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渦旋混合器開源分享

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資料介紹

描述

介紹

您曾經在實驗室中使用過渦旋混合器嗎？它是用于混合解決方案的便捷工具。當您習慣了它時，您將無怨無悔地使用它。

由于這種設備非常昂貴，但在實驗室內并不是絕對必要的，所以我決定制作自己的版本。通過遵循本指南，您還將學習如何制作自己的版本。我希望你會喜歡這本書。

面包板原型

我會開始說，即使零件清單很長，這個設備也可以用周圍找到的東西來建造，如果你在破損的物體中尋找備件，你會發現大部分需要的組件而無需花錢。

該裝置可以示意如下。

我們將使用振動電機來渦旋我們感興趣的樣品。只有當我們將樣品放在電機上時，振動才會開始。這種識別將通過壓電傳感器實現。一旦顯示壓力，由旋轉電位器控制的模擬信號將被發送到電機驅動器，因此它將渦旋我們的樣品。

我們要做的第一件事是在面包板上準備我們的 Arduino 并連接壓電傳感器，以確保這個家伙能正常工作（圖 1 ）

圖 1. 帶有用于壓力檢測的壓電傳感器的 arduino 示意圖。

注意：您可以同時使用 UNO 或 Nano，我使用 UNO 進行面包板測試，然后我使用 Nano 制作了真正的原型。

為了讓這個傳感器正常工作，只需要幾行代碼（圖 2 ）。

#define PRESSURE A0             
[...]            
        
void pressure_baseline (int *baseline);        
        
[...]        
        
int baseline = 0;        
int *ptr_baseline = &baseline;        
             
void setup() {            
 [...]            
 pressure_baseline(ptr_baseline);        
}            
[...]        
void pressure_baseline (int *baseline) {        
 for(int i = 0; i <10; i++){        
   *baseline = *baseline + analogRead(PRESSURE);        
   delay(500);        
   if (i == 9){*baseline = *baseline/10;}        
   }        
 }

圖 2. 傳感器基值計算所需的代碼。

為了避免在設備每次通電時和傳感器之間的靜止壓電傳感器的響應差異（我有三個傳感器在靜止時給出不同的值！），代碼調用基線計算函數。這條線計算壓電傳感器十個值的平均值，這將用作壓力檢測的閾值。您需要的另一件硬件是電機及其控制器。圖 3顯示了設置它所需的接線。我們不能將電機直接連接到數字引腳，因為這會提供最大電流輸出（最大 20-40mA，具體取決于您使用的電路板），但是 5V 引腳能夠提供高達 500mA 的電流，這就足夠了對于振動電機！

還添加了一個電位器以控制振動速度。

1 / 2

圖 3. 帶有振動電機和控制板的系統示意圖。

然后修改代碼以使電機根據對樣品施加的壓力運行（圖 4 ）。

#define POTMETER A1        
#define MOTORPIN 9        
#define ten_to_eight(x) (map(x, 0, 1023, 0, 255))        
[...]        
void pressure_check (int *baseline);        
int *motor_speed (void);        
void speed_control (int *speed);        
void baseline_drift (int *baseline);        
[...]        
int counter = 0;    
int speed = 0;        
void setup() {        
 pinMode(MOTORPIN, OUTPUT);        
 [...]        
}        
void loop() {        
 pressure_check(ptr_baseline);        
 baseline_drift(ptr_baseline);        
}        
[...]        
int *motor_speed (void){        
 speed = analogRead(POTMETER);        
 speed = ten_to_eight(speed);        
 return &speed;        
 }        
void motor_control (int *speed){        
 analogWrite(MOTORPIN, *speed);        
 counter++;        
 }        
void pressure_check (int *baseline) {        
 if (analogRead(PRESSURE) > (*baseline + 10) && counter < 20){        
   while(counter < 20){        
     int *speed = motor_speed();        
     motor_control(speed);        
     delay(500);        
     }        
   } else if (counter > 19) {        
     analogWrite(MOTORPIN,HIGH);        
     delay(1000);        
     counter = 0;        
     }        
 }        
void baseline_drift (int *baseline){        
 if ( millis() % 3600000 == 0 && counter == 0){pressure_baseline(baseline);}        
 }

圖 4. 電機控制代碼。

讓我們仔細看看代碼及其作用。首先，您需要定義所需的電機和電位器引腳，并將電機引腳設置為輸出（圖 5 ）。

#define POTMETER A1        
#define MOTORPIN 9             
              
void setup() {            
 [...]            
 pinMode(motorPin, OUTPUT);            
 [...]            
}

圖 5. 初始化代碼。

其余代碼實際上控制著系統的行為方式。需要四個函數。它開始調用 pressure_check()，此函數檢查壓電傳感器上是否有壓力以及調用 motor_speed() 時答案是否肯定。這將從電位器計算電機引腳的輸出，宏函數 ten_to_eight 將映射八位輸出的值（最大值為 180，以避免電機大幅減速）。最后需要的部分是 motor_control() 來激活電機。計數器變量每 0.5 秒增加一次，直到總共 10 秒，然后系統停止 1 秒并等待新循環的進一步壓力。最終函數 baseline_drift() 將每小時運行一次，并為壓電傳感器計算一個新的基值，從而避免漂移。（圖 6 ）。

void loop() {        
 pressure_check(ptr_baseline);        
 baseline_drift(ptr_baseline);        
}        
[...]        
int *motor_speed (void){        
 speed = analogRead(POTMETER);        
 speed = ten_to_eight(speed);        
 return &speed;        
 }        
void motor_control (int *speed){        
 analogWrite(MOTORPIN, *speed);        
 counter++;        
 }        
void pressure_check (int *baseline) {        
 if (analogRead(PRESSURE) > (*baseline + 10) && counter < 20){        
   while(counter < 20){        
     int *speed = motor_speed();        
     motor_control(speed);        
     delay(500);        
     }        
   } else if (counter > 19) {        
     analogWrite(MOTORPIN,HIGH);        
     delay(1000);        
     counter = 0;        
     }        
 }        
void baseline_drift (int *baseline){        
 if ( millis() % 3600000 == 0 && counter == 0){pressure_baseline(baseline);}        
 }