Demonstrare Autosampler: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Acest instructable a fost creat pentru a îndeplini cerința de proiect a Makecourse la Universitatea din Florida de Sud (www.makecourse.com)

Prelevarea de probe este un aspect important al aproape oricărei plăci umede, deoarece acestea pot fi analizate pentru a oferi informații importante pentru cercetare, industrie etc. Cu toate acestea, frecvența prelevării de probe poate fi obositoare și necesită prezența frecventă a unei persoane pentru a lua proba menționată, inclusiv în weekend, sărbători etc. Un autosampler poate ameliora o astfel de cerere și elimină necesitatea programării și menținerii unui program de eșantionare și a personalului care să îl execute. În acest instructabil a fost construit un autosamplator demonstrativ ca un sistem simplu care poate fi construit și operat cu ușurință. Vă rugăm să urmăriți videoclipul legat pentru a vedea o imagine de ansamblu asupra dezvoltării acestui proiect.

Următoarea este o listă a materialelor utilizate pentru a construi acest proiect, toate aceste componente ar trebui să poată fi găsite în magazine sau online printr-o căutare rapidă:

• 1 x imprimantă 3D
• 1 x pistol cu adeziv fierbinte
• 3 x șuruburi
• 1 x surubelnita
• 1 x Arduino Uno
• 1 x panou de pâine
• 1 x cablu USB la Arduino
• 1 x 12V, 1A sursă de alimentare externă
• 1 x pompă peristaltică 12V cu driver Iduino
• 1 x motor pas cu pas Nema 17 cu EasyDriver
• 1 x comutator magnetic Reed
• 2 x butoane
• 1 flacon de probă de 25 ml
• 1 x 1,5 "x 1,5" bloc din polistiren, scobit
• Sârme pin pentru conectarea Arduino și panoul de măsurare
• Software CAD (adică Fusion 360 / AutoCAD)

Pasul 1: Fabricarea sistemului liniar de cremalieră și pinion

Pentru a ridica și coborâ flaconul pentru a primi proba, am folosit un sistem liniar de pinion și pinion preluat de la Thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) cu credit datorat autorului: MechEngineerMike. Cu toate acestea, orice sistem de cremaliere și pinion ar trebui să funcționeze. Acest sistem special de cremalieră și pinion este montat împreună cu șuruburi. În timp ce un servo este prezentat în imagini, a fost folosit un motor pas cu pas pentru a asigura cuplul necesar.

Setări de imprimare recomandate (pentru imprimarea tuturor pieselor):

• Plute: Nu
• Suporturi: Nu
• Rezoluție:.2mm
• Completare: 10%
• În funcție de calitatea imprimantei dvs. 3D, șlefuirea pieselor imprimate de imperfecțiuni va face asamblarea mai ușoară

Pasul 2: Fabricează suportul

Pentru a adăuga blocul senzorului (discutat mai târziu) și tubulatura de la pompa peristaltică pentru a umple flaconul cu probă, trebuie să fie fabricat un suport. Deoarece acesta este un model demonstrativ în care ar trebui să se facă schimbări pe parcurs, a fost utilizată o abordare modulară. Fiecare bloc a fost proiectat ca configurație de la tată la tată, cu trei pini / găuri la capetele lor respective pentru a permite modificarea, asamblarea și demontarea ușoară. Blocul de construcție din colț a funcționat ca bază și partea superioară a standului, în timp ce celălalt bloc a servit pentru a prelungi înălțimea standului. Scara sistemului depinde de mărimea eșantionului care se dorește prelevat. Flacoane de 25 ml au fost utilizate pentru acest sistem special, iar blocurile au fost proiectate cu următoarele dimensiuni:

• Bloc H x W X D: 1,5 "x 1,5" x 0,5"
• Raza pinului masculin / feminin x lungime: 0,125 "x 0,25"

Pasul 3: Fabricarea blocurilor senzorilor

Pentru a umple un flacon cu eșantion la comandă, a fost utilizată o abordare bazată pe senzori. Un comutator magnetic Reed este utilizat pentru a activa pompa peristaltică atunci când cele două magnetice sunt reunite. Pentru a face acest lucru atunci când flaconul este ridicat pentru a primi proba, au fost proiectate blocuri de aceleași dimensiuni și un design similar cu cele utilizate la fabricarea suportului, dar au patru găuri lângă fiecare colț pentru știfturi (cu aceeași rază ca masculul / femela) știfturi ale blocurilor și o lungime de 2 ", dar cu un cap ușor mai gros pentru a împiedica alunecarea blocului) cu o altă gaură de 0,3" diametru în centru pentru tubulatura care va umple flaconul. Două blocuri de senzori sunt stivuite împreună cu știfturi care trec prin orificiile de colț ale fiecărui bloc. Capătul știfturilor este cimentat în orificiile de colț ale blocului senzorului superior pentru a stabiliza blocurile, s-a folosit adeziv fierbinte, dar majoritatea altor adezivi ar trebui să funcționeze și ele. Cu fiecare jumătate a comutatorului aderată la partea laterală a fiecărui bloc, când flaconul este ridicat de sistemul liniar și pinion activat pentru a primi eșantionul, acesta va ridica blocul inferior până la lungimea pinilor pentru a satisface senzorul de sus blocați și conectați întrerupătoarele magnetice, activând pompa peristaltică. Rețineți că este important să proiectați știfturile și găurile de colț pentru a avea suficient spațiu pentru a permite blocului inferior să alunece ușor în sus și în jos pe lungimea știfturilor (cel puțin 1/8 ").

Pasul 4: Control: Creați cod Arduino și conexiuni

Partea A: Descrierea codului

Pentru ca sistemul să funcționeze conform intenției, se utilizează o placă Arduino Uno pentru a îndeplini aceste funcții dorite. Cele patru componente principale care necesită control sunt: inițierea procesului care în acest caz erau butoane sus și jos, motorul pas cu pas pentru ridicarea și coborârea sistemului liniar de cremalieră și pinion care ține flaconul, comutatorul magnetic Reed pentru a activa când blocurile senzorilor sunt ridicate de flacon și pompa peristaltică pentru a porni și umple flaconul atunci când comutatorul magnetic Reed este activat. Pentru ca Arduino să efectueze aceste acțiuni dorite pentru sistem, codul adecvat pentru fiecare dintre aceste funcții subliniate trebuie încărcat în Arduino. Codul (comentat pentru a ușura urmărirea) care a fost utilizat în acest sistem a fost compus din două părți primare: codul principal și clasa motorului pas cu pas care este compus dintr-un antet (.h) și C ++ (.cpp) și sunt atașate ca fișiere pdf cu numele lor corespunzătoare. Teoretic, acest cod poate fi copiat și lipit, dar trebuie revizuit că nu a existat nicio eroare de transfer. Codul principal este ceea ce îndeplinește de fapt majoritatea funcțiilor dorite pentru acest proiect și este prezentat în elementele primare de mai jos și ar trebui să poată fi urmărit cu ușurință în codul comentat:

• Includeți clasa pentru acționarea motorului pas cu pas
• Definiți toate variabilele și locațiile atribuite ale acestora pe Arduino
• Definiți toate componentele de interfață ca intrări sau ieșiri către Arduino, activați motorul pas cu pas
• O declarație if care pornește pompa peristaltică dacă comutatorul reed este activat (aceasta dacă instrucțiunea este în toate celelalte bucle dacă și în timp ce ne asigurăm că verificăm în mod constant dacă pompa ar trebui să fie pornită)
• Corespunzătoare dacă afirmații care, atunci când este apăsat sus sau jos pentru a roti motorul pas cu pas de un anumit număr de ori (folosind o buclă while) în direcția corespunzătoare

Clasa motorului pas cu pas este în esență un plan care permite în mod convenabil programatorilor să controleze hardware similar cu același cod; teoretic, puteți copia acest lucru și îl puteți folosi pentru diferite motoare pas cu pas în loc să fie nevoie să rescrieți codul de fiecare dată! Fișierul antet sau fișierul.h conține toate definițiile care sunt definite și utilizate special pentru această clasă (cum ar fi definirea variabilei în codul principal). Codul C ++ sau fișierul.cpp este secțiunea de lucru reală a clasei și în special pentru motorul steppr.

Partea B: Configurare hardware

Deoarece Arduino furnizează doar 5V, iar motorul pas cu pas și pompa peristaltică necesită 12V, este necesară o sursă de alimentare externă și este integrată cu driverele adecvate pentru fiecare. Întrucât configurarea conexiunilor dintre panou, Arduino și componentele funcționale pot fi complicate și obositoare, a fost atașată o schemă de cablare pentru a arăta cu ușurință configurarea hardware a sistemului pentru o replicare ușoară.

Pasul 5: Asamblați

Odată cu părțile tipărite, hardware-ul cablat și configurarea codului, este timpul să reuniți totul.

1. Asamblați sistemul cremalieră și pinion cu brațul motorului pas cu pas introdus în fanta angrenajului destinat servomotorului (consultați imaginile din pasul 1).
2. Atașați blocul de polistiren în partea superioară a raftului (am folosit lipici fierbinte).
3. Introduceți flaconul în blocul de polistirol scobit (polistirenul oferă izolație pentru a combate degradarea probei până când o puteți recupera).
4. Asamblați suportul modular cu blocurile de colț pentru bază și partea superioară, adăugați cât mai multe dintre celelalte blocuri pentru a obține înălțimea adecvată care să corespundă cu înălțimea pe care sistemul de cremalieră și pinion ridică și coboară. Odată setată o configurație finală, se recomandă introducerea adezivului în capetele femele ale blocurilor și brățarea capetelor masculine. Acest lucru asigură un bong puternic și va îmbunătăți integritatea sistemului.
5. Atașați jumătățile respective ale comutatoarelor magnetice reed la fiecare bloc de senzori.
6. Asigurați-vă că blocul senzorului inferior al senzorului se mișcă liber de-a lungul lungimii știfturilor (adică că există suficient spațiu liber în găuri).
7. Asamblați Arduino și conexiunile prin cablu corespunzătoare, toate acestea sunt adăpostite în cutia neagră din imagine împreună cu motorul pas cu pas.
8. Conectați cablul USB la Arduino și apoi la o sursă de 5V.
9. Conectați sursa de alimentare externă la o priză (rețineți pentru a evita o scurtcircuitare a dispozitivului Arduino, este foarte important să o faceți în această ordine și să vă asigurați că dispozitivul Arduino nu atinge nimic din metal sau nu are date încărcate pe acesta atunci când acesta este conectat la dispozitivul extern alimentare electrică).
10. Verifică din nou TOTUL
11. Probă!

Pasul 6: eșantion

Felicitări! Ați creat propriul dvs. autosampler demonstrativ! În timp ce acest autosampler nu ar fi atât de practic de utilizat într-un laborator ca atare, câteva modificări l-ar face să fie așa! Fii atent la un viitor instructiv cu privire la actualizarea eșantionatorului demonstrativ pentru a putea fi folosit într-un laborator propriu-zis! Între timp, simțiți-vă gratuit să vă prezentați mândra lucrare și să o folosiți după cum doriți (poate un dozator de băuturi fantezie!)