प्रदर्शन ऑटोसैंपलर: ६ कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

यह निर्देश दक्षिण फ्लोरिडा विश्वविद्यालय (www.makecourse.com) में मेककोर्स की परियोजना की आवश्यकता को पूरा करने के लिए बनाया गया था।

नमूनाकरण लगभग किसी भी वेटलैब का एक महत्वपूर्ण पहलू है क्योंकि अनुसंधान, उद्योग आदि के लिए महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करने के लिए उनका विश्लेषण किया जा सकता है। हालांकि नमूने की आवृत्ति थकाऊ हो सकती है और सप्ताहांत, छुट्टियों आदि सहित उक्त नमूना लेने के लिए किसी की लगातार उपस्थिति की आवश्यकता होती है। एक ऑटोसैंपलर ऐसी मांग को दूर कर सकता है और एक नमूना अनुसूची और कर्मियों को इसे निष्पादित करने के लिए शेड्यूलिंग और रखरखाव की आवश्यकता को समाप्त कर सकता है। इस निर्देशयोग्य में एक सरल प्रणाली के रूप में एक प्रदर्शन ऑटोसैंपलर का निर्माण किया गया था जिसे आसानी से बनाया और संचालित किया जा सकता है। कृपया इस परियोजना के विकास का एक सिंहावलोकन देखने के लिए लिंक किया गया वीडियो देखें।

निम्नलिखित इस परियोजना के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की एक सूची है, इन सभी घटकों को त्वरित खोज के साथ दुकानों या ऑनलाइन में पाया जा सकता है:

• 1 एक्स 3-डी प्रिंटर
• 1 एक्स हॉट ग्लू गन
• 3 एक्स स्क्रू
• 1 एक्स स्क्रूड्राइवर
• 1 एक्स अरुडिनो यूनो
• 1 एक्स ब्रेडबोर्ड
• 1 x USB से Arduino केबल
• 1 एक्स 12 वी, 1 ए बैरल प्लग बाहरी बिजली की आपूर्ति
• 1 x 12V पेरिस्टाल्टिक पंप w/Iduino ड्राइवर
• 1 एक्स नेमा 17 स्टेपर मोटर w / EasyDriver
• 1 एक्स चुंबकीय रीड स्विच
• 2 एक्स बटन
• 1 x 25mL नमूना शीशी
• 1 x 1.5 "x 1.5" स्टायरोफोम ब्लॉक, खोखला किया गया
• Arduino और ब्रेडबोर्ड को जोड़ने के लिए तारों को पिन करें
• सीएडी सॉफ्टवेयर (यानी फ्यूजन 360/ऑटोकैड)

चरण 1: रैखिक रैक और पिनियन सिस्टम बनाना

नमूना प्राप्त करने के लिए शीशी को ऊपर उठाने और कम करने के लिए, मैंने लेखक के कारण क्रेडिट के साथ थिंगविवर्स (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) से ली गई एक रैखिक रैक और पिनियन सिस्टम का उपयोग किया: MechEngineerMike। हालांकि किसी भी उचित आकार के रैक और पिनियन सिस्टम को काम करना चाहिए। इस विशेष रैक और पिनियन सिस्टम को स्क्रू के साथ एक साथ रखा गया है। जबकि छवियों में एक सर्वो दिखाया गया है, आवश्यक टोक़ प्रदान करने के लिए एक स्टेपर मोटर का उपयोग किया गया था।

अनुशंसित प्रिंट सेटिंग्स (सभी टुकड़ों को प्रिंट करने के लिए):

• राफ्ट: नहीं
• समर्थन करता है: नहीं
• संकल्प:.2 मिमी
• इन्फिल: 10%
• आपके 3-डी प्रिंटर की गुणवत्ता के आधार पर खामियों के मुद्रित टुकड़ों को सैंड करने से असेंबली आसान हो जाएगी

चरण 2: फैब्रिकेट स्टैंड

नमूना के साथ शीशी भरने के लिए सेंसर ब्लॉक (बाद में चर्चा की गई) और पेरिस्टाल्टिक पंप से टयूबिंग रखने के लिए, एक स्टैंड बनाने की जरूरत है। चूंकि यह एक प्रदर्शन मॉडल है जहां रास्ते में परिवर्तन करने की आवश्यकता होगी, एक मॉड्यूलर दृष्टिकोण का उपयोग किया गया था। प्रत्येक ब्लॉक को पुरुष से महिला विन्यास के रूप में डिजाइन किया गया था जिसमें उनके संबंधित सिरों पर तीन पिन / छेद थे ताकि आसान संशोधन, असेंबली और डिस्सेप्लर की अनुमति मिल सके। कॉर्नर बिल्डिंग ब्लॉक स्टैंड के आधार और शीर्ष के रूप में कार्य करता है, जबकि अन्य ब्लॉक स्टैंड की ऊंचाई को लंबा करने के लिए कार्य करता है। प्रणाली का पैमाना उस नमूने के आकार पर निर्भर करता है जिसे लिया जाना वांछित है। इस विशेष प्रणाली के लिए 25mL शीशियों का उपयोग किया गया था और ब्लॉकों को निम्नलिखित आयामों के साथ डिजाइन किया गया था:

• ब्लॉक एच एक्स डब्ल्यू एक्स डी: 1.5 "x 1.5" x 0.5"
• पुरुष/महिला पिन त्रिज्या x लंबाई: 0.125" x 0.25"

चरण 3: सेंसर ब्लॉक बनाना

आदेश पर नमूने के साथ एक शीशी भरने के लिए, एक सेंसर-आधारित दृष्टिकोण का उपयोग किया गया था। जब दो चुंबकीय एक साथ लाए जाते हैं तो पेरिस्टाल्टिक पंप को सक्रिय करने के लिए एक चुंबकीय रीड स्विच का उपयोग किया जाता है। ऐसा करने के लिए जब नमूना प्राप्त करने के लिए शीशी उठाई जाती है, तो समान आयामों के ब्लॉक और स्टैंड को बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले समान डिज़ाइन को डिज़ाइन किया गया था, लेकिन पिन के लिए प्रत्येक कोने के पास चार छेद हैं (पुरुष / महिला के समान त्रिज्या के साथ) ब्लॉक के पिन और 2 की लंबाई "लेकिन ब्लॉक को फिसलने से रोकने के लिए थोड़े मोटे सिर के साथ) ट्यूबिंग के लिए केंद्र में एक और 0.3" व्यास का छेद जो शीशी को भर देगा। प्रत्येक ब्लॉक के कोने के छेद से गुजरने वाले पिन के साथ दो सेंसर ब्लॉक एक साथ ढेर हो जाते हैं। पिंस के सिरे को ब्लॉकों को स्थिर करने के लिए शीर्ष सेंसर ब्लॉक के कोने के छेद में सीमेंट किया जाता है, गर्म गोंद का उपयोग किया जाता था, लेकिन अधिकांश अन्य चिपकने वाले भी काम करने चाहिए। प्रत्येक ब्लॉक के किनारे पर स्विच के प्रत्येक आधे के साथ, जब शीशी को सक्रिय रैखिक रैक और पिनियन सिस्टम द्वारा नमूना प्राप्त करने के लिए उठाया जाता है, तो यह शीर्ष सेंसर से मिलने के लिए पिन की लंबाई के साथ नीचे के ब्लॉक को ऊपर उठाएगा पेरिस्टाल्टिक पंप को सक्रिय करते हुए, चुंबकीय स्विच को ब्लॉक और कनेक्ट करें। ध्यान दें कि पिंस और कोने के छेद को डिजाइन करना महत्वपूर्ण है ताकि नीचे के ब्लॉक को पिन की लंबाई (कम से कम 1/8 ") को आसानी से ऊपर और नीचे स्लाइड करने की अनुमति मिल सके।

चरण 4: नियंत्रण: Arduino कोड और कनेक्शन बनाएं

भाग ए: कोड विवरण

सिस्टम के उद्देश्य के अनुसार कार्य करने के लिए, इन वांछित कार्यों को करने के लिए एक Arduino Uno बोर्ड का उपयोग किया जाता है। नियंत्रण की आवश्यकता वाले चार मुख्य घटक हैं: प्रक्रिया शुरू करना जो इस मामले में ऊपर और नीचे बटन थे, स्टेपर मोटर को रैखिक रैक को ऊपर उठाने और कम करने के लिए और शीशी रखने वाले पिनियन सिस्टम, सेंसर ब्लॉक उठाए जाने पर सक्रिय करने के लिए चुंबकीय रीड स्विच शीशी द्वारा, और क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला पंप चुंबकीय रीड स्विच सक्रिय होने पर शीशी को चालू करने और भरने के लिए। सिस्टम के लिए इन वांछित कार्यों को करने के लिए Arduino के लिए उन उल्लिखित कार्यों में से प्रत्येक के लिए उचित कोड Arduino में अपलोड करने की आवश्यकता है। इस प्रणाली में उपयोग किया गया कोड (इसका पालन करना आसान बनाने के लिए टिप्पणी की गई) दो प्राथमिक भागों से बना था: मुख्य कोड, और स्टेपर मोटर वर्ग जो एक हेडर (.h) और C++ (.cpp) से बना है और पीडीएफ फाइलों के रूप में उनके संबंधित नामों के साथ संलग्न हैं। सैद्धांतिक रूप से इस कोड को कॉपी और पेस्ट किया जा सकता है लेकिन इसकी समीक्षा की जानी चाहिए कि कोई स्थानांतरण त्रुटि नहीं थी। मुख्य कोड वह है जो वास्तव में इस परियोजना के लिए अधिकांश वांछित कार्य करता है और नीचे दिए गए प्राथमिक तत्वों में रूपरेखा है और टिप्पणी कोड में आसानी से पालन करने में सक्षम होना चाहिए:

• स्टेपर मोटर को संचालित करने के लिए कक्षा शामिल करें
• Arduino पर सभी चर और उनके निर्दिष्ट पिन स्थानों को परिभाषित करें
• Arduino के इनपुट या आउटपुट के रूप में सभी इंटरफेसिंग घटकों को परिभाषित करें, स्टेपर मोटर को सक्षम करें
• एक इफ स्टेटमेंट जो रीड स्विच सक्रिय होने पर पेरिस्टाल्टिक पंप को चालू करता है (यह अगर स्टेटमेंट अन्य सभी में है और लूप के दौरान यह सुनिश्चित करने के लिए कि हम लगातार जाँच कर रहे हैं कि क्या पंप चालू होना चाहिए)
• अनुरूप अगर बयान है कि जब स्टेपर मोटर को संबंधित दिशा में एक निश्चित संख्या में (थोड़ी देर के लूप का उपयोग करके) चालू करने के लिए ऊपर या नीचे दबाया जाता है

स्टेपर मोटर क्लास अनिवार्य रूप से एक ब्लूप्रिंट है जो प्रोग्रामर को समान कोड के साथ समान हार्डवेयर को नियंत्रित करने की सुविधा देता है; सैद्धांतिक रूप से आप इसे कॉपी कर सकते हैं और हर बार कोड को फिर से लिखने के बजाय अलग-अलग स्टेपर मोटर्स के लिए इसका इस्तेमाल कर सकते हैं! हेडर फ़ाइल या.h फ़ाइल में वे सभी परिभाषाएँ होती हैं जो विशेष रूप से इस वर्ग के लिए परिभाषित और उपयोग की जाती हैं (जैसे मुख्य कोड में चर को परिभाषित करना)। C++ कोड या.cpp फ़ाइल वर्ग का वास्तविक कार्य अनुभाग है और विशेष रूप से steppr मोटर के लिए।

भाग बी: हार्डवेयर सेटअप

चूंकि Arduino केवल 5V की आपूर्ति करता है और स्टेपर मोटर और पेरिस्टाल्टिक पंप को 12V की आवश्यकता होती है, इसलिए प्रत्येक के लिए उपयुक्त ड्राइवरों के साथ एक बाहरी शक्ति स्रोत की आवश्यकता होती है और एकीकृत होता है। ब्रेडबोर्ड, Arduino और कार्यशील घटकों के बीच कनेक्शन स्थापित करना जटिल और थकाऊ हो सकता है, आसान प्रतिकृति के लिए सिस्टम के हार्डवेयर सेटअप को आसानी से दिखाने के लिए एक वायरिंग आरेख योजनाबद्ध संलग्न किया गया है।

चरण 5: इकट्ठा

मुद्रित भागों के साथ, हार्डवेयर वायर्ड, और कोड सेट अप सब कुछ एक साथ लाने का समय है।

1. सर्वो मोटर के लिए बने गियर के स्लॉट में डाली गई स्टेपर मोटर की भुजा के साथ रैक और पिनियन सिस्टम को इकट्ठा करें (चरण 1 में छवियों को देखें)।
2. स्टायरोफोम ब्लॉक को रैक के शीर्ष पर संलग्न करें (मैंने गर्म गोंद का इस्तेमाल किया)।
3. शीशी को खोखले किए गए स्टायरोफोम ब्लॉक में डालें, (स्टायरोफोम आपके नमूने के क्षरण से निपटने के लिए इन्सुलेशन प्रदान करता है जब तक कि आप इसे पुनः प्राप्त नहीं कर सकते)।
4. आधार और शीर्ष के लिए कोने के ब्लॉकों के साथ मॉड्यूलर स्टैंड को इकट्ठा करें, रैक और पिनियन सिस्टम को उठाने और कम करने वाली ऊंचाई के अनुरूप उपयुक्त ऊंचाई प्राप्त करने के लिए कई अन्य ब्लॉक जोड़ें। एक बार अंतिम कॉन्फ़िगरेशन सेट हो जाने के बाद, ब्लॉकों के महिला सिरों में चिपकने वाला लगाने की सिफारिश की जाती है और नर सिरों को प्राथमिकी दी जाती है। यह एक मजबूत बोंग सुनिश्चित करता है और सिस्टम की अखंडता में सुधार करेगा।
5. प्रत्येक सेंसर ब्लॉक में चुंबकीय रीड स्विच के संबंधित हिस्सों को संलग्न करें।
6. सुनिश्चित करें कि सेंसर बॉटम सेंसर ब्लॉक स्वतंत्र रूप से पिन की लंबाई के साथ चलता है (यानी कि छिद्रों में पर्याप्त निकासी है)।
7. Arduino और उपयुक्त वायर्ड कनेक्शन को इकट्ठा करें, ये सभी स्टेपर मोटर के साथ छवि में ब्लैक बॉक्स में रखे गए हैं।
8. USB केबल को Arduino में और फिर 5V स्रोत में प्लग करें।
9. बाहरी बिजली की आपूर्ति को एक आउटलेट में प्लग करें (ध्यान दें कि अपने Arduino को छोटा करने से बचने के लिए इसे इस क्रम में करना बहुत महत्वपूर्ण है और यह सुनिश्चित करें कि Arduino किसी भी धातु को छू नहीं रहा है या जब यह बाहरी में प्लगिंग कर रहा है तो उस पर डेटा अपलोड नहीं हो रहा है। बिजली की आपूर्ति)।
10. सब कुछ दोबारा जांचें
11. नमूना!

चरण 6: नमूना

बधाई हो! आपने अपना स्वयं का प्रदर्शन ऑटोसैंपलर बनाया है! हालांकि यह ऑटोसैंपलर प्रयोगशाला में उपयोग करने के लिए उतना व्यावहारिक नहीं होगा, जितना कि कुछ संशोधन इसे ऐसा बना देंगे! एक वास्तविक प्रयोगशाला में उपयोग करने में सक्षम होने के लिए अपने प्रदर्शन ऑटोसैंपलर को अपग्रेड करने पर भविष्य के निर्देश के लिए नज़र रखें! इस बीच, अपने गर्व के काम को बेझिझक प्रदर्शित करें और इसका उपयोग करें जैसा कि आप फिट देखते हैं (शायद एक फैंसी ड्रिंक डिस्पेंसर!)