选择并购买实验器材,并将总体设计方案分割为几个小的模块,包括系统主控板电路的设计,步进电机驱动电路的设计,移动通信蓝牙电路的设计和系统软件的编写等。并将完成的控制系统样机替代PC机进行测试和获取一些静电纺丝工艺参数,测试结果表明:该控制系统能较好的替代传统PC机控制系统,这样大大减小了控制系统的体积,提高了性价比,且控制系统具有较好的可便携性和方便工作人员移动控制仪器。
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