Материал: 1697

при выходе из строя необходимо приобретать новый дозатор. На рисунке 7

изображен дозатор, используемый в проекте.

Рисунок 7 – Автоматический химический дозатор Biohit eLINE

Механический дозатор не имеет электронных частей, количество до-

зируемой жидкости регулируется вращающимся механизмом на резьбе. Так же набор и сброс жидкости происходит по нажатию кнопки, если нажать не до конца, то часть жидкости останется в пипетке. Так же для сброса исполь-

зованной пипетки имеется специальный рычажок, который позволяет легко избавится от использованной пипетки. Плюсом данного дозатора является отказоустойчивость и малая цена, и при выходе из строя не сложно заменить дозатор на новый. На рисунке 8 изображен механический дозатор.

Рисунок 8 – Автоматический химический дозатор Biohit eLINE

Исходя из имеющихся особенностей, был приобретён автоматиче-

ский химический дозатор. Так как в проекте предусматривается выполнения задач без участия человека, умение автоматического сброса пипетки, набора и слива жидкости были решающими.

3.5 Выбор комплектующих

Для проекта, необходимо подобрать комплектующие, которые будут установлены непосредственно в манипулятор. Одним из самых важных эле-

ментов являются сервомоторы, в которых встроены сервоприводы.

Сервопривод это привод с управлением через отрицательную обратную связь, позволяющую точно управлять параметрами движения.

Сервоприводом является любой тип механического привода, имеющий в составе датчик и блок управления приводом, автоматически поддержива-

ющий необходимые параметры на датчике согласно заданному внешнему значению.

Проще говоря, сервопривод является автоматическим точным исполни-

телем, получая на вход значение управляющего параметра, в режиме реаль-

ного времени, он своими силами, основываясь на показаниях датчика, стре-

мится создать и поддерживать это значение на выходе исполнительного эле-

мента.

Сервомотор это сервопривод с мотором, предназначенный для приве-

дения в движение устройств управления через поворот выходного вала, при-

меняются в таких областях, как открытие и закрытие клапанов, переключате-

ли и так далее. На рисунке 9 изображен основные элемент сервомотора.

Рисунок 9 – Сервопривод в разборе.

Важными характеристиками сервомотора являются динамика двигате-

ля, равномерность движения, энергоэффективность.

Серводвигатели широко применяются в промышленности, например, в

металлургии, в станках с ЧПУ, прессо-штамповочном оборудовании, авто-

мобильной промышленности, тяговом подвижном составе железных дорог.

В основном в серво использовались 3 полюсные коллекторные двига-

тели, в которых тяжелый ротор с обмотками вращается внутри магнитов.

Первое усовершенствование, которое было применено это увеличение количества обмоток до 5. Таким образом, вырос вращающий момент и ско-

рость разгона. Второе усовершенствование это изменение конструкции мо-

тора. Стальной сердечник с обмотками очень сложно раскрутить быстро. По-

этому конструкцию изменили, обмотки находятся снаружи магнитов, и ис-

ключено вращение стального сердечника. Таким образом, уменьшился вес двигателя, уменьшилось время разгона и возросла стоимость.

Ну и наконец, третий шаг это применение бесколлекторных двигате-

лей. У бесколлекторных двигателей выше КПД, так как нет щёток, и трущих-

ся частей. Они более эффективны, обеспечивают большую мощность, ско-

рость, ускорение, вращающий момент.

В данном проекте был выбраны сервомоторы Torobot .Одним из крите-

риев выбора было размер сервомотора, так как необходима была установка в манипулятор, и моторы должны были быть достаточно компактными, но в тоже время достаточно мощным, для того чтобы поднимать собственный вес и вес всей конструкции . Тяга выбрана сервомотора около 15 килограмм на сантиметр, двигать всю конструкцию. Так же был приобретен один мощный сервомотор на основание, так как выбранные сервомоторы не справлялись с таким весом. Для стабильной работы необходимо напряжение равное 5

вольтам, но допускается диапазон от 4.8 до 7 вольт. С изменением входного напряжения изменяется сила тяги, максимум которой равен 15 килограмм на сантиметр.

На самом контроллере имеется всего один пин питания с напряжением

5 вольт, так как нам необходимо использовать шесть сервомоторов, была ис-

пользована беспаечная макетная плата. Применение макетной платы позво-

ляет проверить, наладить и протестировать схему ещё до того, как устрой-

ство будет собрано. Это позволяет избежать ошибок при конструировании, а

также быстро внести изменения в разрабатываемую схему и тут же прове-

рить результат. Плюс беспаечной монтажной платы это отсутствие процесса пайки при макетировании схемы. Это обстоятельство значительно сокращает процесс макетирования и отладки устройств.

Беспаечная макетная плата состоит из пластмассового основания, в ко-

тором имеется набор токопроводящих контактных разъёмов. Этих контакт-

ных разъёмов очень много. В зависимости от конструкции макетной платы контактные разъёмы объединяются в строки по 5 штук. В результате образу-

ется пятиконтактный разъём. Каждый из разъёмов позволяет подключать к нему выводы электронных компонентов или токопроводящих проводников диаметром, как правило, не более 0.7 миллиметров.

Основа макетной платы – ABS пластик. Контактные разъёмы выполне-

ны из фосфористой бронзы и покрыты никелем. Благодаря этому, контакт-

ные разъёмы рассчитаны на 50 000 циклов подключения, отключения. Оби-

лие соединительных проводников и сама конструкция макетной платы при работе собранного устройства провоцирует помехи. Эти помехи отрицатель-

но влияют на работу схемы, собранной на макетке. Чтобы избежать этого общий провод схемы электрически соединяют с металлической подложкой.

Сама подложка закрепляется на нижней части беспаечной макетной платы.

В качестве соединений использовались провода, предназначенные для беспаечной макетной платы. За счет малого напряжения используются тон-

кие провода, так как плата не рассчитана для работы с высоким напряжени-

ем.

В качестве внешнего источника питания использовался специальный блок питания, который предназначенный для снабжения узлов к электриче-

ской энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряже-

ния до требуемых значений. Использование данного источника питания обу-

словлено тем, что он имеет постоянные 5 вольт. Этого достаточно для ста-

бильной работы всей системы. Но блок питания нельзя просто так подклю-

чить к схеме. Так же нужно учитывать что максимальное потребление сер-

водвигателя составляет около одного ампера, поэтому исходя из того что в конструкции используется шесть сервомоторов, необходимо использовать блок питания с шестью и более амперами. Так как все двигатели одновре-

менно не будут использоваться на полную мощность.