Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schrittmotor und LEDs via Linux ansteuern


von budyy (Gast)


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Hallo liebe Leute,

ich stehe vor einem Problem, welches ich unmöglich alleine lösen kann.
Das Projekt soll gewerblich genutzt werden und ich bin gerne bereit bei 
entsprechender Machbarkeit ein Budget an Hobby und Profielektroniker zur 
Verfügung zu stellen.

Zum Problem:
Es geht darum, eine Gesamtmenge (10ml, 20ml, 50ml) in einer bestimmten 
Mischung aus 6 Zutaten (Genauigkeit 0,1ml) Stück für Stück zusammen zu 
mischen.

Mechanisch habe ich mir hierzu folgendes überlegt:
Nach langen suchen und tüfteln dachte ich mir, jeweils 6x 1ml Spritzen 
stabil zu befestigen (Einheit 1). Und 4x 5/10ml Spritzen ebenfalls 
stabil zu befestigen (Einheit 2).

Ich erkläre es der Einfachheit wegen anhand von Einheit 1.
Alle Spritzen sind baugleich. So könne ich ja die Kolben an einem Hub 
befestigen der durch einen Schrittmotor gesteuert wird. Es werden 
grundsätzlich alle Spritzen aufgezogen. Durch ein Getriebe könnte ja 
eine gewisse Hub-Höhe X pro Schritt berechnet werden und somit 0,1ml? 
Durch das Warten wird durch das Vakuum die Flüssigkeit in die Spritze 
gezogen.

Die Spritzen sind an einem T-Stück befestigt und so kann mechanisch der 
Durchfluss (Spritze/Behälter) und (Spritze/Ausgang) betätigt werden. 
Wenn kein T-Stück geöffnet wird, werden die Flüssigkeiten einfach nur 
von Spritze zu Tank und umgekehrt befördert. Das System funktioniert mit 
händischem Hub wunderbar, prinzipiell müsste dieser also automatisiert 
werden.

Durch ein aufleuchten einer LED wird gekennzeichnet, dass dieses T-Stück 
jetzt geöffnet werden muss. Nachdem der Schrittmotor die Spritze wieder 
zusammendrückt, wird durch die LED gekennzeichnet, dass das T-Stück 
wieder geschlossen werden kann.

Im praktischen Beispiel soll das so aussehen:
An einem Linux-PC wird eine Datei eingelesen:
Mischung 1
-> Zutat 1 = 0,4 ml (Einheit 1)
-> Zutat 2 = 0,3 ml (Einheit 1)
-> Zutat 3 = 0,5 ml (Einheit 1)
-> Zutat 4 -> 8,2 ml (Einheit 2)

Jetzt sagt der PC: Mischung 1 wird zubereitet:
Es blinkt die LED an Zutat 1 für 3 sek. Das bedeutet dass dieser Hahn 
geschlossen bleiben muss und die Flüssigkeit angesaugt wird. Dann wartet 
der Schrittmotor zwei sekunden und die LED leuchtet stetig. Das bedeutet 
dass der Ausgang geöffnet werden muss und der Schrittmotor drückt den 
Kolben wieder in die Spritze.

Dieser Vorgang passiert in einem Abstand von 2 Sekunden mit jeder Zutat.
Die Software muss das überspringen, wiederholen und auslassen einer 
Mischung zulassen.
Weitere Funktionen wären dann ein Addon.

In der fertigen Version wären es rund 100 Spritzen zu 1ml und 10 
Spritzen zu 10ml.

Wäre das grundsätzlich möglich und wie wäre das Projekt umsetzbar? 
Selbst aneignen oder einen Hobby/Profi-Elektroniker anheuern.

Viele liebe Grüße und Dankeschön!

von Medizintechniker (Gast)


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Das ist so nicht möglich! Versuche ein anderes Konzept!

von Dominik S. (dasd)


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Medizintechniker schrieb:
> Das ist so nicht möglich! Versuche ein anderes Konzept!

Gehen würde das vermutlich schon... Spricht ja nichts dagegen SM und 
LEDs vom PC aus anzusteuern.

Trotzdem nimmt man für sowas doch eher Dosierpumpen, oder?

von Frank K. (fchk)


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Suche mal nach Dosierpumpen, für jede Zutat eine.

Dann wird wohl so ein Gerät wie dieses hier (ebay #170913143866, aber 
eben mit 6 Pumpen anstelle von 4) dabei herauskommen.

Pumpen: z.B. sowas hier: ebay #120662941940. Diese hier liefert 20 ml 
pro Minute, d.h. 1 ml in 3s. Du bräuchtest vielleicht eine mit weniger 
Förderleistung. Google sei Dein Freund.

fchk

von Jonas K. (jok)


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Vielleicht könnte es einfacher sein, die Zutaten gravimetrisch zu 
dosieren? In diesem Fall könntest du direkt das Gewicht des Zielgefässes 
wägen, wodurch du viele potenzielle Fehler im Prozess erkennen kannst, 
weil du direkt ermittelst, was tatsächlich in der Mischung landet. Falls 
du die Flüssigkeitsbehälter unter leichten Druck setzen kannst um die 
Flüssigkeiten zu fördern, bräuchtest du nur noch ein Dosierventil pro 
Zutat.

In jedem Fall würde ich an deiner Stelle die Ventile direkt ansteuern 
und nicht via LED einen Benutzer auffordern, dies von Hand zu tun.

Zum Systemdesign würde ich dir empfehlen einen Mikrocontroller bzw. eine 
käufliche Steuerung zu verwenden und die PC Software mit User Interface 
über TCP/IP bzw. USB kommunizieren zu lassen, so dass du keine 
zeitkritischen Tasks auf dem PC hast bzw. falls du einen Regler 
verwenden wirst, der PC nicht Bestandteil des Regelkreises ist.

von budyy (Gast)


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Danke für eure Antworten! Die Idee mit Dosierpumpen waere gut, nur bei 
insg. 115 Zutaten etwas teuer - oder?

Die spritzenidee waere eben effektiv, es koennten ja auch mehrere 
schrittmotoren (linearantrieb) das spritzenbefestigungs-portal exakt 
anheben.

Eine weitere idee waere, dass ich nicht die dosierung ueber schritte der 
motoren erreiche sondern bspw ueber ein konstrukt aus zwei tastsensoren. 
Der eine sensor begrenzt den weg nach unten (voll eingedrueckter kolben) 
der andere sensor waere vertikal verstellbar und. Begrenzt somit den 
laufweg des gesamten portals. So koennte man den oberen sensor um bspw 
2,5 cm nach oben verschieben und der damit erreichbare hub entspricht 
0,1ml.. Bspw

Eher nicht die mechanik ist mein problem, vielmehr die ansteuerung der 
motoren/leds...
Und die software, die die mischung in mechanische bewegungen umsetzt.

Im zweiten schritt koennte man die auslaesse elektronisch regeln und das 
gefaess ebenfalls automatisch unter den entsprechenden hahn...

Bitte bedenkt dass es ueber 100 zutaten geht ;-).

von Frank K. (fchk)


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Was müssen wir über die Flüssigkeiten wissen?
- Lösungsmittel?
- Lebensmittel?
- ätzend? (Säuren/Laugen)
- Viskosität? (dünnflüssig?, zähflüssig?)
- ...?

fchk

von budyy (Gast)


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Lebensmittelaromen, teils dick und teils weniger dickfluessig.
Allerdings waere das ja bei spritzn egal, da das erzeugte vakuum die 
spritze zwingend fuellt. Insofern dicht...

Vg

von Karl H. (kbuchegg)


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Die Sache mit den T-Stücken gefällt mir noch nicht.

Brainstorming:
Wenn man die Fläschen samt Spritzen in eine einfache Halterung setzt, 
könnte man alle auf ein Karusell setzen. Der Rechner dreht dann das 
Karusell so, dass die jeweils interessierende 'Spritze' an der 
Handling-Position ist. Dort greift sich eine Mechanik die Spritze, zieht 
so auf und füllt die gewünschte Menge in das Vorlagegefäss. Dann steckt 
er die Spritze zurück, entleert sie und das Karusell dreht die nächste 
Zutat zur Handling-Station.

von Reinhard Kern (Gast)


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Hallo,

die Elektronik ist da sicher der einfachere Teil, egal ob du die Ventile 
elektrisch ansteuerst oder einen Zombie rumjagst, die Hauptprobleme 
liegen in der mechanischen Ausführung der Dosierung - was ist mit 
Eintrocknen, Spülen der Zuführungen usw. Meiner Ansicht nach braucht man 
für eine Zutat X eine geschlossene Leitung vom Vorratsbehälter über die 
Dosierung bis zum Mischbehälter.

Für Spritzen spricht eigentlich nur die Möglichkeit, die Einwegspritzen 
von Junkies zu recykeln, zur Automatisierung sind sie total ungeeignet.

Gruss Reinhard

von budyy (Gast)


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Also die dreh-karusell-geschichte ist natuerlich auch total interessant 
;-). Dann wuerde ja der schrittmotor den deckel anheben und somit die 
spritzen?! Das waere natuerlich sehr toll!!!

von budyy (Gast)


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Eintrocknen ist unwahrscheinlich, spuelung waere ja eine software 
geschichte. Die vorratsbehaelter sind sowieso relativ klein 20ml.

Die 1ml spritzen haben von 0.0ml zu 0.1ml etwa 1cm weg, dass muss doch 
moeglich sein

von Karl H. (kbuchegg)


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budyy schrieb:
> Also die dreh-karusell-geschichte ist natuerlich auch total interessant
> ;-). Dann wuerde ja der schrittmotor den deckel anheben und somit die
> spritzen?! Das waere natuerlich sehr toll!!!

Je mehr ich darüber nachdenke, desto weniger dumm kommen mir die 
Spritzen vor. Das einzige Problem ensteht, wenn die Vorratsfläschen leer 
werden.

Aber ansonsten Spritze in einen Gummistopfen einsetzen, so dass der 
Stopfen samt Spritze das Fläschen verschliest.

Jetzt muss man sich nur noch eine Mechanik überlegen die
die Spritze zuverlässig greift und den Kolben zuverlässig komplett 
aufzieht.
Dann beim runterfahren genau 1cm den Kolben über der Vorlage reindrücken 
kann ja nicht das Problem sein.

von budyy (Gast)


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Warum nicht gleich alle spritzen anheben? Es wuerde ja nur zwischen 
spritze und vorrat hin und her gepumpt werden wenn das ventil nicht 
geöffnet wird.

Das ganze in einem rondell und fester ablage fuer die flasche und es 
waere quasi vollautomatisch ;-).

Theoretisch wird auch ein mehrfacher pumpen vorgang gefordert.

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