Demonstrācijas automātiskais paraugu ņemšanas līdzeklis: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šī pamācība tika izveidota, izpildot Dienvidfloridas Universitātes Makecourse projekta prasības (www.makecourse.com)

Paraugu ņemšana ir svarīgs aspekts gandrīz jebkurai mitrai laboratorijai, jo tās var analizēt, lai sniegtu svarīgu informāciju pētniecībai, rūpniecībai u.tml. Automātiskais paraugu ņemšanas līdzeklis var mazināt šādu pieprasījumu un novērš nepieciešamību plānot un uzturēt paraugu ņemšanas grafiku un personālu, kas to izpilda. Šajā pamācībā demonstrācijas automātiskais paraugu atlasītājs tika konstruēts kā vienkārša sistēma, kuru var viegli izveidot un darbināt. Lūdzu, noskatieties saistīto video, lai iegūtu ieskatu šī projekta attīstībā.

Tālāk ir sniegts šī projekta izveidošanai izmantoto materiālu saraksts, un visus šos komponentus vajadzētu atrast veikalos vai tiešsaistē, izmantojot ātru meklēšanu:

• 1 x 3-D printeris
• 1 x karstās līmes pistole
• 3 x skrūves
• 1 x skrūvgriezis
• 1 x Arduino Uno
• 1 x maizes dēlis
• 1 x USB -Arduino kabelis
• 1 x 12V, 1A mucas kontaktdakšas ārējais barošanas avots
• 1 x 12V peristaltiskais sūknis ar Iduino draiveri
• 1 x Nema 17 soļu motors ar EasyDriver
• 1 x magnētiskais niedru slēdzis
• 2 x pogas
• 1 x 25 ml flakona paraugs
• 1 x 1,5 "x 1,5" polistirola bloks, dobs
• Tapu vadi Arduino un maizes dēļa savienošanai
• CAD programmatūra (t.i., Fusion 360/AutoCAD)

1. darbība. Izgatavojiet lineāro plauktu un zobratu sistēmu

Lai paceltu un nolaistu flakonu, lai saņemtu paraugu, es izmantoju lineāru zobstieņu un zobratu sistēmu, kas ņemta no Thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) ar kredītu, kas pienākas autoram: MechEngineerMike. Tomēr jebkuram atbilstoša izmēra zobstieņu un zobratu sistēmai vajadzētu darboties. Šī konkrētā bagāžnieka un zobratu sistēma ir uzstādīta kopā ar skrūvēm. Kamēr attēlos ir parādīts servo, vajadzīgā griezes momenta nodrošināšanai tika izmantots pakāpju motors.

Ieteicamie drukas iestatījumi (visu gabalu drukāšanai):

• Plosti: Nē
• Atbalsta: Nē
• Izšķirtspēja:.2mm
• Piepildījums: 10%
• Atkarībā no jūsu trīsdimensiju printera kvalitātes, izdrukāto nepilnību slīpēšana padarīs montāžu vienmērīgāku

2. solis: izgatavojiet statīvu

Lai novietotu sensoru bloku (apspriests vēlāk) un caurules no peristaltiskā sūkņa, lai flakonu piepildītu ar paraugu, ir jāizgatavo statīvs. Tā kā šis ir demonstrācijas modelis, kurā ceļā būs jāveic izmaiņas, tika izmantota modulāra pieeja. Katrs bloks tika veidots kā konfigurācija no vīrieša līdz sievietei ar trim tapām/caurumiem savos galos, lai varētu viegli modificēt, salikt un izjaukt. Stūra celtniecības bloks darbojās kā statīva pamatne un augšdaļa, bet otrs bloks kalpoja statīva augstuma pagarināšanai. Sistēmas mērogs ir atkarīgs no vēlamā parauga lieluma. Šai sistēmai tika izmantoti 25 ml flakoni, un bloki tika izstrādāti ar šādiem izmēriem:

• Bloks H x W X D: 1,5 "x 1,5" x 0,5"
• Vīriešu/sieviešu tapas rādiuss x garums: 0,125 x 0,25 collas

3. darbība. Izgatavojiet sensoru blokus

Lai pildītu flakonu ar paraugu pēc komandas, tika izmantota uz sensoru balstīta pieeja. Magnētisko niedru slēdzi izmanto, lai aktivizētu peristaltisko sūkni, kad abi magnētiskie elementi tiek apvienoti. Lai to paveiktu, kad flakons ir pacelts, lai saņemtu paraugu, tika izstrādāti tāda paša izmēra bloki un līdzīga konstrukcija kā tiem, ko izmantoja statīva izgatavošanai, bet pie katra stūra ir četri caurumi tapām (ar tādu pašu rādiusu kā tēviņš/sieviete) bloku tapas un 2 collu garumā, bet ar nedaudz biezāku galvu, lai novērstu bloka noslīdēšanu) ar vēl vienu 0,3 collu diametra cauruli caurules centrā, kas piepildīs flakonu. Divi sensoru bloki ir sakrauti kopā ar tapām, kas iet caur katra bloka stūra caurumiem. Tapu galus nostiprina augšējā sensora bloka stūra atverēs, lai stabilizētu blokus, tika izmantota karsta līme, bet arī lielākajai daļai citu līmes vajadzētu darboties. Kad katra slēdža puse ir piestiprināta pie katra bloka sāniem, kad flakons tiek pacelts ar aktivizēto lineāro bagāžnieku un zobratu sistēmu, lai saņemtu paraugu, tas pacels apakšējo bloku līdz tapas garumam, lai tas atbilstu augšējam sensoram bloķēt un savienot magnētiskos slēdžus, aktivizējot peristaltisko sūkni. Ņemiet vērā, ka ir svarīgi noformēt tapas un stūra caurumus tā, lai tiem būtu pietiekami daudz brīvas vietas, lai apakšējais bloks varētu viegli slīdēt augšup un lejup tapas garumā (vismaz 1/8 collas).

4. darbība: vadība: izveidojiet Arduino kodu un savienojumus

A daļa: koda apraksts

Lai sistēma darbotos kā paredzēts, šo vēlamo funkciju veikšanai tiek izmantota Arduino Uno plāksne. Četri galvenie komponenti, kuriem nepieciešama kontrole, ir: procesa uzsākšana, kas šajā gadījumā bija augšup un lejup vērstas pogas, pakāpienu motors, lai paceltu un nolaistu lineāro statīvu un zobratu sistēmu, kas tur flakonu, magnētiskā niedru slēdzis, kas aktivizējas, kad sensoru bloki tiek pacelti ar flakonu un peristaltisko sūkni, lai ieslēgtu un piepildītu flakonu, kad tiek aktivizēts magnētiskās niedres slēdzis. Lai Arduino veiktu šīs sistēmas vēlamās darbības, Arduino ir jāaugšupielādē pareizais kods katrai no šīm aprakstītajām funkcijām. Kods (komentēts, lai būtu vieglāk sekot), kas tika izmantots šajā sistēmā, sastāvēja no divām galvenajām daļām: galvenā koda un pakāpju motoru klases, kas sastāv no galvenes (.h) un C ++ (.cpp) un ir pievienoti kā pdf faili ar atbilstošiem nosaukumiem. Teorētiski šo kodu var kopēt un ielīmēt, taču tas ir jāpārskata, lai nebūtu pārsūtīšanas kļūdas. Galvenais kods faktiski veic lielāko daļu šī projekta vēlamo funkciju, un tas ir izklāstīts zemāk esošajos primārajos elementos, un tam vajadzētu būt viegli izsekojamam komentētajā kodā:

• Iekļaujiet klasi, lai darbinātu pakāpju motoru
• Arduino definējiet visus mainīgos un tiem piešķirtās tapas atrašanās vietas
• Definējiet visus saskarnes komponentus kā Arduino ieejas vai izejas, iespējojiet pakāpju motoru
• Ja paziņojums, kas ieslēdz peristaltisko sūkni, ja ir aktivizēts niedru slēdzis (tas ir, ja paziņojums ir visos citos cilpās, kad un cikla laikā, lai nodrošinātu, ka mēs pastāvīgi pārbaudām, vai sūknis ir jāieslēdz)
• Atbilstoši apgalvojumi, ka, nospiežot augšup vai lejup vērsto soli, lai noteiktu skaitu reižu (izmantojot cikla cilpu) pagrieztu atbilstošajā virzienā

Stepper motoru klase būtībā ir plāns, kas ērti ļauj programmētājiem kontrolēt līdzīgu aparatūru ar tādu pašu kodu; teorētiski to var nokopēt un izmantot dažādiem soļu motoriem, nevis katru reizi jāpārraksta kods! Galvenes fails vai.h fails satur visas definīcijas, kas ir definētas un izmantotas tieši šai klasei (piemēram, mainīgā definēšana galvenajā kodā). C ++ kods vai.cpp fails ir klases faktiskā darba sadaļa un īpaši steppr motoram.

B daļa: Aparatūras iestatīšana

Tā kā Arduino piegādā tikai 5 V spriegumu, bet pakāpju motoram un peristaltiskajam sūknim ir nepieciešami 12 V, ir nepieciešams ārējs barošanas avots, kas integrēts ar atbilstošiem draiveriem. Tā kā savienojumu izveidošana starp maizes dēli, Arduino un funkcionējošiem komponentiem var būt sarežģīta un garlaicīga, ir pievienota elektroinstalācijas shēmas shēma, lai viegli parādītu sistēmas aparatūras iestatījumus, lai to būtu viegli atkārtot.

5. solis: salieciet

Kad detaļas ir izdrukātas, aparatūra ir savienota un kods ir iestatīts, ir pienācis laiks visu apvienot.

1. Salieciet statīvu un zobratu sistēmu ar pakāpiena motora sviru, kas ievietota servomotorei paredzētā pārnesuma spraugā (skatiet attēlus 1. solī).
2. Piestipriniet putuplasta bloku statīva augšpusē (es izmantoju karstu līmi).
3. Ievietojiet flakonu dobajā putupolistirola blokā (putupolistirols nodrošina izolāciju, lai novērstu parauga noārdīšanos, līdz varat to atgūt).
4. Salieciet moduļu statīvu ar pamatnes un augšdaļas stūra blokiem, pievienojiet tik daudz citu bloku, lai iegūtu atbilstošu augstumu, kas atbilst statīva un zobrata sistēmas pacelšanai un nolaišanai. Kad galīgā konfigurācija ir iestatīta, bloku mātīšu galos ieteicams ievietot līmi, bet vīriešu galus - eglīt. Tas nodrošina spēcīgu bongu un uzlabos sistēmas integritāti.
5. Katram sensoru blokam pievienojiet attiecīgās magnētisko niedru slēdžu puses.
6. Pārliecinieties, ka sensora apakšējā sensora bloks brīvi pārvietojas tapu garumā (t.i., vai caurumos ir pietiekami daudz brīvas vietas).
7. Salieciet Arduino un atbilstošos vadu savienojumus, tie visi atrodas attēla melnajā kastē kopā ar pakāpju motoru.
8. Pievienojiet USB kabeli Arduino un pēc tam 5 V avotam.
9. Pievienojiet ārējo barošanas avotu kontaktligzdai (ņemiet vērā, lai izvairītos no Arduino īssavienojuma, ir ļoti svarīgi to darīt šādā secībā un pārliecināties, ka, pieslēdzot ārējo ierīci, Arduino nepieskaras nekam metālam vai tajā netiek augšupielādēti dati. enerģijas padeve).
10. Vēlreiz pārbaudiet VISU
11. Paraugs!

6. solis: paraugs

Apsveicam! Jūs esat izveidojis savu demonstrācijas automātisko paraugu ņemšanas ierīci! Lai gan šo automātisko paraugu ņemšanas līdzekli laboratorijā nebūtu tik praktiski izmantot, dažas izmaiņas to padarītu par labu! Sekojiet līdzi nākotnes norādījumiem, kā uzlabot demonstrācijas automātisko paraugu ņemšanu, lai to varētu izmantot faktiskā laboratorijā! Tikmēr brīvi parādiet savu lepno darbu un izmantojiet to pēc saviem ieskatiem (iespējams, izsmalcināts dzērienu automāts!)