Термостат

Термостат Термостат, Температура, 3D принтер, Видео, Длиннопост

В аналитических и биологических лабораториях постоянно требуется возможность выдерживать исследуемые вещества при определенной температуре. Но иногда возникает потребность анализировать пробы в полевых условиях или банально транспортировать их из точки А в точку Б.


Сейчас, современные лаборатории в основном используют сумки холодильники для перевозки и очевидно, что рекомендованной температуры для перевозки проб, например, крови (+4 °С) там нет и быть не может.


В этом нет ничего страшного. Таких проб берется миллионы штук в день и механизм их анализа настолько отработан, что небольшие искажения из-за нарушения режима не приводят к искажению результата.


Я говорю больше о науке. В иологических исследованиях максимально важно, чтобы максимально уберечь биопробу от внешнего влияния. В таких ситуациях только анализ на месте позволяет получить неискаженные результаты. Однако на рынке, обладающие требуемым функционалом приборы, не представлены.


В своей выпускной квалификационной я решил эту проблему, разработав универсальный портативный переносной термостат для биомедицинских исследований и решил представить на суд Пикабушников красивые фото и видео данного устройства)

Видео с демонстрацией сборки:

(Blender, Cycles Renderer, 280 часов рендера на GTX 960 2Gb)

Детали печатались на 3D принтере (Hephestos 2) Суммарное время печати ~70 часов.

PLA пластик - желтые детали

Fila Flex - рыжие детали

Все необходимые элементы для сборки:

Термостат Термостат, Температура, 3D принтер, Видео, Длиннопост

В сборе:

Термостат Термостат, Температура, 3D принтер, Видео, Длиннопост

Не сразу все устроилось... и поэтому есть еще несколько вариаций этого устройства. Например чисто с беспроводным управлением по Bluetooth или Wi-Fi.

Термостат Термостат, Температура, 3D принтер, Видео, Длиннопост
Термостат Термостат, Температура, 3D принтер, Видео, Длиннопост

Спасибо за внимание. Я думаю, что после такого поста останется очень много вопросов, поэтому прошу проследовать в комментарии, задать все интересующие вопросы. Бонус тоже будет)

P.S. От администрации сообщества «Пятничное [МОЁ]»: пост выложен в поддержку давней пикабушной традиции. Пожалуйста, пройдите в комментарии, если хотите проголосовать за этого участника.

Пятничное [МОЁ]

1.3K постов4.7K подписчика

Добавить пост

Правила сообщества

Сообщество создано для поддержания традиции [Пятничного моего], поэтому, пожалуйста, именно по пятницам будьте вежливы. Помните, что скоро выходные!


Разрешено:


- Постить всё, что сделано руками, ногами и немножко головой в пятницу, тег [моё] строго обязателен, фоткать на тапок можно и нужно, но уложите маршрутку перед созданием поста;

- Хвалить и восхищаться;

- Поддерживать дружественную атмосферу.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
8
Автор поста оценил этот комментарий

прикольно, цветасто, модно, но не практично. больше демонстрация возможности 3Д печати, чем разработка термостабильной системы.

если ориентироваться даже на мелкосерийное производство, то 3д печать не нужна, окупится использование специализированных станков для обработки пластика/металла. Заменить цифровые датчики на аналоговые - экономия пусть даже 40 рублей.

контроль 0,1 градуса? серьезно? невозможно. измерить температуру можно, да, но задавать с такой точностью нет. это же сильно инертная система. да и дверца должна герметично прилегать.


за трудоемкость - отлично, спроектировать и собрать круто, но за целесообразность спорна.

раскрыть ветку (19)
7
Автор поста оценил этот комментарий

Как человек, съевший собаку на мелкосерийном производстве в кб опытных работ- нифига не окупится. Точнее, проще и всегда дешевле закупить 5 принтеров, чем закупать производственную линию. Про ттх самого прибора ничего не скажу, так как не шарю.

раскрыть ветку (6)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Тут имел ввиду отдать на исполнение заказа фирме, у которой есть такие станки, а не покупать их самому. Но и это тоже спорно, нужно считать. Принтер долго и местами косячно, изготовить на станке быстро, точно.

раскрыть ветку (5)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Тут с вами готов поспорить. Изготовление прототипов такими методами сулит только головную боль и бесконечное рукоблудие потому, что любая корректировка дизайна будет сопровождаться либо очередным заказом деталей, либо колхозом

раскрыть ветку (3)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Нет,  про прототип согласен, тут без вопросов, 3Д принтер очень годен. А вот если уже пускать в серию... Просто обычно на ВКР прототипы не проектируют, а сразу под крупное производство, тут поспешил с суждением.

раскрыть ветку (2)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Проектировалось под лабораторные испытания другого проекта.

раскрыть ветку (1)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Ок, понятно.

1
Автор поста оценил этот комментарий

Ну, тут уж «срок качество цена», кому что

1
Автор поста оценил этот комментарий

Насчет точности. Малый объем позволяет говорить о десятых градуса.

Использование печати облсновано только тем, что был принтер. Однако даже так удалось получить неплохую сичтему.

И в целом о полезности. В работе и в посте описаны примеры, понятные обывателю. На деле же мои термостаты используются совспм в других целях и отлично там себя показывают

раскрыть ветку (11)
3
Автор поста оценил этот комментарий

Измеряете в десятых долях. И причем тут малый объем? В скольки точках измеряете тепловое поле? Или измеряете температуру проб самих? А нужна ли точность 0,1 градуса? Может +/- 0,5 достаточно?
Вы ведете расчет того, как долго надо держать включенным охлаждение, чтобы снизить на 0,1 градуса температуру или включаете пока не опустится до этой температуры и тогда выключаете? А петлю гистерезиса предусмотрели, чтобы у вас не дергался постоянно элемент? Иначе он постоянно включен будет, так как температура будет скакать постоянно.

Дверца не видно на фото как плотно прилегает, есть ли уплотнитель и за счет чего держится? Замок, магнит?

Почему дверцу и пол не теплоизолировали?

раскрыть ветку (6)
3
Автор поста оценил этот комментарий

По порядку. Тепловое поле измеряется в 3х точках. Точность такая нужна только не для пробирок. Про охлаждение: ПИД регулятор работает постоянно. Никаких вкл выкл нет. Элемент Пельте в принципе включения выключения не терпит. Аналоговое управление.

Дверца с резиновым уплтнителем. Держится магнитом

раскрыть ветку (5)
4
Автор поста оценил этот комментарий

Вот, всё, теперь ясно.

Но вот про постоянно включен: вы задаете температуру 4,7, из-за колебаний теплового потока может скакать от 4,69 до 4,71, система будет постоянно включаться и выключаться, что ведет к повышенному расходу энергии и снизит ресурс элементов. Вот тут и нужна петля гистерезиса, допустим охладили не на 4,7, а на 4,6, а включили охлаждение при 4,8. Это условно. Принцип домашних холодильников.

Я приборист, потому и вопросы такие, уж извините.

раскрыть ветку (4)
6
Автор поста оценил этот комментарий

На самом деле я рад таким вопросам. Вчера на защите их не хватало) По факту в данной системе точность приорететнее энергоэффективности. Ваш алгоритм хорош для снижения потребления. У меня же есть интегральная составляющая регулятора, которая держит элемент Пельтье всегда включеным. Пусть на 100-200мА, но он компенсирует потери системы

2
Автор поста оценил этот комментарий

Что же вы привязались к человеку со своим гистерезисом. :) Вы описываете примитивную систему, в которой нагреватель может быть либо включен, либо выключен, а автор поста гибко управляет его мощностью, используя обычный ПИД-контроль, гораздо более подходящий для точного поддержания температуры, чем описываемый вами регулятор.

раскрыть ветку (2)
2
Автор поста оценил этот комментарий

этот метод широко применяется везде, потому и спросил, плюс требует меньшего количества энергии.

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Чем ПИД? С чего бы это? Вместо того, чтобы тратить чуть-чуть энергии на поддержание температуры постоянно вы предлагаете то отключать элемент Пельтье, то включать на полную. Выигрыша никакого не будет, термодинамику не обманешь, наоборот, будет хуже.

Автор поста оценил этот комментарий

Ну, задавать температуру можно и с шагом 0,001 градуса. Регулятор даже будет её пытаться вытягивать...


Но вот сам HDC1080 имеет погрешность 0,2 градуса (что считается весьма не плохо. Не каждый промышленный прибор так могет)))


Уставка с шагом 0,5 градусов будет самая честная)

раскрыть ветку (3)
Автор поста оценил этот комментарий

0.1 градуса не с потолка взята. Конечно можно и 0.00001, но для конкретных исследований было это нужно. А самое главное, что погрешность 0,2 градуса-абсолютная. В моем случае порой было плевать что там внутри 36.6 или 36.8. Главное, чтобы фиксировалось изменение на 0,2 градуса. А оно есть. И это было проверено внешним прибором с точностью на порядок выше.

раскрыть ветку (2)
Автор поста оценил этот комментарий

- фиксировалось


А приборчик архивы пишет?

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Да. 50 измерений в секунду

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку