Bemutató automatikus mintavevő: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ez az oktatóanyag a Dél -Floridai Egyetem Makecourse projektkövetelményének teljesítésével jött létre (www.makecourse.com)

A mintavétel szinte minden nedves laboratórium fontos eleme, mivel elemezhetők, hogy fontos információkat nyújtsanak a kutatás, az ipar, stb. Számára. A mintavétel gyakorisága azonban fárasztó lehet, és megköveteli, hogy valaki gyakran vegyen részt a mintavételben, beleértve a hétvégéket, ünnepnapokat stb. Egy automatikus mintavevő képes csökkenteni az ilyen igényeket, és szükségtelenné teszi a mintavételi ütemezés ütemezését és karbantartását, valamint a személyzet végrehajtását. Ebben az utasításban egy bemutató automatikus mintavevőt egyszerű rendszerként állítottak össze, amely könnyen felépíthető és működtethető. Kérjük, nézze meg a linkelt videót, hogy áttekinthesse a projekt fejlődését.

Az alábbiakban felsoroljuk a projekt elkészítéséhez felhasznált anyagokat, ezeket az alkatrészeket gyors kereséssel meg kell találni az üzletekben vagy az interneten:

• 1 x 3-D nyomtató
• 1 x forró ragasztópisztoly
• 3 x csavar
• 1 x csavarhúzó
• 1 x Arduino Uno
• 1 x kenyeretábla
• 1 x USB -Arduino kábel
• 1 x 12V, 1A hordós dugó külső tápegység
• 1 x 12 V -os perisztaltikus szivattyú Iduino meghajtóval
• 1 db Nema 17 léptetőmotor EasyDriverrel
• 1 x mágneses Reed kapcsoló
• 2 x gomb
• 1 x 25 ml -es mintaüveg
• 1 x 1,5 "x 1,5" hungarocell blokk, kivájva
• Tűs vezetékek az Arduino és a kenyértábla csatlakoztatásához
• CAD szoftver (azaz Fusion 360/AutoCAD)

1. lépés: Készítsen lineáris állvány- és fogaskerékrendszert

Annak érdekében, hogy felemelje és leengedje az injekciós üveget a minta befogadásához, a Thingiverse -től (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) vett lineáris fogaskerekű és fogaskerék -rendszert használtam, megalkotva a szerzőt: MechEngineerMike. Minden megfelelő méretű fogaskerék- és fogaskerék -rendszernek azonban működnie kell. Ez a speciális fogasléces és fogaskerék -rendszer csavarokkal van felszerelve. Míg a képeken egy szervó látható, léptetőmotort használtak a szükséges nyomaték biztosítására.

Ajánlott nyomtatási beállítások (minden darab nyomtatásához):

• Tutajok: Nem
• Támogatja: Nem
• Felbontás:.2mm
• Kitöltés: 10%
• A 3D nyomtató minőségétől függően a nyomtatott hibák csiszolása simábbá teszi az összeszerelést

2. lépés: Állvány készítése

Az érzékelőblokk elhelyezéséhez (később tárgyaljuk) és a perisztaltikus szivattyúból származó csőhöz, amely az injekciós üveget mintával tölti meg, állványt kell készíteni. Mivel ez egy bemutató modell, ahol az út során változtatásokat kell végrehajtani, moduláris megközelítést alkalmaztak. Mindegyik blokkot hím -nő konfigurációra tervezték, három tűvel/lyukkal a végén, hogy lehetővé tegyék a könnyű módosítást, összeszerelést és szétszerelést. A sarok építőelem az állvány alapjaként és tetejeként funkcionált, míg a másik blokk az állvány magasságának meghosszabbítását szolgálta. A rendszer skálája a kívánt minta méretétől függ. Ehhez a rendszerhez 25 ml -es injekciós üvegeket használtak, és a blokkokat a következő méretekkel tervezték:

• Tégla magasság x szélesség x mélység: 1,5 "x 1,5" x 0,5"
• Férfi/női tűsugár x hossz: 0,125 x 0,25 hüvelyk

3. lépés: Érzékelőblokkok készítése

Az injekciós üveg minta megtöltésére parancsra érzékelő-alapú megközelítést alkalmaztak. A mágneses nádkapcsoló a perisztaltikus szivattyú aktiválására szolgál, amikor a két mágneset összehozzák. Ennek érdekében, amikor az injekciós üveget felemelik a minta befogadására, az állvány gyártásához használt azonos méretű és hasonló kialakítású tömböket tervezték, de mindegyik sarok közelében négy lyuk van a csapok számára (ugyanolyan sugarú, mint a hím/nőstény) a tömbök csapjai és 2 "hosszúságúak, de kissé vastagabb fejjel, hogy megakadályozzák a blokk lecsúszását), másik 0,3" átmérőjű lyukkal a cső közepén, amely meg fogja tölteni az injekciós üveget. Két érzékelőblokkot halmoznak egymással, és a csapok a sarok lyukain keresztül mennek. A csapok végét a felső érzékelőblokk saroknyílásaiba cementálják, hogy stabilizálják a blokkokat, forró ragasztót használtak, de a legtöbb más ragasztónak is működnie kell. Amikor a kapcsoló minden felét az egyes blokkok oldalához ragasztják, amikor az injekciós üveget az aktivált lineáris fogasléces és fogaskerék -rendszer felemeli a minta befogadására, akkor az alsó blokkot a csapok teljes hosszába emeli, hogy megfeleljen a felső érzékelőnek blokkolja és csatlakoztatja a mágneses kapcsolókat, aktiválja a perisztaltikus szivattyút. Ne feledje, hogy fontos, hogy a csapokat és a saroklyukakat úgy alakítsuk ki, hogy elegendő szabad tér legyen ahhoz, hogy az alsó blokk könnyen felfelé és lefelé csúszhasson a csapok hosszában (legalább 1/8 ").

4. lépés: Vezérlés: Hozzon létre Arduino -kódot és kapcsolatokat

A. rész: Kódleírás

Annak érdekében, hogy a rendszer rendeltetésszerűen működjön, Arduino Uno táblát használnak a kívánt funkciók végrehajtásához. A négy fő vezérlést igénylő alkotóelem a következők: a folyamat elindítása, amelyek ebben az esetben fel és le gombok voltak, a léptetőmotor felemelte és leengedte az injekciós üveget tartó lineáris fogaslécet és fogaskerékrendszert, a mágneses nádkapcsoló az érzékelőblokkok felemelésekor aktiválódik az injekciós üvegen keresztül, és a perisztaltikus szivattyúval, hogy bekapcsolja és megtöltse az injekciós üveget, amikor a mágneses nádkapcsoló be van kapcsolva. Ahhoz, hogy az Arduino végre tudja hajtani ezeket a kívánt műveleteket a rendszer számára, fel kell tölteni az Arduino -ba az összes vázolt funkció megfelelő kódját. A rendszerben használt kód (megjegyzés, hogy könnyen követhető legyen) két elsődleges részből állt: a fő kódból és a léptetőmotor -osztályból, amely fejlécből (.h) és C ++ (.cpp) és pdf fájlként vannak csatolva a megfelelő nevükkel. Elméletileg ez a kód másolható és beilleszthető, de meg kell vizsgálni, hogy nem történt -e átviteli hiba. A fő kód az, ami valójában a projekt legtöbb kívánt funkcióját látja el, és az alábbi elsődleges elemekben szerepel, és könnyen követhetőnek kell lennie a megjegyzett kódban:

• Tartsa be az osztályt a léptetőmotor működtetéséhez
• Határozza meg az összes változót és a hozzájuk rendelt tűhelyeket az Arduino -n
• Határozza meg az összes illesztőelemet az Arduino bemeneteiként vagy kimeneteiként, engedélyezze a léptetőmotort
• Egy if utasítás, amely bekapcsolja a perisztaltikus szivattyút, ha a nádkapcsoló be van kapcsolva (ez az utasítás minden más, ha és közben ciklus, annak érdekében, hogy folyamatosan ellenőrizzük, hogy be kell -e kapcsolni a szivattyút)
• Megfelelő, ha azt állítják, hogy amikor a felfelé vagy lefelé nyomva a léptetőmotort bizonyos számú alkalommal (egy hurok segítségével) forgatják, a megfelelő irányba

A léptetőmotor -osztály lényegében egy tervrajz, amely kényelmesen lehetővé teszi a programozók számára, hogy azonos hardverrel vezessék ugyanazt a kódot; elméletileg ezt lemásolhatja, és különböző léptetőmotorokhoz használhatja, ahelyett, hogy minden alkalommal újra kellene írnia a kódot! A fejlécfájl vagy a.h fájl tartalmazza az összes definíciót, amelyet kifejezetten ehhez az osztályhoz használnak (például a változó definiálását a főkódban). A C ++ kód vagy.cpp fájl az osztály tényleges munkarésze, és kifejezetten a léptetőmotorhoz.

B rész: Hardver beállítása

Mivel az Arduino csak 5 V -ot táplál, a léptetőmotor és a perisztaltikus szivattyú 12 V -ot igényel, külső áramforrás szükséges, és mindegyikhez megfelelő illesztőprogramokat kell integrálni. Mivel a kenyértábla, az Arduino és a működő komponensek közötti kapcsolatok beállítása bonyolult és fárasztó lehet, csatoltak egy kapcsolási rajzot, amely könnyen bemutatja a rendszer hardverbeállításait az egyszerű replikáció érdekében.

5. lépés: Szerelje össze

Miután kinyomtatta az alkatrészeket, bekötötte a hardvert és beállította a kódot, ideje mindent összehozni.

1. Szerelje össze a fogaslécet és a fogaskerékrendszert úgy, hogy a léptetőmotor karja a szervomotornak szánt fogaskerék nyílásába van behelyezve (lásd az 1. lépésben található képeket).
2. Rögzítse a hungarocell blokkot az állvány tetejére (én forró ragasztót használtam).
3. Helyezze az injekciós üveget az üreges hungarocell blokkba (a hungarocell szigetelést biztosít a minta lebomlásának megakadályozásához, amíg vissza nem tudja venni).
4. Szerelje össze a moduláris állványt a sarokblokkokkal az alaphoz és a tetejéhez, és adjon hozzá annyi más blokkot, hogy a megfelelő magasság megfeleljen az állvány- és fogaskerék -rendszer emelési és süllyesztési magasságának. A végső konfiguráció beállítása után ajánlatos ragasztót tenni a tömbök női végébe, és fűrészelni a hímvégeket. Ez erős bongot biztosít, és javítja a rendszer integritását.
5. Csatlakoztassa a mágneses nádkapcsolók megfelelő feleit minden érzékelőblokkhoz.
6. Győződjön meg arról, hogy az érzékelő alsó érzékelő blokkja szabadon mozog a csapok hossza mentén (azaz elegendő hézag van a lyukakban).
7. Szerelje össze az Arduino -t és a megfelelő vezetékes csatlakozásokat, ezek mind a kép fekete dobozában találhatók, a léptetőmotorral együtt.
8. Csatlakoztassa az USB -kábelt az Arduino -hoz, majd egy 5V -os forráshoz.
9. Csatlakoztassa a külső tápegységet egy konnektorba (az Arduino esetleges rövidzárlatának elkerülése érdekében nagyon fontos, hogy ezt ebben a sorrendben tegye meg, és győződjön meg arról, hogy az Arduino ne érjen hozzá semmilyen fémhez, vagy ne töltsön fel adatokat, amikor csatlakoztatja a külső áramforrást. tápegység).
10. Dupla ellenőrzés MINDENT
11. Minta!

6. lépés: Minta

Gratulálunk! Létrehozta saját bemutató automatikus mintavételezőjét! Bár ez az automatikus mintavevő nem lenne annyira praktikus a laboratóriumban való használathoz, néhány módosítás ezt teszi! Vigyázzon a jövőre vonatkozó utasításokkal a demonstrációs automatikus mintavevő frissítésére, hogy az tényleges laboratóriumban használható legyen! Addig is bátran mutassa be büszke munkáját, és használja azt, ahogy jónak látja (talán egy díszes italadagoló!)