2016年11月16日水曜日

ポンプを動かす

ver 1.0.3

ご相談をいただいて考えてみました。

目的としては、液体をタンクから小瓶に一定量移し替えること。方法は2つあります。

  1. 一定時間ポンプを動かす。
  2. 重量センサーを用いて測定しながらポンプを動かす。

1.の場合はポンプの時間あたりの吐出量が常に一定であることが必要です。簡単ですが、タンクの容積変化や液体の粘度の違いに対応する必要があるので精度は出ないですね。タイマーの代わりにArduinoを使えば、ゆっくり起動して終了時間前にゆっくり減速する、という駆動も可能なので単純なタイマーよりも使い勝手はよくなると思います。

2.については、重量センサーで計りながらポンプを動かします。チューブポンプは脈動なのでピタリと止めるのは少し難しいかもしれませんが、1よりは精度が出ます。

今回は2の方法で考えてみますが、2で作っておけばそのままの装置で1にも適応可能です(重量センサーは不要になります)。

使い方としては、重量センサーの上に瓶を置いて重量リセットボタンを押します。チューブをセットしてからスタートボタンを押すと、自動的にポンプが起動して一定量になったところで止まる、というイメージです。UIとしては、

  • OLEDディスプレイ:手軽で視認性が高くてい安い:-)
  • プッシュボタン☓5:重量リセット、重量+、重量-、開始、停止。

使うポンプはツカサ電光株式会社のチューブポンプ。チューブポンプとは成分献血や人工心肺装置でおなじみのチューブをゴリゴリと押しつぶしながらローラーが回転して、その容積変化により吸入・吐出を行うものです。ローラーポンプとも呼ばれます。でかいのはセメント圧送車なんかにも使われていますね。

吐出量550〜1800ml/minのFタイプを見てみます。とりあえず電子工作的に重要なのは消費電流、600-1500mAまでの各種タイプがあるので、定格10A程度のパワーMOSFETを使います。

OLEDとの接続はI2C。

プッシュボタンはGPIO。

ポンプの駆動はGPIOからトランジスタ経由でMOSFETを制御します。

重量センサーは高価なので圧力センサーを使います。センサーと接する面積が一定でないと誤差が出てしまいますので、センサーの上に例えばコインのようなものを置いて、その上に瓶を置く、というような使い方が必要になります。

重量センサーの校正も必要ですが、重量センサーに1円硬貨を一つずつ置いていき、そのときの値をArduino内蔵のEEPROMに記録します。ただ、重量センサーは経年変化や温度の影響を受けるので、時々校正しなおす必要があります。

電源は24vとのことなので、24V2A程度のスイッチング型ACアダプタを用います。

ということで必要な要素は

  • ACアダプタ
  • Arduino
  • OLED
  • プッシュボタンx5
  • P-ch MOSFET
  • 2SC1815
  • 圧力スイッチ
  • ポンプとの配線
  • 基板など
でだいたい5000円ぐらい。作ってくださいと言われたら、うーん、部品代+工賃で1万5千円でしょうか。圧力センサー不要のタイマー版なら1万円ぐらいかなぁ(いずれもポンプとケースなしの状態で)。

ご興味のある方は info@kurahashi-ya.com までご相談ください。

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