變速搖瓶機的研制

搖瓶機也稱搖床，是一種用于菌種培養的機械設備，廣泛應用于工業發酵、生物工程、食品、醫院、科研
等領域。 搖瓶機通常分回轉式與往復式兩種。 本文重點討論的是往復式搖瓶機的單片機控制。

傳統的搖瓶機一般都采用普通異步電機，通過齒輪減速器減速后驅動搖瓶機工作，轉速不易調節控
制，耗能高，噪音大。 隨著科技的發展，傳統搖瓶機已不能滿足新產品的需要，基于上述情況，

我們提出研制新式的由單片機控制的能按任意設定曲線運行的定速往復式搖瓶機。

系統結構
本設計采用8039單片機做為主機，通過步進電機驅動器控制步進電機，電機又直接驅動搖瓶機，

機械部分利用曲柄滑塊機構將步進電機輸出的旋轉運動轉變為床面的往復運動，總體方案見圖1。

傳動結構簡圖見圖2.

039是美國 Inter 公司的 M CS—48系列的低端產品，做為專用機使用具有可靠性高，

信息不易丟失等優點。
8039接兩個 I／O 擴展器8243，用于接收數碼撥號盤發出的撥號數據。進行人—機對話。8039的

P0～P2 做為輸出信號通過程序輸出三相六拍的步進信，經過1413八路功放后，將信號放至12V ，用于推
動驅動電源。 驅動電源則帶動步進電機轉動。系統選型考慮了簡單、實用、經濟、耐用，系統造價較低。

2 系統軟件
本系統選用8048匯編語言做為程序設計語言，程序結構為

雖然步進電機具有一定的頻率—力矩特性，但當系統起動時，如果速度過快，容易發生堵轉。

為防止堵轉的發生，設計了步進循環增速子程序，供系統起動時調用。
搖瓶機運行的時間—速度曲線是通過撥號盤輸入的，典型的時間—速度曲線如圖3所示。

當然，本系統可以按不同的需要任意設定運行曲線，以滿足不同的需要。

3 結論
該設備運用微電子技術，改造傳統設備，符合產業發展方向，所用元器件價格低，性能高，所用撥號盤
僅幾元錢，即可完成人機對話功能。 該設備控制精度高，能耗小，僅是原設備的六分之一。由于省去了原設
備的齒輪減速裝置，降低了設備產生的噪音，改善了現場工作環境。