新型压控加药系统的设计及FLUENT气动特性的仿真

摘要

多通道微量加药系统作为膜片钳生物实验中的必要设备，通过控制程序的配合，实现了加药过程的智能化，将实验员从繁杂的重复劳动中解放了出来。实验员可以将更多的精力集中到对实验现象的观察和记录上，从而提高了实验的效率和精确度。
　　 但是，以重力作为动力的加药系统存在响应速度慢和管路长的问题。为此，本文提出、设计了一种新型加药系统，可以很好地解决上述问题。
　　 本文将从压力控制部分的设计、与上位机应用程序的USB通讯和系统的流体力学分析三部分展开论述。
　　 1)压力控制部分以新型混合单片机C8051F340为主控元件，实现了蠕动泵控制信号的产生、压力信号的采集和数字PID算法。蠕动泵的驱动控制通过PWM信号加驱动芯片LMD18200实现。
　　 2)介绍了C8051F340与上位机应用程序的USB通讯以及对其内部FLASH存储器读写操作的实现。
　　 3)对相关的流体力学概念和理论进行了详细阐述，深入研究、分析了管流压力损失的产生和计算方法。通过流体软件FLUENT对系统进行了仿真，并与系统的实际测量结果进行了对比分析。
　　 本系统可以很好地进行压力控制并实现了与原上位机软件的通讯。系统的FLUENT流体仿真对以后的设计也会有一定的参考意义。