Demosisyon Autosampler: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang itinuturo na ito ay nilikha bilang pagtupad sa kinakailangan ng proyekto ng Makecourse sa University of South Florida (www.makecourse.com)

Ang sampling ay isang mahalagang aspeto ng halos anumang wetlab dahil maaari silang masuri upang makapagbigay ng mahalagang impormasyon para sa pananaliksik, industriya, atbp. Gayunpaman ang dalas ng sampling ay maaaring maging nakakapagod at nangangailangan ng madalas na pagkakaroon ng isang tao na kukuha ng nasabing sample kabilang ang mga katapusan ng linggo, piyesta opisyal, atbp Maaaring mapawi ng isang autosampler ang naturang pangangailangan at matanggal ang pangangailangan para sa pag-iiskedyul at pagpapanatili ng isang iskedyul ng sampling at mga tauhan upang maisagawa ito. Sa Instructable na ito isang demonstration autosampler ay itinayo bilang isang simpleng system na madaling mabuo at mapatakbo. Mangyaring panoorin ang naka-link na video upang makita ang isang pangkalahatang ideya ng pagbuo ng proyektong ito.

Ang sumusunod ay isang listahan ng mga materyales na ginamit upang maitayo ang proyektong ito, ang lahat ng mga sangkap na ito ay dapat na matagpuan sa mga tindahan o online na may mabilis na paghahanap:

• 1 x 3-D na printer
• 1 x Mainit na Baril ng Pandikit
• 3 x Mga tornilyo
• 1 x Screwdriver
• 1 x Arduino Uno
• 1 x Breadboard
• 1 x USB sa Arduino Cable
• 1 x 12V, 1A Barrel Plug External Power Supply
• 1 x 12V Peristaltic Pump w / Iduino Driver
• 1 x Nema 17 Stepper Motor w / EasyDriver
• 1 x Magnetic Reed Switch
• 2 x Mga Pindutan
• 1 x 25mL sample na vial
• 1 x 1.5 "x 1.5" styrofoam block, na-hollowed
• I-pin ang mga wire para sa pagkonekta sa Arduino at breadboard
• CAD software (ibig sabihin Fusion 360 / AutoCAD)

Hakbang 1: Pag-ayos ng Linear Rack at Pinion System

Upang itaas at babaan ang maliit na bote upang makatanggap ng sample, gumamit ako ng isang linear na rak at pinion system na kinuha mula sa Thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) na may kredito dahil sa may-akda: MechEngineerMike. Gayunpaman ang anumang naaangkop na laki ng system ng rak at pinion ay dapat na gumana. Ang partikular na system ng rak at pinion na ito ay naka-mount kasama ang mga tornilyo. Habang ang isang servo ay ipinapakita sa mga imahe, isang stepper motor ang ginamit upang ibigay ang kinakailangang metalikang kuwintas.

Inirekumendang Mga Setting ng Pag-print (para sa pag-print ng lahat ng mga piraso):

• Mga Rafts: Hindi
• Sinusuportahan: Hindi
• Resolusyon:.2mm
• Mag-infill: 10%
• Nakasalalay sa kalidad ng iyong 3-D printer na sanding naka-print na mga piraso ng mga di-kasakdalan ay magiging mas makinis ang pagpupulong

Hakbang 2: Panindigan sa Tela

Upang maipasok ang sensor block (tinalakay sa paglaon) at ang tubing mula sa peristaltic pump upang punan ang sisidlan ng sample, kailangang gawin ang isang stand. Dahil ito ay isang modelo ng pagpapakita kung saan kailangang gawin ang mga pagbabago sa daan, isang modular na diskarte ang ginamit. Ang bawat bloke ay idinisenyo bilang pagsasaayos ng lalaki hanggang babae na may tatlong mga pin / butas sa kani-kanilang mga dulo upang payagan ang madaling pagbabago, pagpupulong, at pag-disassemble. Ang block ng gusali ng sulok ay gumana bilang base at tuktok ng stand, habang ang iba pang bloke ay nagsilbi upang pahabain ang taas ng stand. Ang sukat ng system ay nakasalalay sa laki ng sample na ninanais na kunin. Ginamit ang 25mL na vial para sa partikular na sistemang ito at ang mga bloke ay dinisenyo kasama ang mga sumusunod na sukat:

• I-block ang H x W X D: 1.5 "x 1.5" x 0.5"
• Lalaki / Babae Pin Radius x Haba: 0.125 "x 0.25"

Hakbang 3: Pag-Fabricate Sensor Blocks

Upang punan ang isang maliit na bote ng sample sa utos, isang diskarte na batay sa sensor ang ginamit. Ginagamit ang isang magnetic reed switch upang buhayin ang peristaltic pump kapag pinagsama-sama ang dalawang magnetikong. Upang magawa ito kapag itinaas ang maliit na bote upang makatanggap ng sample, ang mga bloke ng parehong sukat at katulad na disenyo ng mga ginamit upang gawin ang kinatatayuan ay dinisenyo ngunit mayroong apat na butas malapit sa bawat sulok para sa mga pin (na may parehong radius bilang lalaki / babae ang mga pin ng mga bloke at isang haba ng 2 "ngunit may isang bahagyang makapal na ulo upang maiwasan ang pag-slide ng bloke) na may isa pang 0.3" diameter na butas sa gitna para sa tubing na punan ang vial. Ang dalawang mga bloke ng sensor ay nakasalansan kasama ang mga pin na dumadaan sa mga butas ng sulok ng bawat bloke. Ang dulo ng mga pin ay semento sa mga butas ng sulok ng tuktok na bloke ng sensor upang patatagin ang mga bloke, ginamit ang mainit na pandikit ngunit ang karamihan sa iba pang mga adhesives ay dapat ding gumana. Sa bawat kalahati ng switch ay nakadikit sa gilid ng bawat bloke, kapag ang maliit na banga ay nakataas ng na-activate na linear na rak at pinion system upang matanggap ang sample, tataas nito ang ilalim na bloke sa haba ng mga pin upang matugunan ang tuktok na sensor harangan at ikonekta ang mga switch ng magnetiko, pinapagana ang peristaltic pump. Tandaan na mahalaga na idisenyo ang mga pin at butas ng sulok upang magkaroon ng sapat na clearance upang payagan ang ilalim na bloke na madaling mag-slide pataas at pababa sa haba ng mga pin (hindi bababa sa 1/8 ").

Hakbang 4: Kontrol: Lumikha ng Arduino Code at Mga Koneksyon

Bahagi A: Paglalarawan ng Code

Upang gumana ang system tulad ng inilaan, isang Arduino Uno board ang ginagamit upang isagawa ang mga nais na function na ito. Ang apat na pangunahing mga sangkap na nangangailangan ng kontrol ay: sinisimulan ang proseso na sa kasong ito ay pataas at pababa na mga pindutan, ang stepper motor upang itaas at babaan ang linear rack at pinion system na may hawak na vial, ang magnetic reed switch upang i-aktibo kapag ang mga bloke ng sensor ay itinaas sa pamamagitan ng maliit na banga, at ang peristaltic pump upang i-on at punan ang maliit na bote ng bentahe kapag ang magnetikong reed switch ay naaktibo. Upang maisakatuparan ng Arduino ang mga nais na pagkilos para sa system ang tamang code para sa bawat isa sa mga nakabalangkas na pag-andar ay kailangang i-upload sa Arduino. Ang code (nagkomento upang gawing madali itong sundin) na ginamit sa sistemang ito ay binubuo ng dalawang pangunahing bahagi: ang pangunahing code, at ang stepper motor na klase na binubuo ng isang header (.h) at C ++ (.cpp) at ay nakakabit bilang mga PDF file na may kaukulang mga pangalan. Sa teoretikal ang code na ito ay maaaring makopya at mai-paste ngunit dapat suriin na walang error sa paglipat. Ang pangunahing code ay kung ano ang aktwal na nagdadala ng karamihan sa mga nais na pag-andar para sa proyektong ito at nakabalangkas sa mga pangunahing elemento sa ibaba at dapat na madaling masundan sa code ng nagkomento:

• Isama ang klase upang mapatakbo ang stepper motor
• Tukuyin ang lahat ng mga variable at ang kanilang itinalagang mga lokasyon ng pin sa Arduino
• Tukuyin ang lahat ng mga bahagi ng interfacing bilang mga input o output sa Arduino, paganahin ang stepper motor
• Isang kung pahayag na binubuksan ang peristaltic pump kung ang reed switch ay naaktibo (ito kung ang pahayag ay nasa lahat ng iba pang kung at habang ang mga loop upang matiyak na patuloy naming sinusuri kung ang bomba ay dapat na i-on)
• Naaayon kung ang mga pahayag na kapag ang pataas o pababa ay pinindot upang i-on ang stepper motor ng isang tiyak na bilang ng beses (gamit ang isang habang loop) sa kaukulang direksyon

Ang klase ng stepper motor ay mahalagang isang blueprint na madaling pinapayagan ang mga programmer na kontrolin ang katulad na hardware na may parehong code; teoretikal na maaari mo itong kopyahin at gamitin ito para sa iba't ibang mga stepper motor sa halip na muling isulat ang code sa bawat oras! Naglalaman ang file ng header o.h file ng lahat ng mga kahulugan na tinukoy at partikular na ginagamit para sa klase na ito (tulad ng pagtukoy sa variable sa pangunahing code). Ang C ++ code o.cpp file ay ang aktwal na seksyon ng pagtatrabaho ng klase at partikular para sa steppr motor.

Bahagi B: Pag-setup ng Hardware

Dahil ang Arduino ay naghahatid lamang ng 5V at ang stepper motor at peristaltic pump ay nangangailangan ng 12V ng isang panlabas na mapagkukunan ng kuryente na kinakailangan at isinama sa mga naaangkop na driver para sa bawat isa. Tulad ng pag-set up ng mga koneksyon sa pagitan ng breadboard, ang Arduino at ang mga gumaganang bahagi ay maaaring maging masalimuot at nakakapagod, isang diagram ng diagram ng mga kable ay naka-attach upang madaling ipakita ang pag-setup ng hardware ng system para sa madaling pagtitiklop.

Hakbang 5: Magtipon

Gamit ang mga bahagi na nakalimbag, ang hardware na wired, at code na set up oras na upang pagsamahin ang lahat.

1. Ipunin ang system ng rak at pinion gamit ang braso ng stepper motor na ipinasok sa puwang ng gear na inilaan para sa servo motor (sumangguni sa mga imahe sa hakbang 1).
2. Ikabit ang bloke ng styrofoam sa tuktok ng rack (Gumamit ako ng mainit na pandikit).
3. Ipasok ang maliit na banga sa guwang na styrofoam block, (ang styrofoam ay nagbibigay ng pagkakabukod upang labanan ang pagkasira ng iyong sample hanggang sa makuha mo ito).
4. Ipunin ang modular stand na may mga bloke ng sulok para sa base at itaas, magdagdag ng maraming iba pang mga bloke upang makuha ang naaangkop na taas upang tumutugma sa taas na itinaas at binababa ng system ng rak at pinion. Kapag naitakda ang isang panghuling pagsasaayos inirerekumenda na maglagay ng malagkit sa mga babaeng dulo ng mga bloke at i-fir ang mga dulo ng lalaki. Tinitiyak nito ang isang malakas na bong at pagbutihin ang integridad ng system.
5. Ikabit ang kani-kanilang halves ng mga switch ng magnetic reed sa bawat block ng sensor.
6. Tiyaking ang sensor sa ilalim ng sensor block ay malayang gumagalaw kasama ang haba ng mga pin (ibig sabihin, mayroong sapat na clearance sa mga butas).
7. Ipunin ang Arduino at ang mga naaangkop na wired na koneksyon, lahat ng ito ay nakalagay sa itim na kahon sa imahe kasama ang stepper motor.
8. I-plug ang USB cable sa Arduino at pagkatapos ay sa isang 5V na mapagkukunan.
9. I-plug ang panlabas na supply ng kuryente sa isang outlet (tandaan upang maiwasan ang posibleng pagpapaikli ng iyong Arduino napakahalagang gawin ito sa order na ito at tiyakin na ang Arduino ay hindi hawakan ang anumang metal o pagkakaroon ng data na na-upload dito kapag ito ay naka-plug sa panlabas supply ng kuryente).
10. Double check LAHAT
11. Sample!

Hakbang 6: Sample

Binabati kita! Nilikha mo ang iyong sariling demonstration autosampler! Habang ang autosampler na ito ay hindi lahat ng praktikal na gagamitin sa isang lab na katulad nito, ilang pagbabago ang gagawin ito! Abangan ang isang hinaharap na maituturo sa pag-upgrade ng iyong demonstration autosampler upang magamit sa isang tunay na lab! Sa pansamantalang oras huwag mag-atubiling ipakita ang iyong ipinagmamalaki na trabaho at gamitin ito ayon sa nakikita mong akma (marahil isang magarbong dispenser ng inumin!)