Autosampler demonstrues: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:22

Ky udhëzues u krijua në përmbushje të kërkesës së projektit të Makecourse në Universitetin e Floridës së Jugut (www.makecourse.com)

Marrja e mostrave është një aspekt i rëndësishëm i pothuajse çdo lagështi pasi ato mund të analizohen për të siguruar informacion të rëndësishëm për kërkimin, industrinë, etj. Megjithatë frekuenca e marrjes së mostrave mund të jetë e lodhshme dhe të kërkojë praninë e shpeshtë të dikujt për të marrë mostrën në fjalë, përfshirë fundjavat, festat, etj. Një autosampler mund të lehtësojë një kërkesë të tillë dhe eliminon nevojën për planifikimin dhe mbajtjen e një orari të marrjes së mostrave dhe personelit për ta ekzekutuar atë. Në këtë Instructable një autosampler demonstrues u ndërtua si një sistem i thjeshtë që mund të ndërtohet dhe operohet lehtësisht. Ju lutemi shikoni videon e lidhur për të parë një pasqyrë të zhvillimit të këtij projekti.

Më poshtë është një listë e materialeve të përdorura për ndërtimin e këtij projekti, të gjithë këta përbërës duhet të gjenden në dyqane ose në internet me një kërkim të shpejtë:

• Printer 1 x 3-D
• 1 x Armë me ngjitës të nxehtë
• 3 x Vida
• 1 x Kaçavidë
• 1 x Arduino Uno
• 1 x Breadboard
• 1 x USB në kabllo Arduino
• Furnizim me energji të jashtme 1 x 12V, prizë fuçi 1A
• 1 x 12V Pompë Peristaltike me Shofer Iduino
• 1 x Nema 17 Stepper Motor me EasyDriver
• 1 x Çelës kallami magnetik
• 2 x Butona
• Shishkë 1 x 25mL mostër
• 1 x bllok stirofi 1.5 "x 1.5", i zbrazur
• Mbërtheni telat për lidhjen e Arduino dhe dërrasës së bukës
• Softuer CAD (dmth. Fusion 360/AutoCAD)

Hapi 1: Krijo Sistem Linear Rack dhe Pinion

Për të ngritur dhe ulur shishkën për të marrë mostrën, kam përdorur një sistem raft dhe pinion linear të marrë nga Thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) me kredi për autorin: MechEngineerMike. Sidoqoftë, çdo sistem raft dhe pinion me madhësi të përshtatshme duhet të funksionojë. Ky sistem i veçantë i rafteve dhe kunjave është montuar së bashku me vida. Ndërsa një servo është treguar në imazhe, një motor stepper është përdorur për të siguruar çift rrotullues të nevojshëm.

Cilësimet e rekomanduara të printimit (për printimin e të gjitha pjesëve):

• Trap: Jo
• Mbështet: Jo
• Rezolucioni:.2mm
• Mbush: 10%
• Në varësi të cilësisë së printerit tuaj 3-D, lëmimi i copave të printuara të papërsosmërive do ta bëjë montimin më të lëmuar

Hapi 2: Krijoni një stendë

Për të vendosur bllokun e sensorit (i diskutuar më vonë) dhe tubat nga pompa peristaltike për të mbushur shishkën me mostër, një stendë duhet të fabrikohet. Meqenëse ky është një model demonstrimi ku do të duheshin bërë ndryshime gjatë rrugës, u përdor një qasje modulare. Çdo bllok është projektuar si konfigurim mashkullor për femrën me tre kunja/vrima në skajet e tyre përkatëse për të lejuar modifikimin, montimin dhe çmontimin e lehtë. Blloku i ndërtimit të qosheve funksiononte si baza dhe maja e stendës, ndërsa blloku tjetër shërbeu për të zgjatur lartësinë e stendës. Shkalla e sistemit varet nga madhësia e mostrës që dëshirohet të merret. Shishkat 25 ml u përdorën për këtë sistem të veçantë dhe blloqet u projektuan me dimensionet e mëposhtme:

• Bllok H x W X D: 1.5 "x 1.5" x 0.5"
• Rrezja e kunjit për meshkuj/femra x Gjatësia: 0.125 "x 0.25"

Hapi 3: Krijo blloqe sensori

Për të mbushur një shishe me mostër sipas komandës, u përdor një qasje e bazuar në sensorë. Një ndërprerës magnetik i kallamit përdoret për të aktivizuar pompën peristaltike kur të dy magnetikët mblidhen së bashku. Për ta bërë këtë kur shishka ngrihet për të marrë mostrën, blloqe me të njëjtat dimensione dhe dizajn të ngjashëm me ato të përdorura për të prodhuar stendën janë projektuar, por kanë katër vrima pranë secilit cep për kunjat (me të njëjtën rreze si mashkulli/femra) kunjat e blloqeve dhe një gjatësi prej 2 ", por me një kokë pak më të trashë për të parandaluar rrëshqitjen e bllokut) me një vrimë tjetër me diametër 0.3" në qendër për tubin që do të mbushë shishkën. Dy blloqe sensori janë grumbulluar së bashku me kunjat që kalojnë nëpër vrimat e qosheve të secilit bllok. Fundi i kunjave është i çimentuar në vrimat e qosheve të bllokut të sensorit të sipërm për të stabilizuar blloqet, u përdor zam i nxehtë, por shumica e ngjitësve të tjerë duhet të funksionojnë gjithashtu. Me secilën gjysmë të çelësit të ngjitur në anën e secilit bllok, kur shishka ngrihet nga sistemi i raftit dhe pinion i aktivizuar për të marrë mostrën, ai do të ngrejë bllokun e poshtëm përgjatë gjatësisë së kunjave për të përmbushur sensorin e sipërm bllokoni dhe lidhni çelsin magnetik, duke aktivizuar pompën peristaltike. Vini re se është e rëndësishme të hartoni kunjat dhe vrimat e qosheve që të kenë hapësirë të mjaftueshme për të lejuar që blloku i poshtëm të rrëshqasë lehtësisht lart e poshtë gjatësinë e kunjave (të paktën 1/8 ").

Hapi 4: Kontrolli: Krijoni Kodin Arduino dhe Lidhjet

Pjesa A: Përshkrimi i Kodit

Në mënyrë që sistemi të funksionojë siç është menduar, një bord Arduino Uno përdoret për të kryer këto funksione të dëshiruara. Katër komponentët kryesorë që kërkojnë kontroll janë: fillimi i procesit të cilat në këtë rast ishin butonat lart e poshtë, motori stepper për të ngritur dhe ulur sistemin raft dhe pinion linear që mban shishkën, çelësi i kallamit magnetik për tu aktivizuar kur blloqet e sensorit janë ngritur nga shishka, dhe pompë peristaltike për të ndezur dhe mbushur shishkën kur aktivizohet ndërprerësi magnetik i kallamit. Që Arduino të kryejë këto veprime të dëshiruara për sistemin, kodi i duhur për secilin nga ato funksione të përshkruara duhet të ngarkohet në Arduino. Kodi (i komentuar për ta bërë më të lehtë për tu ndjekur) që ishte përdorur në këtë sistem përbëhej nga dy pjesë kryesore: kodi kryesor dhe klasa e motorëve stepper e cila përbëhet nga një kokë (.h) dhe C ++ (.cpp) dhe janë bashkangjitur si skedarë pdf me emrat e tyre përkatës. Teorikisht ky kod mund të kopjohet dhe ngjitet por duhet të rishikohet se nuk ka pasur ndonjë gabim transferimi. Kodi kryesor është ai që në të vërtetë kryen shumicën e funksioneve të dëshiruara për këtë projekt dhe është përshkruar në elementet kryesore më poshtë dhe duhet të jetë në gjendje të ndiqet lehtësisht në kodin e komentuar:

• Përfshini klasën për të operuar motorin stepper
• Përcaktoni të gjitha ndryshoret dhe vendndodhjet e tyre të caktuara të pin në Arduino
• Përcaktoni të gjithë përbërësit e ndërlidhur si hyrje ose dalje në Arduino, aktivizoni motorin stepper
• Një deklaratë if që ndez pompën peristaltike nëse çelësi i kallamit është aktivizuar (kjo nëse deklarata është në të gjitha sythe të tjera if dhe while për të siguruar që ne jemi vazhdimisht duke kontrolluar nëse pompa duhet të ndizet)
• Deklaratat korresponduese nëse deklarata kur shtypet lart ose poshtë për të kthyer motorin stepper një numër të caktuar herë (duke përdorur një lak while) në drejtimin përkatës

Klasa e motorëve stepper është në thelb një plan që lejon programuesit të kontrollojnë pajisje të ngjashme me të njëjtin kod; teorikisht mund ta kopjoni këtë dhe ta përdorni për motorë të ndryshëm stepper në vend që të keni nevojë të rishkruani kodin çdo herë! Skedari i kokës ose skedari.h përmban të gjitha përkufizimet që janë përcaktuar dhe përdorur posaçërisht për këtë klasë (si përcaktimi i ndryshores në kodin kryesor). Kodi C ++ ose skedari.cpp është pjesa aktuale e punës e klasës dhe veçanërisht për motorin steppr.

Pjesa B: Konfigurimi i harduerit

Meqenëse Arduino furnizon vetëm 5V dhe motori stepper dhe pompa peristaltike kërkojnë 12V, kërkohet një burim i jashtëm i energjisë dhe i integruar me drejtuesit e duhur për secilin. Ndërsa vendosja e lidhjeve midis tabelës së bukës, Arduino dhe komponentët funksionues mund të jenë të ndërlikuar dhe të lodhshëm, një skemë e diagramit të instalimeve elektrike është bashkangjitur për të treguar me lehtësi konfigurimin e harduerit të sistemit për përsëritje të lehtë.

Hapi 5: Mblidhni

Me pjesët e shtypura, pajisjen e lidhur dhe kodin e vendosur, është koha për të bashkuar gjithçka.

1. Mblidhni sistemin e raftit dhe pinion me krahun e motorit stepper të futur në vrimën e ingranazhit të destinuar për servo motorin (referojuni imazheve në hapin 1).
2. Bashkangjitni bllokun e polistirolit në krye të raftit (kam përdorur zam të nxehtë).
3. Futeni shishkën në bllokun e polimerit të zbrazur, (polistirami siguron izolim për të luftuar degradimin e mostrës tuaj derisa të mund ta merrni).
4. Mblidhni stendën modulare me blloqet e qosheve për bazën dhe pjesën e sipërme, shtoni sa më shumë blloqe të tjera për të marrë lartësinë e duhur që të korrespondojë me lartësinë që sistemi i raftit dhe pinion ngre dhe ul. Pasi të vendoset një konfigurim përfundimtar, rekomandohet të vendosni ngjitës në skajet femërore të blloqeve dhe të qepni skajet mashkullore. Kjo siguron një bong të fortë dhe do të përmirësojë integritetin e sistemit.
5. Bashkangjitni gjysmat përkatëse të çelsave të kallamit magnetik në secilin bllok sensor.
6. Sigurohuni që blloku i sensorit të poshtëm të sensorit të lëvizë lirshëm përgjatë gjatësisë së kunjave (domethënë që ka hapësirë të mjaftueshme në vrima).
7. Mblidhni Arduino dhe lidhjet e duhura me tela, të gjitha këto janë vendosur në kutinë e zezë në figurë së bashku me motorin stepper.
8. Lidheni kabllon USB në Arduino dhe më pas në një burim 5V.
9. Lidhni furnizimin me energji të jashtme në një prizë (vini re për të shmangur shkurtimin e mundshëm të Arduino -s tuaj, është shumë e rëndësishme ta bëni atë në këtë mënyrë dhe të siguroheni që Arduino të mos prekë asgjë metalike ose të ketë të dhëna të ngarkuara në të kur kyçet në pjesën e jashtme furnizimi me energji).
10. Kontrolloni dy herë gjithçka
11. Mostër!

Hapi 6: Shembull

Urime! Ju keni krijuar modelin tuaj demonstrues automatik! Ndërsa ky autosampler nuk do të ishte aq praktik për t'u përdorur në një laborator siç është, disa modifikime do ta bënin atë! Mbani një sy për një udhëzues të ardhshëm për azhurnimin e modelit tuaj të demonstrimit për të qenë në gjendje të përdorni në një laborator aktual! Ndërkohë, ndjehuni të lirë të shfaqni punën tuaj krenare dhe ta përdorni ashtu siç e shihni të arsyeshme (mbase një shpërndarës i zbukuruar i pijeve!)