Двойной насос.jpg

В этой статье исследуется новый метод с открытым исходным кодом для разработки и производства высококачественного научного оборудования, подходящего для использования практически в любой лаборатории. Шприцевой насос был спроектирован с использованием бесплатно доступного программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР) с открытым исходным кодом и изготовлен с использованием 3D- принтера RepRap с открытым исходным кодом и легкодоступных деталей. Проект, спецификация материалов и инструкции по сборке доступны всем желающим по всему миру. Предоставляется подробная информация об использовании программного обеспечения САПР и 3-D принтера RepRap. Использование Raspberry Pi (частично с открытым исходным кодом).Также проиллюстрирован компьютер как устройство беспроводного управления. Была оценена производительность шприцевого насоса, и подробно описаны методы, использованные для оценки. Стоимость всей системы, включая контроллер и веб-интерфейс управления, составляет порядка 5% или меньше, чем можно было бы ожидать заплатить за коммерческий шприцевой насос с аналогичными характеристиками. Конструкция должна соответствовать потребностям конкретной исследовательской деятельности, требующей шприцевого насоса, включая тщательно контролируемое дозирование реагентов, фармацевтических препаратов и доставку вязких материалов для 3D-принтера, а также других приложений.

mqdefault.jpgYouTube_icon.svg
Э. Хант D80. Презентация шприцевого насоса с открытым исходным кодом.

Материалы и инструменты

Примечание. На этой странице описана механическая сборка и установка программного обеспечения. В статье описывается электроника в том виде, в котором она была изначально реализована. Этот метод больше не поддерживается. Теперь для управления устройством рекомендуется использовать контроллер 3D-принтера, такой как RAMPS или Melzi и Franklin . Старый метод подробно описан на вкладке «Обсуждение» на этой странице.
Материалы для шприцевого насоса
Детали для сборки шприцевого насоса.
Материалы
3-D печатьСчитать
Конец двигателя1
Перевозка1
Основание держателя плунжера1
Вкладка «Держатель плунжера»1
Держатель тела2
Конец холостого хода1
Двигатели и МеталлСчитать
двигатель NEMA171
Муфта вала 5 мм х 5 мм1
шарикоподшипник 625z2
Линейный подшипник LM6UU2
Винт с головкой под торцевой ключ M3 x 10 мм6
Винты с головкой под торцевой ключ M3 x 20 мм.4
Винты с головкой под торцевой ключ M3 x 40 мм.4
Шестигранная гайка М313
Шестигранная гайка М55
Стержень с резьбой М5 0,2 м1
Инструментальная сталь А2 6 мм 0,2 м2
Необходимые инструменты
Необходимые инструменты для сборки шприцевого насоса.
Инструменты
Шестигранный ключ M3
сверло 3 мм

Как создать шприцевой насос с открытым исходным кодом

1
Конец двигателя прикреплен к двигателю

Закрепите двигатель со стороны двигателя с помощью 4 шайб M3 и 4 винтов M3 x 20 мм с головкой под торцевой ключ.

2
Металлические стержни вставлены в конец двигателя

Вставьте 2 металлических стержня в конец двигателя, затем закрепите их на месте с помощью 2 гаек M3 и 2 винтов M3 x 10 мм с головкой под торцевой ключ.

3
Резьбовой стержень, соединенный с двигателем

Вставьте резьбовой стержень в муфту наполовину, вторая половина должна оказаться на двигателе, зафиксируйте.

4
Выдолбленная карета

Ручной дрелью или ножом выдолбите два конца каретки, чтобы сделать отверстие в пластике.

5
САМЫЙ шаг04.JPG

Линейные подшипники и гайка вставлены в каретку.]] Зафиксируйте линейные подшипники на полых концах каретки. Затем вставьте гайку М5 в гайкоуловитель в нижней части каретки.

6
САМЫЙ шаг05.JPG

Основание держателя плунжера, прикрепленное к каретке]] Прикрепите основание держателя плунжера к каретке с помощью 2 гаек M3 и 2 винтов с головкой под торцевой ключ M3 x 10 мм.

7
Подключаемый разделительный контейнер.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed eiusmod tempor incidunt ut Labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrum ullamco Laboris Nisi ut aliquid ex ea commodi consequat.

8
Каретка навинчивается на стержни

Наденьте каретку на резьбовой стержень и убедитесь, что два металлических стержня вошли в линейные подшипники.

9
САМЫЙ шаг08.JPG

Гайки М5 установлены на резьбовом стержне.]] После того, как каретка окажется на середине резьбового стержня, навинтите две гайки М5 на резьбовой стержень.

10
Подшипники вставлены в конец натяжного ролика

Вставьте два подшипника в круглые пазы на конце натяжного ролика.

11
Натяжной конец установлен на стержнях

Теперь наденьте конец натяжного ролика на стержни и закрепите его еще двумя гайками М5 на конце стержня с резьбой. Нажмите две гайки, уже находящиеся на стержне, до конца натяжного ролика, чтобы закрепить его.

12
Шприц в корпусе и держатели плунжера

Вставьте корпус шприца в держатели корпуса, затем вставьте поршень в основание держателя поршня.

13
Шприц в корпусе и держатели плунжера

С помощью четырех болтов M3 x 40 мм, четырех шайб M3 и четырех гаек M3 закрепите два держателя на натяжном конце насоса. Поместите две гайки в верхнюю часть держателя ближе к каретке и две гайки в нижнюю часть держателя напротив натяжного конца.

14
Установленный шприц

Вставьте выступ держателя плунжера в верхнюю часть плунжера, чтобы закрепить его на помпе и предотвратить соскальзывание при использовании.

Контроллер: подключение и калибровка

Это описание использования Франклина для управления устройством. Последняя версия доступна бесплатно на Github .

(В документе описана электроника в том виде, в котором она была изначально реализована. Этот метод больше не поддерживается. Теперь рекомендуется использовать контроллер 3D-принтера RepRap, такой как RAMPS или Melzi, который вы можете подобрать в Интернете и Франклин для управления устройства. Оригинальная инструкция доступна во вкладке Обсуждение.)

Двигатель необходимо подключить к плате управления к клеммам, предназначенным для первой оси (обычно называемой X). Во Франклине загрузите профиль для имеющейся у вас платы, затем настройте профиль и откалибруйте насос:

1
Установите количество времен на 0, оси положения на 1, а экструдеры и толкатели на 0.
Установите количество времен на 0, оси положения на 1, а экструдеры и толкатели на 0.
2
Отключите оба концевых выключателя.
Отключите оба концевых выключателя.
3
Установите для муфты скорость 100 шагов/мм и ограничение скорости 20 мм/с.
Установите для муфты скорость 100 шагов/мм и ограничение скорости 20 мм/с.
4
Домашний насос.
Установите положение переключателя на 0, затем включите насос. Это устанавливает текущее положение в положение переключателя.
5
Выберите вход позиции x.
Выберите вход позиции x. Затем нажимайте стрелки вверх и вниз, чтобы перемещать насос небольшими шагами. Страница вверх и вниз, чтобы перемещать насос более крупными шагами.
6
При необходимости измените направление.
Насос должен выталкивать жидкость при движении в положительном направлении. Если он движется в неправильном направлении, переверните его.
7

Вытащите шприц немного за большую отметку. Затем маленькими шажками подтолкните шприц к отметке большего размера так, чтобы поршень оказался точно на отметке. (Из-за люфта вам нужно выполнить всю процедуру, только нажимая.)

8

Нажмите кнопку «Домой», чтобы установить позицию на 0.

9

Толкайте его дальше, пока не дойдете до другого маркера (чем больше расстояние, тем лучше). Обязательно делайте небольшие шаги в конце, чтобы быть уверенным, что вы делаете это, только нажимая.

10

Запишите текущее положение.

11

Разделите полученное количество мм, умноженное на сцепление, на количество миллилитров между маркерами. Это правильное значение соединения для этого шприца.

12
Сохраните профиль.

После установки правильной муфты отрегулируйте максимальную скорость до подходящего значения (если она слишком высокая, двигатель будет прыгать), назовите и сохраните профиль. Также установите этот профиль по умолчанию.

13
Экспортируйте профиль.

Щелкните правой кнопкой мыши ссылку экспорта и сохраните цель в папке на своем компьютере, где вы сможете ее найти. Используйте этот файл для восстановления профиля, если вам это нужно.

14
Поменяйте единицы.

Если вы хотите, чтобы интерфейс был корректным (конечно, хотите), откройте профиль в текстовом редакторе и измените настройку unit_name с мм на мл. Сохраните его и импортируйте новые настройки. Обратите внимание, как меняются все юниты в интерфейсе.

Теперь насос готов к использованию. Вы можете использовать запись позиции X, чтобы переместить ее вручную, или загрузить G-код, который перемещает координату X, чтобы переместить ее по заранее запрограммированному шаблону. Простой пример G-кода:

Г1 Х10 Ф600 ; Введите 10 мл со скоростью 600 мл/мин (10 мл/с).Г1 Х1 Ф120 ; Введите 1 мл со скоростью 100 мл/мин (2 мл/с).Г4 П500 ; Подождите 500 мс.Г1 Х1 ; Введите еще один мл с той же скоростью.Г1 Х10 Ф600 ; Повторить.Г1 Х1 Ф120Г0 Х-5 ; Оттяните 5 мл на максимальной скорости.

Минимальная скорость насоса

Минимальная мощность насоса составляет один шаг двигателя; сколько это зависит от размера шприца. Здесь шаг ходового винта составляет 0,8 мм, а двигатель совершает 3200 микрошагов за оборот, поэтому один шаг соответствует перемещению плунжера 0,8 мм/3200 = 250 нм. Поперечное сечение шприца емкостью 25 мл составляет около 4 см², поэтому один шаг представляет собой произведение этих чисел и составляет 0,1 мм³ = 0,1 мкл.

Минимального значения скорости, с которой может работать насос, не существует, но если вы приблизитесь к размеру шага, поток будет идти заметными шагами, а не непрерывным. Например, если вам нужна скорость 1 мкл/мин, он будет делать один шаг каждые 6 секунд.

Смотрите также

Совместные инициативы

В новостях

Эмилипамп.jpg
«Еще один день, еще одно феноменальное дополнение к списку практических, не требующих ажиотажа, реальных, осязаемых инструментов для 3D-печати, которые обязательно принесут некоторые долгожданные изменения. На этот раз именно научное сообщество может петь дифирамбы и поднимать бокалы, поскольку они собираются воспользоваться преимуществами – и сэкономить кучу денег – на шприцевых насосах, напечатанных на 3D-принтере».
Cookies help us deliver our services. By using our services, you agree to our use of cookies.