Demonstracijski automatski uzorak: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ova instrukcija nastala je u skladu s projektnim zahtjevima Makecoursea na Sveučilištu Južne Floride (www.makecourse.com)

Uzorkovanje je važan aspekt gotovo svakog vlažnog laboratorija jer se oni mogu analizirati kako bi pružili važne informacije za istraživanje, industriju itd. Međutim, učestalost uzorkovanja može biti dosadna i zahtijevati često prisustvo nekoga da uzme navedeni uzorak, uključujući vikende, praznike itd. Automatsko uzorkovanje može umanjiti takvu potražnju i eliminirati potrebu za zakazivanjem i održavanjem rasporeda uzorkovanja i osoblja koje ga izvršava. U ovom Instructableu demonstracijski autosampler je konstruiran kao jednostavan sustav koji se može lako konstruirati i upravljati. Molimo pogledajte povezani video da biste pogledali pregled razvoja ovog projekta.

Slijedi popis materijala koji su korišteni za izradu ovog projekta, a sve ove komponente trebale bi se moći pronaći u trgovinama ili na internetu uz brzo pretraživanje:

• 1 x 3-D pisač
• 1 x Pištolj za vruće ljepilo
• 3 x vijci
• 1 x odvijač
• 1 x Arduino Uno
• 1 x Oglasna ploča
• 1 x USB kabel za Arduino
• 1 x 12V, 1A vanjski izvor napajanja za bačvu
• 1 x 12V peristaltička pumpa s upravljačkim programom Iduino
• 1 x Nema 17 koračni motor s EasyDriverom
• 1 x Magnetski trstični prekidač
• 2 x tipke
• 1 x 25 ml bočica s uzorkom
• 1 x 1,5 "x 1,5" blok stiropora, izdubljen
• Pin žice za povezivanje Arduina i matične ploče
• CAD softver (tj. Fusion 360/AutoCAD)

Korak 1: Izradite linearni sustav zupčanika i zupčanika

Kako bih podignuo i spustio bočicu za primanje uzorka, upotrijebio sam linearni sustav nosača i zupčanika preuzet iz Thingiverse -a (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) uz zasluge autora: MechEngineerMike. Međutim, svaki sustav zupčanika odgovarajuće veličine trebao bi funkcionirati. Ovaj sustav zupčanika montira se zajedno s vijcima. Dok je servo prikazan na slikama, iskorišten je koračni motor za osiguravanje potrebnog okretnog momenta.

Preporučene postavke ispisa (za ispis svih komada):

• Splavi: Ne
• Podržava: Ne
• Rezolucija:.2 mm
• Ispuna: 10%
• Ovisno o kvaliteti vašeg 3-D pisača, brušenjem ispisanih dijelova nedostataka učinit ćete montažu glatkijom

Korak 2: Napravite postolje

Za smještaj senzorskog bloka (o kojem će biti riječi kasnije) i cijevi iz peristaltičke pumpe za punjenje bočice uzorkom, potrebno je izraditi postolje. Budući da se radi o demonstracijskom modelu u kojem bi se usput trebale mijenjati, korišten je modularni pristup. Svaki je blok dizajniran kao muško -ženska konfiguracija s tri igle/rupe na odgovarajućim krajevima kako bi se omogućila laka izmjena, montaža i demontaža. Kutni građevinski blok funkcionirao je kao osnova i vrh postolja, dok je drugi blok služio za produljenje visine postolja. Skala sustava ovisi o veličini uzorka koji se želi uzeti. Za ovaj sustav korištene su bočice od 25 ml, a blokovi su dizajnirani sa sljedećim dimenzijama:

• Blok V x Š X D: 1,5 "x 1,5" x 0,5"
• Polumjer muškog/ženskog zatiča x duljina: 0,125 "x 0,25"

Korak 3: Izradite senzorske blokove

Za punjenje bočice uzorkom na naredbu, korišten je pristup zasnovan na senzoru. Magnetski trskasti prekidač koristi se za aktiviranje peristaltičke pumpe kada se dva magneta spoje. Da bi se to učinilo kad se bočica podigne kako bi primila uzorak, dizajnirani su blokovi istih dimenzija i sličnog dizajna kao oni koji su korišteni za izradu stalka, ali imaju četiri rupe u blizini svakog ugla za igle (s istim radijusom kao muško/žensko igle blokova i duljine 2 ", ali s nešto debljom glavom kako bi se spriječilo klizanje bloka) s još jednom rupom promjera 0,3" u sredini za cijevi koje će napuniti bočicu. Dva senzorska bloka složena su zajedno s iglama koje prolaze kroz kutne rupe svakog bloka. Kraj igala cementiran je u kutnim rupama gornjeg senzorskog bloka za stabilizaciju blokova, korišteno je vruće ljepilo, ali bi trebala djelovati i većina drugih ljepila. Sa svakom polovicom sklopke koja je pričvršćena sa strane svakog bloka, kada se bočica podigne aktiviranim linearnim sustavom zupčanika i zupčanika da primi uzorak, podići će donji blok prema dužini igala u susret gornjem osjetniku blokirati i spojiti magnetske prekidače, aktivirajući peristaltičku pumpu. Imajte na umu da je važno dizajnirati igle i kutne rupe tako da imaju dovoljno slobodnog prostora kako bi donji blok mogao lako kliziti prema gore i dolje po duljini klinova (najmanje 1/8 ").

Korak 4: Kontrola: Stvorite Arduino kôd i veze

Dio A: Opis koda

Kako bi sustav funkcionirao kako je predviđeno, koristi se Arduino Uno ploča za izvršavanje ovih željenih funkcija. Četiri glavne komponente koje zahtijevaju kontrolu su: pokretanje procesa koji su u ovom slučaju bili gumbi za gore i dolje, koračni motor za podizanje i spuštanje linearnog sustava zupčanika i zupčanika koji drži bočicu, magnetski trskasti prekidač za aktiviranje kada se senzorski blokovi podignu bočicom i peristaltičkom pumpom za uključivanje i punjenje bočice kada se aktivira magnetski trska. Da bi Arduino izveo ove željene radnje za sustav, u Arduino je potrebno učitati odgovarajući kôd za svaku od navedenih funkcija. Kôd (komentiran radi lakšeg praćenja) koji se koristio u ovom sustavu sastojao se od dva primarna dijela: glavnog koda i klase koračnih motora koji se sastoji od zaglavlja (.h) i C ++ (.cpp) i Priložene su kao pdf datoteke s odgovarajućim nazivima. Teoretski se ovaj kôd može kopirati i zalijepiti, ali treba pregledati da nije došlo do pogreške pri prijenosu. Glavni kôd je ono što zapravo obavlja većinu željenih funkcija za ovaj projekt, a prikazan je u donjim primarnim elementima i trebao bi se moći lako slijediti u komentiranom kodu:

• Uključite klasu za rad koračnog motora
• Definirajte sve varijable i njihova dodijeljena mjesta na Arduinu
• Definirajte sve komponente sučelja kao ulaze ili izlaze za Arduino, omogućite koračni motor
• Naredba if koja uključuje peristaltičku pumpu ako je trska sklopka aktivirana (ova naredba if je u svim ostalim if i while petljama kako bismo bili sigurni da stalno provjeravamo treba li crpku uključiti)
• Odgovara if izjavama da kada se pritisne gore ili dolje za okretanje koračnog motora određeni broj puta (pomoću petlje while) u odgovarajućem smjeru

Klasa koračnih motora u biti je nacrt koji programerima prikladno omogućuje kontrolu sličnog hardvera s istim kodom; teoretski ovo možete kopirati i koristiti za različite koračne motore umjesto da morate svaki put prepisivati kôd! Datoteka zaglavlja ili.h datoteka sadrži sve definicije koje su definirane i koriste se posebno za ovu klasu (poput definiranja varijable u glavnom kodu). C ++ kod ili.cpp datoteka stvarni je radni odjeljak klase, a posebno za motor steppr.

Dio B: Postavljanje hardvera

Budući da Arduino napaja samo 5 V, a koračni motor i peristaltička pumpa zahtijevaju 12 V, potreban je vanjski izvor napajanja i integriran s odgovarajućim upravljačkim programima za svaki. Budući da postavljanje veza između matične ploče, Arduina i funkcionalnih komponenti može biti zamršeno i zamorno, priložena je shema ožičenja kako bi se lako pokazalo hardversko postavljanje sustava za jednostavnu replikaciju.

Korak 5: Sastavite

S ispisanim dijelovima, ožičenim hardverom i postavljanjem koda vrijeme je da sve spojite.

1. Sastavite sustav zupčanika i zupčanika s ručicom koračnog motora umetnutom u utor zupčanika namijenjenog za servo motor (pogledajte slike u koraku 1).
2. Pričvrstite blok stiropora na vrh stalka (koristila sam vruće ljepilo).
3. Umetnite bočicu u izdubljeni blok stiropora (stiropor pruža izolaciju za borbu protiv razgradnje uzorka sve dok ga ne možete dohvatiti).
4. Sastavite modularno postolje s kutnim blokovima za podnožje i vrh, dodajte što više ostalih blokova kako bi odgovarajuća visina odgovarala visini koju sustav nosača podiže i spušta. Nakon što se postavi konačna konfiguracija, preporučuje se stavljanje ljepila na ženske krajeve blokova i jelo na muške. To osigurava snažan udar i poboljšat će integritet sustava.
5. Priključite odgovarajuće polovice magnetskih sklopki na svaki senzorski blok.
6. Osigurajte da se donji senzorski blok osjetnika slobodno pomiče duž duljine igala (tj. Da ima dovoljno zazora u rupama).
7. Sastavite Arduino i odgovarajuće ožičene veze, svi su oni smješteni u crnu kutiju na slici zajedno s koračnim motorom.
8. Priključite USB kabel u Arduino, a zatim u izvor od 5 V.
9. Priključite vanjsko napajanje u utičnicu (napomena da biste izbjegli mogući kratak prekid rada vašeg Arduina, vrlo je važno da to učinite ovim redoslijedom i pazite da Arduino ne dodiruje ništa metalno niti da mu se učitavaju podaci kada se priključuje vanjski priključak. napajanje).
10. Dvaput provjerite SVE
11. Uzorak!

Korak 6: Uzorak

Čestitamo! Napravili ste vlastiti demonstracijski autosampler! Iako ovaj autosampler ne bi bio toliko praktičan za korištenje u laboratoriju kakav jest, nekoliko izmjena bi ga učinilo takvim! Pripazite na buduće instrukcije o nadogradnji vašeg demonstracionog automatskog uzorka kako biste ga mogli koristiti u stvarnom laboratoriju! U međuvremenu slobodno pokažite svoj ponosni rad i koristite ga kako smatrate za potrebno (možda i fensi aparat za piće!)