Esitluse automaatne proovivõtja: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

See juhend on loodud Lõuna -Florida ülikooli Makecourse'i projektinõude täitmiseks (www.makecourse.com)

Proovide võtmine on peaaegu iga märglabori oluline aspekt, kuna neid saab analüüsida, et saada olulist teavet teadusuuringute, tööstuse jms jaoks. Kuid proovide võtmise sagedus võib olla tüütu ja nõuda, et keegi võtaks proovi võtmise sageli kaasa, sealhulgas nädalavahetustel, pühadel jne. Automaatne proovivõtja võib sellist nõudlust leevendada ja välistab vajaduse ajakava koostamise ja proovivõtmise ajakava ning selle täitmiseks vajaliku personali järele. Selles juhendis koostati demonstreeriv automaatne proovivõtja lihtsa süsteemina, mida saab hõlpsasti konstrueerida ja kasutada. Vaadake lingitud videot, et saada ülevaade selle projekti arengust.

Allpool on loetelu selle projekti koostamiseks kasutatud materjalidest, kõiki neid komponente peaks kiire otsingu abil olema võimalik kauplustest või veebist leida:

• 1 x 3-D printer
• 1 x kuumliimipüstol
• 3 x kruvid
• 1 x kruvikeeraja
• 1 x Arduino Uno
• 1 x leivalaud
• 1 x USB -Arduino kaabel
• 1 x 12V, 1A tünnipistiku väline toiteallikas
• 1 x 12 V peristaltiline pump koos Iduino draiveriga
• 1 x Nema 17 samm -mootor koos EasyDriveriga
• 1 x magnetiline reed lüliti
• 2 x nupud
• 1 x 25 ml prooviviaal
• 1 x 1,5 "x 1,5" vahtpolüstürool, õõnes
• Nööpnõelad Arduino ja leivaplaadi ühendamiseks
• CAD tarkvara (st Fusion 360/AutoCAD)

Samm: valmistage lineaarne hammasratas ja hammasratas

Proovi vastuvõtmiseks viaali tõstmiseks ja langetamiseks kasutasin Thingiverse'ilt (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) võetud lineaarset hammasratast ja hammasratast, mille autorile kuulub tänu: MechEngineerMike. Iga sobiva suurusega hammasratas ja hammasratas peaks siiski töötama. See hammasrataste ja hammasrataste süsteem on kinnitatud kruvidega. Kuigi piltidel on näidatud servo, kasutati vajaliku pöördemomendi tagamiseks samm -mootorit.

Soovitatavad prindisätted (kõigi osade printimiseks):

• Parved: Ei
• Toetab: Ei
• Eraldusvõime:.2mm
• Täidis: 10%
• Sõltuvalt teie 3D-printeri kvaliteedist muudab trükitud puuduste lihvimine kokkupaneku sujuvamaks

Samm: valmistage alus

Anduriploki (arutatakse hiljem) ja peristaltilise pumba torude paigutamiseks viaali prooviga täitmiseks on vaja valmistada alus. Kuna tegemist on näitemudeliga, mille käigus tuleb muudatusi teha, kasutati modulaarset lähenemist. Iga plokk oli konstrueeritud isast -emasse konfiguratsioonini, mille mõlemas otsas oli kolm tihvti/auku, et võimaldada hõlpsat muutmist, kokkupanekut ja lahtivõtmist. Nurga ehitusplokk toimis stendi alusena ja ülaosana, teine plokk aga pikendas stendi kõrgust. Süsteemi skaala sõltub proovi suurusest, mida soovitakse võtta. Selle konkreetse süsteemi jaoks kasutati 25 ml viaalid ja plokid olid kavandatud järgmiste mõõtmetega:

• Plokk H x W X D: 1,5 "x 1,5" x 0,5"
• Meeste/naiste pin raadius x pikkus: 0,125 x 0,25 tolli

3. samm: valmistage anduriplokid

Viaal proovi täitmiseks käsul kasutati anduripõhist lähenemist. Magnetilist pilliroo lülitit kasutatakse peristaltilise pumba aktiveerimiseks, kui need kaks magnetit kokku panna. Selleks, kui viaal on proovi vastuvõtmiseks üles tõstetud, kavandati stendi valmistamiseks kasutatud samade mõõtmetega ja sarnase konstruktsiooniga plokid, kuid neil oli iga nurga lähedal neli auku tihvtide jaoks (sama raadiusega kui isane/emane) plokkide tihvtid ja pikkusega 2 ", kuid pisut paksema peaga, et vältida ploki maha libisemist) koos teise 0,3" läbimõõduga avaga toru keskel, mis täidab viaali. Kaks anduriplokki on virnastatud koos tihvtidega, mis läbivad iga ploki nurgaaugud. Tihvtide ots on tsementeeritud ülemise anduriploki nurgaaukudesse, et stabiliseerida plokid, kasutati kuuma liimi, kuid enamik teisi liime peaks samuti toimima. Kui iga pool lülitist on iga ploki külje külge kinnitatud, kui proovi vastuvõtmiseks tõstetakse viaal aktiveeritud lineaarse hammasratta ja hammasratta abil üles, tõstab see alumise ploki piki tihvtide pikkust, et see vastaks ülemisele andurile blokeerige ja ühendage magnetlülitid, aktiveerides peristaltilise pumba. Pange tähele, et on oluline kujundada tihvtid ja nurgaavad nii, et neil oleks piisavalt ruumi, et alumine plokk saaks hõlpsalt üles ja alla libiseda (vähemalt 1/8 tolli).

4. samm: juhtimine: looge Arduino kood ja ühendused

Osa A: Koodi kirjeldus

Süsteemi nõuetekohaseks toimimiseks kasutatakse nende soovitud funktsioonide täitmiseks Arduino Uno plaati. Neli põhilist komponenti, mis vajavad juhtimist, on: protsessi käivitamine, mis sel juhul olid üles ja alla nupud, samm -mootor, et tõsta ja langetada viaali hoidev lineaarne hammasratas ja hammasratas, magnetiline pilliroo lüliti, mis aktiveerub anduriplokkide tõstmisel viaali kaudu ja peristaltiline pump, et sisse lülitada ja täita viaal, kui magnetiline pilliroo lüliti on aktiveeritud. Selleks, et Arduino saaks süsteemi jaoks soovitud toiminguid teha, tuleb Arduinosse üles laadida kõigi nende funktsioonide õige kood. Selles süsteemis kasutatud kood (kommenteeritud, et seda oleks lihtne jälgida) koosnes kahest põhiosast: põhikood ja samm -mootoriklass, mis koosneb päisest (.h) ja C ++ (.cpp) ja on lisatud pdf -failidena koos vastavate nimedega. Teoreetiliselt saab seda koodi kopeerida ja kleepida, kuid see tuleks üle vaadata, et edastusviga poleks olnud. Põhikood on see, mis tegelikult täidab selle projekti jaoks enamikku soovitud funktsioone, ja see on esitatud alljärgnevates esmastes elementides ning seda peaks olema lihtne kommenteeritud koodis järgida:

• Lisage samm -mootori käitamiseks klass
• Määrake Arduino kõik muutujad ja neile määratud tihvtide asukohad
• Määrake kõik liidestavad komponendid Arduino sisenditeks või väljunditeks, lubage samm -mootor
• Kui lause, mis lülitab peristaltilise pumba sisse, kui pilliroo lüliti on aktiveeritud (see juhul, kui see on kõikides muudes tsüklites if ja while, tagamaks, et kontrollime pidevalt, kas pump tuleks sisse lülitada)
• Vastavad, kui väited

Sammumootorite klass on sisuliselt plaan, mis võimaldab programmeerijatel mugavalt juhtida sarnast riistvara sama koodiga; teoreetiliselt saate selle kopeerida ja kasutada erinevate samm -mootorite jaoks, selle asemel, et iga kord koodi ümber kirjutada! Päisefail või.h -fail sisaldab kõiki määratlusi, mis on spetsiaalselt selle klassi jaoks määratletud ja mida kasutatakse (näiteks muutuja määratlemine põhikoodis). C ++ kood või.cpp -fail on klassi tegelik tööosa ja spetsiaalselt steppr -mootori jaoks.

Osa B: Riistvara seadistamine

Kuna Arduino toidab ainult 5 V pinget ning samm -mootor ja peristaltiline pump vajavad 12 V pinget, on vaja välist toiteallikat, mis on integreeritud igaühe jaoks sobivate draiveritega. Kuna leivaplaadi, Arduino ja toimivate komponentide vaheliste ühenduste seadistamine võib olla keeruline ja tüütu, on lisatud ühendusskeemi skemaatiline skeem, mis näitab hõlpsasti kopeerimiseks süsteemi riistvaraseadistust.

Samm: pange kokku

Kui osad on trükitud, riistvara ühendatud ja kood seadistatud, on aeg kõik kokku viia.

1. Pange hammasratas ja hammasratas kokku nii, et sammmootori õlg on sisestatud servomootori jaoks ette nähtud hammasratta pilusse (vaadake 1. sammu pilte).
2. Kinnitage vahtpolüstürool plaadi ülaossa (mina kasutasin kuuma liimi).
3. Sisestage viaal õõnestatud vahtpolüstüroolplokki (vahtpolüstürool tagab isolatsiooni, et võidelda proovi lagunemisega, kuni saate selle kätte).
4. Pange modulaarne alus kokku aluse ja ülaosa nurgaplokkidega, lisage nii palju teisi klotse, et saada sobiv kõrgus, mis vastab hammasratta tõstmise ja langetamise kõrgusele. Kui lõplik konfiguratsioon on paika pandud, on soovitatav plokkide naissoost otstesse kleepida ja isased otsad nulgata. See tagab tugeva bongi ja parandab süsteemi terviklikkust.
5. Kinnitage magnetandriliste lülitite pooled iga anduriploki külge.
6. Veenduge, et anduri alumine anduriplokk liiguks vabalt mööda tihvtide pikkust (st et aukudes oleks piisavalt vaba ruumi).
7. Pange kokku Arduino ja sobivad juhtmega ühendused, need kõik on paigutatud pildil olevasse musta kasti koos samm -mootoriga.
8. Ühendage USB -kaabel Arduino ja seejärel 5 V allikasse.
9. Ühendage väline toitepistik pistikupessa (pange tähele, et vältida Arduino võimaliku lühise tekkimist, on väga oluline seda teha selles järjekorras ja veenduda, et Arduino ei puudutaks midagi metalli ega laadiks sinna andmeid, kui see ühendab välise toiteallikas).
10. Kontrollige KÕIK üle
11. Näidis!

6. samm: proov

Palju õnne! Olete loonud oma näidisautomaatide proovivõtturi! Kuigi seda automaatset proovivõtjat poleks laboris nii praktiline kasutada, muudavad selle mõned muudatused nii! Hoidke silma peal, et tulevikus saaksite juhendada oma demonstratiivse automaatse proovivõtja uuendamist, et seda saaks kasutada tegelikus laboris! Vahepeal näidake julgelt oma uhket tööd ja kasutage seda oma äranägemise järgi (võib -olla uhke joogiautomaat!)