Gösteri Otomatik Örnekleyici: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu talimat, Güney Florida Üniversitesi'ndeki Makecourse proje gereksinimini yerine getirmek için oluşturulmuştur (www.makecourse.com)

Numune alma, araştırma, endüstri vb. için önemli bilgiler sağlamak üzere analiz edilebildiğinden, hemen hemen her ıslak laboratuvarın önemli bir yönüdür. Ancak numune alma sıklığı sıkıcı olabilir ve hafta sonları, tatiller vb. dahil olmak üzere söz konusu numuneyi alacak birinin sık sık bulunmasını gerektirebilir. Bir otomatik numune alıcı bu tür bir talebi giderebilir ve bir numune alma çizelgesinin planlanması ve sürdürülmesi ve bunu uygulayacak personel ihtiyacını ortadan kaldırabilir. Bu Eğitilebilir Kitapta, kolayca oluşturulabilen ve çalıştırılabilen basit bir sistem olarak bir gösteri otomatik örnekleyici oluşturulmuştur. Bu projenin gelişimine genel bir bakış için lütfen bağlantılı videoyu izleyin.

Aşağıdakiler, bu projeyi oluşturmak için kullanılan malzemelerin bir listesidir, bu bileşenlerin tümü hızlı bir arama ile mağazalarda veya çevrimiçi olarak bulunabilmelidir:

• 1 x 3-D yazıcı
• 1 x Sıcak Tutkal Tabancası
• 3 x Vida
• 1 x Tornavida
• 1 x Arduino Uno
• 1 x Ekmek Tahtası
• 1 x USB'den Arduino Kablosuna
• 1 x 12V, 1A Varil Fişi Harici Güç Kaynağı
• 1 x 12V Peristaltik Pompa, Iduino Sürücülü
• 1 x Nema 17 Step Motor w/EasyDriver
• 1 x Manyetik Reed Anahtarı
• 2 x Düğmeler
• 1 x 25 mL numune şişesi
• 1 x 1.5" x 1.5" strafor blok, içi boş
• Arduino ve breadboard'u bağlamak için pin telleri
• CAD yazılımı (yani Fusion 360/AutoCAD)

Adım 1: Lineer Raf ve Pinyon Sistemini Üretin

Numuneyi almak için flakonu yükseltmek ve alçaltmak için, yazar: MechEngineerMike'a bağlı olarak Thingiverse'den (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) alınan lineer bir kremayer ve pinyon sistemi kullandım. Ancak uygun boyuttaki herhangi bir kremayer ve pinyon sistemi çalışmalıdır. Bu özel kremayer ve pinyon sistemi vidalarla birlikte monte edilir. Görsellerde servo gösterilirken gerekli torku sağlamak için step motor kullanılmıştır.

Önerilen Yazdırma Ayarları (tüm parçaları yazdırmak için):

• Raftlar: Hayır
• Destekler: Hayır
• Çözünürlük:.2mm
• Dolgu: %10
• 3 boyutlu yazıcınızın kalitesine bağlı olarak, basılı kusurların zımparalanması, montajı daha pürüzsüz hale getirecektir.

Adım 2: Standı Üretin

Sensör bloğunu (daha sonra tartışılacaktır) ve peristaltik pompadan gelen boruyu flakonu numune ile doldurmak için barındırmak için bir stand imal edilmelidir. Bu, yol boyunca değişikliklerin yapılması gereken bir gösteri modeli olduğundan, modüler bir yaklaşım kullanıldı. Her blok, kolay modifikasyon, montaj ve demontaj için ilgili uçlarında üç pim/delik ile erkekten dişiye konfigürasyon olarak tasarlanmıştır. Köşe yapı bloğu, standın tabanı ve üstü olarak işlev görürken, diğer blok standın yüksekliğini uzatmaya hizmet etti. Sistemin ölçeği, alınması istenen numunenin boyutuna bağlıdır. Bu özel sistem için 25 mL'lik şişeler kullanıldı ve bloklar aşağıdaki boyutlarda tasarlandı:

• Blok Y x G X D: 1.5" x 1.5" x 0.5"
• Erkek/Dişi Pim Yarıçapı x Uzunluk: 0.125" x 0.25"

Adım 3: Sensör Blokları Üretin

Bir şişeyi komutla numune ile doldurmak için sensör tabanlı bir yaklaşım kullanıldı. İki manyetik bir araya getirildiğinde peristaltik pompayı etkinleştirmek için manyetik bir kamış anahtarı kullanılır. Bunu yapmak için, şişe numuneyi almak üzere kaldırıldığında, standı imal etmek için kullanılanlarla aynı boyutlarda ve benzer tasarımda bloklar tasarlandı, ancak her köşenin yakınında pimler için dört delik (erkek/dişi ile aynı yarıçapa sahip) vardı. blokların pimleri ve 2" uzunluğunda ancak bloğun kaymasını önlemek için biraz daha kalın bir kafa ile) merkezde flakonu dolduracak boru için 0.3" çapında başka bir delik ile. İki sensör bloğu, her bloğun köşe deliklerinden geçen pimlerle birlikte istiflenir. Pimlerin ucu, blokları stabilize etmek için üst sensör bloğunun köşe deliklerine yapıştırılmıştır, sıcak tutkal kullanılmıştır ancak diğer yapıştırıcıların çoğu da çalışmalıdır. Anahtarın her bir yarısı her bloğun kenarına yapıştırıldığında, flakon numuneyi almak için aktive edilmiş lineer raf ve pinyon sistemi tarafından kaldırıldığında, üst sensörü karşılamak için alt bloğu pimlerin uzunluğu boyunca yükseltecektir. peristaltik pompayı etkinleştirerek manyetik anahtarları bloke edin ve bağlayın. Pimlerin ve köşe deliklerinin, alt bloğun pimlerin uzunluğu boyunca (en az 1/8") kolayca yukarı ve aşağı kaymasını sağlamak için yeterli boşluğa sahip olacak şekilde tasarlamanın önemli olduğunu unutmayın.

Adım 4: Kontrol: Arduino Kodu ve Bağlantıları Oluşturun

Bölüm A: Kod Açıklama

Sistemin amaçlandığı gibi çalışabilmesi için, istenen bu işlevleri yerine getirmek için bir Arduino Uno kartı kullanılır. Kontrol gerektiren dört ana bileşen şunlardır: bu durumda yukarı ve aşağı düğmeleri olan işlemi başlatmak, lineer rafı kaldırmak ve indirmek için step motor ve flakonu tutan pinyon sistemi, sensör blokları kaldırıldığında devreye giren manyetik reed anahtarı flakon ve peristaltik pompa, manyetik indükleme anahtarı etkinleştirildiğinde flakonu açmak ve doldurmak için. Arduino'nun sistem için bu istenen eylemleri gerçekleştirmesi için, ana hatlarıyla belirtilen işlevlerin her biri için uygun kodun Arduino'ya yüklenmesi gerekir. Bu sistemde kullanılan kod (takip etmeyi kolaylaştırmak için yorumlanmıştır) iki ana bölümden oluşmaktadır: ana kod ve bir başlık (.h) ve C++ (.cpp) ve C++ (.cpp)'den oluşan step motor sınıfı. karşılık gelen adlarıyla pdf dosyaları olarak eklenir. Teorik olarak bu kod kopyalanıp yapıştırılabilir ancak herhangi bir aktarım hatası olmadığı gözden geçirilmelidir. Ana kod, bu proje için istenen işlevlerin çoğunu gerçekten gerçekleştiren şeydir ve aşağıdaki birincil öğelerde ana hatlarıyla verilmiştir ve yorumlanan kodda kolayca takip edilebilmelidir:

• Step motoru çalıştırmak için sınıfı dahil edin
• Arduino'daki tüm değişkenleri ve atanmış pin konumlarını tanımlayın
• Tüm arayüz bileşenlerini Arduino'ya giriş veya çıkış olarak tanımlayın, step motoru etkinleştirin
• Manyetik anahtar etkinleştirildiğinde peristaltik pompayı açan bir if ifadesi (bu if ifadesi, pompanın açılıp açılmayacağını sürekli olarak kontrol etmemizi sağlamak için diğer tüm if ve while döngülerindedir)
• Adım motorunu belirli sayıda (bir süre döngüsü kullanarak) ilgili yönde döndürmek için yukarı veya aşağı düğmesine basıldığında karşılık gelen if ifadeleri

Step motor sınıfı, temelde programcıların benzer donanımları aynı kodla kontrol etmelerini sağlayan bir plandır; teorik olarak bunu kopyalayabilir ve her seferinde kodu yeniden yazmak zorunda kalmadan farklı step motorlar için kullanabilirsiniz! Başlık dosyası veya.h dosyası, bu sınıf için özel olarak tanımlanmış ve kullanılan tüm tanımları içerir (ana koddaki değişkeni tanımlamak gibi). C++ kodu veya.cpp dosyası, sınıfın gerçek çalışma bölümüdür ve özellikle steppr motoru içindir.

Bölüm B: Donanım Kurulumu

Arduino sadece 5V sağladığından ve step motor ve peristaltik pompa 12V gerektirdiğinden harici bir güç kaynağı gereklidir ve her biri için uygun sürücülerle entegre edilmiştir. Breadboard, Arduino ve çalışan bileşenler arasındaki bağlantıları kurmak karmaşık ve sıkıcı olabileceğinden, kolay çoğaltma için sistemin donanım kurulumunu kolayca göstermek için bir bağlantı şeması şeması eklenmiştir.

Adım 5: Birleştirin

Basılı parçalar, donanım kabloları ve kod kurulumu ile her şeyi bir araya getirmenin zamanı geldi.

1. Kremayer ve pinyon sistemini, step motorun kolu servo motora yönelik dişlinin yuvasına yerleştirilmiş olarak monte edin (1. adımdaki resimlere bakın).
2. Strafor bloğu rafın üstüne takın (sıcak tutkal kullandım).
3. Şişeyi içi boş strafor bloğun içine sokun (strafor, numunenizi geri alıncaya kadar numunenizin bozulmasıyla mücadele etmek için yalıtım sağlar).
4. Modüler standı taban ve üst köşe blokları ile birleştirin, kremayer ve pinyon sisteminin yükselttiği ve alçalttığı yüksekliğe karşılık gelen uygun yüksekliği elde etmek için diğer blokların çoğunu ekleyin. Nihai bir konfigürasyon ayarlandıktan sonra, blokların dişi uçlarına yapıştırıcı sürülmesi ve erkek uçların ateşlenmesi önerilir. Bu, güçlü bir bong sağlar ve sistemin bütünlüğünü iyileştirir.
5. Manyetik indükleme anahtarlarının ilgili yarısını her sensör bloğuna takın.
6. Sensör alt sensör bloğunun pimlerin uzunluğu boyunca serbestçe hareket ettiğinden emin olun (yani deliklerde yeterli boşluk olduğundan).
7. Arduino'yu ve uygun kablolu bağlantıları birleştirin, bunların hepsi step motorla birlikte görüntüdeki kara kutuya yerleştirilmiştir.
8. USB kablosunu Arduino'ya ve ardından 5V'luk bir kaynağa takın.
9. Harici güç kaynağını bir prize takın (Arduino'nuzun kısa devre yapmasını önlemek için, bunu bu sırayla yapmak çok önemlidir ve harici güç kaynağına takılırken Arduino'nun metal herhangi bir şeye dokunmadığından veya kendisine veri yüklenmediğinden emin olun. güç kaynağı).
10. HER ŞEYİ iki kez kontrol edin
11. Örneklem!

Adım 6: Örnek

Tebrikler! Kendi tanıtım otomatik örnekleyicinizi yarattınız! Bu otomatik örnekleyici bir laboratuvarda olduğu gibi kullanmak o kadar pratik olmasa da, birkaç değişiklik onu böyle yapacaktı! Gerçek bir laboratuvarda kullanabilmek için demo otomatik örnekleyicinizi yükseltmeye ilişkin gelecekteki talimata dikkat edin! Bu arada gururlu çalışmanızı sergilemekten çekinmeyin ve uygun gördüğünüz şekilde kullanın (belki de süslü bir içecek dağıtıcısı!)