Pompka perystaltyczna

Witam wszystkich,
projekt powstał na przełomie marca/kwietnia tego roku w wyniku zapotrzebowania na pompkę perystaltyczną potrzebną przy realizacji pracy magisterskiej. Nigdy wcześniej nie miałem do czynienia z elektroniką (nie licząc podłączania diod z rezystorem i prostych zasilaczy na LM7812) a tym bardziej z mikrokontrolerami.



Głównymi założeniami projektu były: regulacja prędkości przepływu cieczy oraz pomiar temperatury w naczyniach z których ciecz była przepompowywana.



Część elektroniczna składa się z trzech PCB przygotowanych metodą termotransferu
1. Płytki zasilającej ze stabilizatorami LM7805 dla mikrokontrolerów i LM7812 dla silnika pompki
2. Płytki ze sterownikiem PWM
3. Płytki z obrotomierzem i pomiarem temperatury

Ad 1. Pierwsza płytka bez żadnych "atrakcji", mostek prostowniczy, dwa stabilizatory, 3 diody led - schemat na końcu postu

Ad 2. Układ powstał w oparciu o dokumentacje L239D i Atmega8, częstotliwość PWM została dobrana tak, aby silnik podczas pracy nie wydawał charakterystycznego dla wysokich częstotliwości pisku i pracował w całym zakresie regulacji

Ad 3. Układ powstał w oparciu o: http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/04/obrotomierz-diy.html - schemat, kod dla mikrokontrolera pochodzi od @Dondu, dodałem do niego odczyt temperatury z dwóch czujników DS18B20 - informacje wyświetlane są na wyświetlaczu 4x16 znaków. Odczyt prędkości przy pomocy 4 polowego enkodera, przeliczenie na ml/min dokonane eksperymentalnie - taka dokładność była wystarczająca.

Głowica pompy perystaltycznej została zamówiona na ebay z racji ceny (10$ z przesyłką), standardowy silnik 6V został zamieniony na silnik z drukarki - o wiele mocniejszy od tego dołączonego fabrycznie do głowicy, wymagał tylko przeszlifowania osi.

Obudowa zakupiona w sklepie elektronicznym - dobrana pod kątem wielkości panelu czołowego, panel wykonany w Iknscape.

Całość napędza transformator 230/14V, 2A, zabezpieczenie bezpiecznikiem 1,2A - maksymalny zmierzony pobór prądu podczas pracy pompki ok 1A (największy występował podczas zatrzymania silnika przy najwyższej prędkości)

Kod źródłowy udało mi się odnaleźć, nie jest to jego ostateczna wersja która znalazła się w sterowniku pompy - ale zawiera wszystkie funkcje programu końcowego.

Pompa działała 3 miesiące bez przerwy przy hodowli mikrobiologicznej jako odprowadzenie cieczy przefermentowanej. Jedyna awaria jaka przez ten czas się przytrafiła to pęknięcie węża, na szczęście sama pompa nie ucierpiała na tym)

Koszt wykonania:
Głowica pompki - 43 zł
Elektronika - (2x Atmega. 2x DS18B20, pcb i wytrawiacz, oporniki, kondensatory) 50 zł
Obudowa - 10 zł
W sumie trochę ponad 100zł, co przy cenie profesjonalnych rozwiązań sprawiło że byłem bardzo zadowolony ze zbudowanego urządzenia

Mam nadzieje, że przedstawiony projekt spodoba się, jestem otwarty na wszelkie uwagi i krytykę.

Dodałem pliki z eagle oraz kod źródłowy dla sterownika pwm oraz obrotomierza. Pisałem je nie mając żadnego doświadczenia w programowaniu... Są napisane tak aby działały


PWM




obrotomierz i pomiar temperatury, kod odpowiadający za obrotomierz - @Dondu

Witam, gdzie zakupiłeś pompkę w takiej cenie, nową?? Pytam bo przymierzam się do budowy podajnika nawozów do akwarium na 4 pompach z możliwością kalibracji każdej z osobna, alarmem o kończącym się nawozie w zasobniku i innymi dziwnymi rzeczami. Koszt 4 kanałowego gotowca to ok 800-1200pln dlatego pytam. Pozdrawiam

Dzięki za linka, cena zacna, mam nadzieję że jakościowo też będzie ok. Pozdrawiam

Kupiłem u tego sprzedawcy: http://www.ebay.com/itm/321133699616 W sumie zamówiłem 3 głowice (najpierw 1, później kolejne 2). Paczka szła ok 20 dni. Nie było problemów z cłem, jedna paczka przeszła kontrolę i została oznaczona "dopuszczono do obrotu w Polsce"

Fajny projekt. Mógłbyś orientacyjnie podać wydajność tej pompy?

Maksymalnie udało mi się osiągnąć 80 ml/min, wartość była stała bez względu na różnice wysokości. Pompka pracowała przez cały czas 5 - 10 ml/min przy różnicy wysokości 2 metry. Nigdy nie sprawdzałem jaką maksymalną wydajność uda się osiągnąć, interesowały mnie wartości jak najmniejsze

A jak z żywotnością takiej pompy? Ja jestem zainteresowany taką pompą w kontekście wytrawiarki (zapewnienie ruchu cieczy bez kontaktu z nią).

Tak jak pisałem, chodziła 3 miesiące 24h/dobę, jedyne na co trzeba uważać to pękanie węża w głowicy(sylikonowy wytrzymał 2 miesiące pracy) oraz regularnie smarować rolki. Ja używałem do tego wazeliny technicznej

luthein wrote:

Ad 3. Układ powstał w oparciu o: http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/04/obrotomierz-diy.html - schemat, kod dla mikrokontrolera pochodzi od @Dondu, dodałem do niego odczyt temperatury z dwóch czujników DS18B20 -

O! Fajnie widzieć, że ktoś to wykorzystuje
Szkoda, że Twoje źródło z się nie zachowało.

Tylko jedna uwaga - schematy wyeksportuj z Eagle w większej rozdzielczości, bo są nieczytelne.

Mogę dodać od siebie kilka uwag. Pisałeś że masz problemy z głowicą i pękającymi wężykami. Nie wiem czy kupiłeś specjalne ale takowe istnieją i trzeba je wymieniać co jakiś czas. Druga sprawą może być głowica. Po cenie widać że najtańsza. Ja w wakacje naprawiałem pompkę perystaltyczną firmy coleparmer była tam ich głowica cena używanej około 80$ a nowej około 150$. Ale widać było jakość bo to jest czołowy producent. Nie wiem jakie osiągasz prędkości w tej pompce na silniku DC. Ja w swojej założyłem silnik krokowy + sterownik ale koszt części jaki mnie wyniósł to ok 600 zł ale mam za to bardzo płynną regulacje (u mnie 1-320 obr/min) ale spokojnie można dać nawet mniejszą. Gratuluję oczywiście projektu ważne aby spełniał wymagania.

Bardzo ładnie i schludnie wykonane urządzenie. Zwłaszcza, że jak sam piszesz z elektroniką nie miałeś specjalnie odczynienia. Panel jak i cała pompa wzorniczo nie ustępuje urządzeniom fabrycznym.
Odnośnie uwag krytycznych.
Nad rysowaniem schematów musisz się lekko pochylić. Podobnie jak i nad projektowaniem płytek. Jedno z drugim się wiąże. Dobry i klarowny schemat ułatwia prace na płytką. W twoim projekcie ilość mostków jest masakryczna. Poza tym super.

Dziękuje bardzo za wszystkie uwagi

Komar91 wrote:

Ja w swojej założyłem silnik krokowy + sterownik ale koszt części jaki mnie wyniósł to ok 600 zł ale mam za to bardzo płynną regulacje (u mnie 1-320 obr/min)

Właśnie z powodu funduszy pozostałem przy silniku DC i regulacji PWM. Głowica rzeczywiście jest najtańsza, nie chciałem przekroczyć założonego na początku budżetu 200zł (udało mi się to razem z zakupem lutownicy, programatora i kilku innych rzeczy przydatnych przy tym projekcie ).

Co do pękania węży - kupiłem wąż silikonowy przeznaczony specjalnie do pracy z pompami perystaltycznymi. Możliwe że 2 miesiące pracy 24h/dobę to dla niego za dużo.

gRRubasek wrote:

Nad rysowaniem schematów musisz się lekko pochylić. Podobnie jak i nad projektowaniem płytek. Jedno z drugim się wiąże. Dobry i klarowny schemat ułatwia prace na płytką. W twoim projekcie ilość mostków jest masakryczna.

Wiem o tym, może kiedyś jeszcze do tego usiądę, obecnie z braku czasu niestety nie mam kiedy rozwijać się w tym kierunku. To były moje 3, 4 i 5 pcb które kiedykolwiek zrobiłem

Możesz zdradzić gdzie kupiłeś ten wąż silikonowy do pompek?

tig2 wrote:

Możesz zdradzić gdzie kupiles ten waz silikonowy do pompek ?

Kupiłem Watson Marlow - GORE STA-PURE PCS ale zamówieniem zajmowała się uczelnia

Mogę dodać, że pompki do spryskiwaczy szyb w samochodach to są pompki perystaltyczne, tylko silnik trochę wściekły.

Nie wszystkie - były, teraz niekoniecznie są.

Mnie zastanawia dlaczego tak rzadko stosuje się głowice mimośrodowe z pojedynczym elementem dociskającym. Dla małych i precyzyjnych przepływów takie rozwiązanie wydaje się najkorzystniejsze.

bb84 wrote:

Mnie zastanawia dlaczego tak rzadko stosuje się głowice mimośrodowe z pojedynczym elementem dociskającym. Dla małych i precyzyjnych przepływów takie rozwiązanie wydaje się najkorzystniejsze.

Jeśli dobrze rozumiem o jaki typ pompy chodzi to:
1- wężyk musiałby być zapętlony o więcej niż 360°, żeby nie było momentów gdy wężyk jest otwarty na przelot, to skutkuje szerszą konstrukcją,
2- brak naturalnego wyważenia powoduje drgania,
3- powstaje siła reakcji od docisku wężyka, nie skompensowana przez inne rolki, która wymusza sztywniejszą konstrukcje i mocniejsze łożyska silnika, a to podraża i komplikuje całość.
Pewnie znalazłoby się i kilka innych powodów dla których stosuje się 2,3,4 i więcej rolek, te wydają się oczywiste.

tutorek wrote:

2- brak naturalnego wyważenia powoduje drgania

To prawdopodobnie najmocniejszy argument.

Napotkałem również konstrukcje, w których wąż silikonowy uszczelniany jest poprzez jego naciągnięcie, brak zewnętrznej obudowy, do której byłby dociskany (przykład: http://www.sci-support.com/items/VWR-Variable-Flow-Peristaltic-Pump-1551.htm ).
Ciekawe jak z niezawodnością takiego rozwiązania przy zastosowaniu np. węża silikonowego 2/4mm i łożyskowanych prętów fi 3mm, wręcz idealne w zastosowaniach akwarystycznych.

luthein spróbuj wężyków neoprenowych. Cena wyższa, ale jakość bez porównania. U nas pompki chodzą 24h przez kilka miesięcy bez pękania na takich wężykach, a wymienia się je bo w końcu przestają się prostować i wydajność spada.

Witam
Pewnym fajnym rozwiązaniem jest liniowa pompa w której stosuje się pole magnetyczne i metalowe elementy ściskające rurkę. Widziałem kiedyś opis takiego rozwiązania jak byłem na studiach. Takie tam moje wtrącenie jeśli chodzi o ten rodzaj pomp.

sTERYDZIOCH wrote:

spróbuj wężyków neoprenowych

Dzięki za sugestie, może w przyszłości się przyda obecnie skończyłem już projekt w którym pompa była używana i czeka ona na lepsze jutro na mojej byłej już uczelni, tam prędzej znajdzie zastosowanie, niż kurząc się w domu

Witam,

Ponieważ nie miałem nigdy styczności z takimi pompkami, mam pytanko.
Przy starcie czyli napełnieniu zbiornika , rozumiem że sama pompka nie zaciągnie nawozu, trzeba go hmm zassać aż wężykiem dojdzie to pompy ?

Czy jakoś inaczej się napełnia pusty, nowy układ...
Pozdrawiam

Pompki perystaltyczne są samozasysające, ograniczeniem jest sprężystość/sztywność przewodu oraz gęstość i ciśnienie parowania cieczy w danej temperaturze, a po ludzku do 2-3 metrów wysokości powinna zassać wodę i jej roztwory bez problemów.

Dodano po 8 [minuty]:

bb84 wrote:

Napotkałem również konstrukcje, w których wąż silikonowy uszczelniany jest poprzez jego naciągnięcie, brak zewnętrznej obudowy, do której byłby dociskany....

Swego czasu serwisowałem analizatory z tak wykonaną pompką - wytrzymywała ona ok. 300-500l płynu, czyli 1-1,5 roku, ale wężyki były specjalne do takich pomp i wyglądały na silikonowe. Najczęściej pękały na końcówkach przyłączeniowych, które naciągały ten wężyk.

tutorek wrote:

Swego czasu serwisowałem analizatory z tak wykonaną pompką - wytrzymywała ona ok. 300-500l płynu, czyli 1-1,5 roku, ale wężyki były specjalne do takich pomp i wyglądały na silikonowe. Najczęściej pękały na końcówkach przyłączeniowych, które naciągały ten wężyk.

Zakładając pompowanie płynu w ilości 10ml na dobę na wysokość max 1.5m (nawozy akwarystyczne) taki wężyk wytrzymałby ze 100 lat

Na poważnie, chciałbym wykonać miniaturową głowicę z wężem silikonowym 2x4mm (taki zwykły winiarski/destylarski) i po przeczytaniu powyższego zastanawiam się, czy w moim wypadku konstrukcja "z samonaciągiem" byłaby wystarczająca. Głowicę mógłbym wykonać jako jeden element w formie krzyża lub z łożyskowanymi prętami fi 3mm.

Widzę, że w końcu ktoś u nas przedstawił pompę perystaltyczną. Od Twojego projektu już niedaleko do zastosowania w medycynie, stomatologii, implantologii, chirurgii kostnej etc. Właściwie każdy sprzęt medyczny wykorzystuje pompę perystaltyczną do chłodzenia pola operacyjnego kości jałową solą fizjologiczną. Na marginesie jeszcze nie znalazłem w handlu polskiego wykonania tzw. fizjodyspensera czyli napędu elektrycznego z pompą perystaltyczną. A to w sumie prosta konstrukcja, a zagraniczne kosztują od kilku do kilkunastu tysięcy złotych.

Popełniłem głowicę dwukanałową, 40x40x20mm, dwa węże fi zew. 4mm, 10 łożysk 3/10/4mm. Silnik nema 23, 0,7Nm, unipolar, sterowany jednofazowo nie miał problemu z obracaniem. Silnik PM55L-048 na 12V, unipolar, sterowany jednofazowo miał problem z ruszeniem, gdy łożyska znajdowały się pomiędzy wyjściami węży, w tym położeniu węże są odciążone i siła potrzebna do ruszenia jest nieco większa, łożyska potrafią się do tej pozycji ześlizgnąć . Docelowo chciałbym zastosować silnik nema 17, około 0,3Nm, 2-3V, 1-1,5A, unipolar, sterowany dwufazowo (większa moc). Prosiłbym o radę jak to najlepiej ugryźć, czy puścić z 12V impulsówki/ATX + chopper, czy lepiej wydajny transformator 6-8V + stabilizowane napięcie nominalne silnika (2-3V) ?

Pompka perystaltyczna była stosowana też do spryskiwacza szyb w fiacie 125p i chyba w żuku. Tylko obroty miała wysokie ale można spróbować zmienić silniczek na inny z przekładnią. Pompki można jeszcze tanio kupić nowe.

Pompki tanio można kupić obecnie na aliexpresie - proste chińskie. Lub czasem bywają na allegro. Sam też je posiadam (proste modele na 12VDC).

Jeśli komuś bardzo zależy na precyzji można zamiast silniczka DC dać krokowy tylko czy to ma sens...


Co do zastosowań w medycynie itp., tu koszty strasznie nabijają konieczne badania, atesty i nie tak łatwo wejść w te środowisko

Niestety w Polsce rynek medyczny jest zdominowany przez importerów i firmy zagraniczne, no bo przecież Polak nie może wyprodukować mikrosilnika chirurgicznego z chłodzeniem solą fizjologiczną i pompką perystaltyczną. A jak analizowałem taki sprzęt to nie jest to żadna filozofia. Faktycznie sporą barierą są nasze rodzime urzędy, zgody, certyfikaty itd.

indianka wrote:

Niestety w Polsce rynek medyczny jest zdominowany przez importerów i firmy zagraniczne, no bo przecież Polak nie może wyprodukować mikrosilnika chirurgicznego z chłodzeniem solą fizjologiczną i pompką perystaltyczną. A jak analizowałem taki sprzęt to nie jest to żadna filozofia. Faktycznie sporą barierą są nasze rodzime urzędy, zgody, certyfikaty itd.

... oraz patenty, które skutecznie mogą blokować polskie (i nie tylko) firmy pod kątem produkcji wielu urządzeń.