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automatisches Probenahmesystem
25.07.2019, 14:27
Beitrag #1
automatisches Probenahmesystem
Hallo an Alle,
mein Name ist Peter und ich habe von einem Freund ein Einsteigerset geschenkt bekommen. In den letzten paar Monaten habe ich viel rumgebastelt und viele Tutorials abgearbeitet. Jetzt habe ich mir mein erstes Projekt vorgenommen. Ich möchte für die Arbeit ein automatisches Probenahmesystem für kontinuierliche Fermentationen bauen, dass nachts für uns regelmäßig Proben zieht und in kleine Flaschen füllt. Hierbei wird sowohl die Zeit der ersten Probe, als auch Zeitintervall und Anzahl der Proben über Taster und ein LCD Display eingestellt.

Dafür müssen zwei Motoren angesteuert werden, die einen Schlauchpumpenaufsatz haben. Im angehängten Schema sieht man den Aufbau der Pumpen. Pumpe eins wird kontinuierlich vom Steuerteil des Reaktors betrieben und zieht dauerhaft Volumen aus dem Reaktor. Pumpe 3 soll zu einem definierten Zeitpunkt anspringen und aus dem Beipass eine Probe in die vorbereiteten Probeflaschen pumpen. Während Pumpe 3 noch läuft soll Pumpe 2 anspringen, die gefilterte Luft in den Schlauch pumpt, der sich somit leert.

Ich habe bereits einen Code, der ein Menü auf einem LCD Display zeigt und mit 3 Tastern navigieren kann. Außerdem können alle einstellungen vorgenommen werden und der Ablauf wird mit LEDs simuliert.
Nachdem ich heute noch ein bisschen hier im Forum gelesen habe, habe ich allerdings festgestellt, dass mein Programm viel zu umständlich ist und ich werde das noch ein wenig vereinfachen und strukturieren. Dann werde ich ihn hir für Verbesserungsvorschläge posten.

Als nächster schritt sollen dann die Motoren gekauft und eingebunden werden.
Hier meine erste Frage:
Kann ich diesen Motor mit einer H-Brücke ansteuern?

Außerdem hatte ich daran gedacht einen alten Drucker zu schlachten, um den Motor und Führungsschiene zu nutzen. Damit würde dann das Schlauchende von einer zur nächsten Flasche bewegt werden. Hat damit jemand Erfahrungen gemacht?

Vielen Dank schonmal für die Hilfe.

bis später
Peter


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25.07.2019, 14:45
Beitrag #2
RE: automatisches Probenahmesystem
Eine H-Brücke braucht man in der Regel nur, wenn man eine Drehrichtungsumkehr braucht. Ich denke, Deine Motoren werden immer in die gleiche Richtung laufen.
Dann würden n-Kanal-Logik-Level-Mosfet genügen.
Freilaufdioden (für den Nennstrom des Motors ausgelegt!) nicht vergessen.

Das mit dem Schlitten vom Drucker könnte funktionieren, wenn Du ihn angesteuert bekommst. Da müsste man sich dann Gedanken über die Positionierung machen.

Ich bin nicht der Motorenspezialist, da werden Andere mehr dazu sagen können.

Gruß Tommy

"Wer den schnellen Erfolg sucht, sollte nicht programmieren, sondern Holz hacken." (Quelle unbekannt)
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25.07.2019, 17:28 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 25.07.2019 17:38 von georg01.)
Beitrag #3
RE: automatisches Probenahmesystem
Hallo Peter,
wie der Tommy schon geschrieben hat, Du brauchst für den Motor keine H-Brücke.
Nun sollt irgendwann wieder die “NULL- Position“ angefahren werden, (alle Flaschen Voll – Füller zum Anfang fahren) reicht vielleicht das Umpolen der Kontakte -> eigentlich H-Brücke wird dann sinn machen.
Ich arbeite grundsätzlich mit Schrittmotoren und Servo´s. Mit Gleichstrommotoren habe ich bis jetzt keine “Wirkliche“ Projekte gemacht.
Dein Motor ist ein -> Gleichstrom-Getriebemotor, ich kann mir schon vorstellen, dass dank der Getriebe, kann man eine gewünschte Position schon in etwas erreichen – … auch nach 100 hin und her Fahren? … Auch Stepper (Schrittmotoren) verzählen sich!
Gleichstrom (Gleichstrom-Getriebe) Motoren kann man auch mit Sensoren / Aktoren verriegeln, d.h. gewünschte Positionen fast exakt bestimmen – und zwar auch nach 1000 mal hin und her fahren.

Du möchtest die Flaschen befühlen – habe damals ein Dosierungsgerät (Bild) “gebastelt“.
Für das Fühlen, habe ich eine Schrittmotor gesteuerte Schlauch- Peristaltik Pumpe verbaut. Obwohl die Viskosität der Flüssigkeit der Wasser ähnlich war – dauerte die Fühlungsprozedur relativ lange.
hier daher ein Tipp:
Große – Schlauch (Pumpen … ) Durchmessen von Anfang an Wählen.
Gruß Georg


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25.07.2019, 20:03
Beitrag #4
RE: automatisches Probenahmesystem
Ich habe ihn so verstanden, dass die Motoren die Pumpen antreiben sollen.
Die Positionierung will er mit der Einheit von einem Drucker machen. Das dürfte dann ja ein Schrittmator sein.

Gruß Tommy

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25.07.2019, 20:25
Beitrag #5
RE: automatisches Probenahmesystem
Einfach abwarten was der TO dazu so sagt.
Gruß Georg

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26.07.2019, 09:24
Beitrag #6
RE: automatisches Probenahmesystem
Vielen Dank schonmal für die Antworten.

Meine Idee war, dass die Gleichstrommotoren die Schlauchpumpen antreiben und die Schlauchpositionierung mit einem Schrittmotor gemacht wird.

Theoretisch brauch ich nur eine Richtung das ist richtig. Auf der anderen Seite, wäre es vielleicht nicht schlecht, wenn man die Möglichkeit hat in beide Richtungen zu pumpen. Man weiß ja nie, was man später für Aufbauten hat und dann muss man vielleicht improvisieren.

Der Schrittmotor klingt aber eigentlich auch sehr interessant für die Pumpen und ist sogar günstiger in der Anschaffung. Ich haben diesen bei Conrad entdeckt. Allerdings sehe ich weder in der Beschreibung noch in dem Datenblatt wieviele Umdrehungen der pro Minute schaffen würde. Die Probeflaschen haben ein Volumen von 10-20mL und diese sollten in wenigstens 1-2 Minuten gefüllt sein. Außerdem würden auch nicht mehr als 10 Proben genommen werden.
Sonst würde die Schlauchpumpe ungefähr so sein wie bei deinem Dosiergerät.

Wie ist das bei den Schrittmotoren und der Steckplatzbelegung. Ich kann mir vorstellen, dass es mit drei Schrittmotoren ziemlich eng wird, selbst auf dem Mega. Immerhin habe ich ja auch noch den LCD und Taster angeschlossen. Und kann es mir passieren, dass ich Probleme mit der Stromversorgung bekomme, wenn mehrere gleichzeitig lauf?

bis später
Peter
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26.07.2019, 09:31
Beitrag #7
RE: automatisches Probenahmesystem
Ein System unnötig aufzublähen, weil man es ja evtl. oder nie mal brauchen könnte halte ich für unsinnig, besonders wenn es für einen bestimmten Zweck gebaut wird. Das ist aber Deine Entscheidung. Mehr Pins brauchst Du dafür auch.

Die Motoren musst Du von einem externen Netzteil versorgen, das kann der Arduino nicht mit erledigen. Das Netzteil sollte ausreichend dimensioniert sein, da der Anlaufstrom ein Mehrfaches des Nennstroms ist.

Gruß Tommy

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26.07.2019, 12:22 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 26.07.2019 12:40 von Peter_hno3.)
Beitrag #8
RE: automatisches Probenahmesystem
(26.07.2019 09:31)Tommy56 schrieb:  Ein System unnötig aufzublähen, weil man es ja evtl. oder nie mal brauchen könnte halte ich für unsinnig, besonders wenn es für einen bestimmten Zweck gebaut wird. Das ist aber Deine Entscheidung. Mehr Pins brauchst Du dafür auch.

Da hast du höchst wahrscheinlich recht.


Ich glaube es ist einfacher, wenn ich mit den Gleichstrommotoren die Pumpen antreibe und den Schrittmotor nur für die Positionierung der Probeflaschen.

Ich habe bisher keine erfahrung mit Mosfets gemacht. Habe jetzt ein wenig gelesen und weiß, dass es ein n mosfet mit logik level sein muss. Auch die Spannung, Leistung und Strom der Pumpe sollte wahrscheinlich beachtet werden.

Meine Fragen:
1. Sollten spannung etc des Mosfets genau dem Wert der Pumpe entsprechen oder überdimensioniert sein?
2. Wie hoch sollte die Spannung sein (Ugs)?
3. Habt ihr Empfehlungen?
4. Wie wird die Freilaufdiode dimensioniert?

Achso die Daten der Pumpe:
Nennspannung:12V
Nennstrom: 5500mA
Nennleistung: 41,W
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