Summary
동시에 여러 광학 셀 건조 장치를 날조를 위한 프로토콜 제공 됩니다.
Abstract
광 세포, 실험 기기, 작은, 광장 튜브에 봉인된 한 쪽. 샘플이이 튜브에 배치 되 고 측정 한 분 광 기와 함께 수행 됩니다. 광 셀에 대 한 일반적으로 사용 되는 재료는 석 영 유리 또는 플라스틱, 하지만 비싼 석 영 유리 컨테이너의 내부에는 액체 분석 이외의 물질을 제거 하 여 다시 사용 됩니다. 이 경우, 광 셀 물 또는 에탄올으로 세척 하 고 건조. 다음, 다음 샘플은 추가 하 고 측정. 광 셀 자연스럽 게 또는 수동 드라이어로 건조 됩니다. 그러나, 건조 시간이, 실험 시간을 증가 하는 요인 중 하나는. 이 연구에서 목표는 한 번에 여러 개의 광 셀을 건조 수 전용 자동 건조 건조 시간을 획기적으로 줄일입니다. 이 실현, 회로 마이크로 컴퓨터에 대 한 설계 되었다 고 그것을 사용 하 여 하드웨어 독립적으로 설계 하 고 제조.
Introduction
광 셀 실험실 계기 분야의 넓은 범위에 사용 됩니다. 생활 과학 연구, 핵 산, 단백질 등 생체 실험, 자주 활용 됩니다 그리고 분 광 방법은 양적 방법 널리 사용 됩니다. 정확 하 게 측정 실험의 샘플 보다 정확 하 고 재현 가능한 결과 얻기 위해 필요 하지 않습니다. 흡수 스펙트럼 분 광 광도 계는 여 자주 쓰이므로 핵 산 및 단백질1,2,,34등의 정량화에 대 한 사용 되었습니다. 흡수 스펙트럼 및 photoluminescence DNA를 사용 하 여 분산 된 탄소 나노튜브 (CNT)의 변화에 의해 발생 하는 oxidation-reduction 특성에 대 한 연구 실시5,6,7, 또한 있다. 8,,910. 광 셀이이 측정을 위해 사용 된다 그러나 그들은 철저 하 게 세척 하 고 건조 하지 않는 한 정확한 측정을 만들 수 없습니다.
흡수 스펙트럼 또는 photoluminescence를 측정 하면 더러운 광 셀11,12,13,,1415에 정확 하 게 측정할 수 아니다. 경제적인 일회용 광학 셀 폴리스 티 렌, 폴 리 메 틸 메타 크 릴 산의 세척 및 오염 제거에 사용 됩니다. 그러나, 정확한 측정이 필요한 경우, 석 영 유리는 자주 사용, 빛 투과율 등 매우 우수한 광학 특성을가지고 있기 때문에. 이 경우에, 광 세포 샘플의 측정 후 씻어 있으며 반복적으로 사용. 일반적으로, 씻은 후 물 또는 에탄올으로 광 세포, 그들은 건조 자연스럽 게. 빠른 건조 하는 것이 필요한 경우 그들은 건조 한 명씩 헤어 드라이어 또는 유사 장비를 사용 하 여입니다. 광 셀 청소 실험에 가장 불쾌 하 고 시간이 걸리는 절차 중 하나입니다. 샘플 수가 증가 함에 따라 건조 시간 증가, 차례 차례로, 증가 시간 실험 및 연구를 수행 해야 합니다. 연구, 과거 되었습니다 보고 광학 셀의 주변 장치에. 이 연구는 여러 광학 셀을 동시에 건조 하 여 연구 시간을 줄이기 위해 목표로 하고있다.
우리는 다른 유사 제품 존재 여부 조사. 상자 형 항 온 건조 기 온도 제어 기능 및 타이머 기능으로 이미 존재 하는; 그러나, 동일한 구성 가진 아무 상업 제품을 찾을 수 있습니다.
이 소자의 생산의 개요를 설명 합니다. 첫째, 상자 형 케이스는 아크릴 플레이트를 사용 하 여 이루어집니다. 나일론 그물 상단에 첨부 됩니다. 플라스틱 격자 광 셀을 해결 하기 위해 그것에 배치 됩니다. 제어 회로, 케이스 안에 저장 되며 플라스틱 플레이트는 물방울에서 회로 보호 하기 위해 연결 된. 제어 회로 CPU의 구성 되어 있으며 소프트웨어에 의해 제어 됩니다. 송풍기의 경우, 뒷면에 연결 그리고 송풍기를 제공한 바람 들어갑니다 거꾸로 설정 광 셀. 송풍기는 전면에, 스위치에 의해 활성화 되 고 그들은 타이머에 의해 자동으로 중지 됩니다. 하 광 셀의 수에 따라 2 개 또는 4 개의 송풍기 작동을 위해 선택할 수 있습니다. 광 셀에서 떨어지는 물방울 송풍기에서 바람이 증발. 석 영 세포는 물 또는 에탄올, 세척 하 고 건조 시 자연 건조와 비교 됩니다.
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Protocol
1입니다. 디자인
- 자세한 내용은 그리기 개발의 그림 1 을 참조 하십시오.
- 너비 x 60 m m 높이 x 104 m m 깊이에서 210 m m 3 m m 두꺼운 아크릴 보드를 잘라, 아크릴 접착제로 접착 하 고 케이스를 조립.
- 12.5 x 12.5 m m의 30 광 세포를 설치 합니다.
- 스위치와 램프 시작 및 중지에 대 한 케이스의 정면 얼굴에 건조 시간 설정에 대 한 변수 다이얼 첨부 합니다.
- 그림 2 는 외부 보기 및 구성 요소 구성을 참조 하십시오.
- 아크릴과 나일론 케이스 및 net, 각각 사용 합니다. 프레임에 그물을 해결 하 고 케이스의 위쪽 부분에 첨부.
- 아크릴을 사용 하 여 광학 셀의 격자에 대 한. 그물의 상단에 연결 합니다.
- 케이스의 뒷면에 송풍기를 장착 합니다.
- 반투명 아크릴 물방울 방지 파티션을 사용 합니다.
2. 하드웨어 디자인 개요
- 회로 다이어그램의 내용은 그림 3 을 참조 하십시오.
- 단계 12 V 5 V는 마이크로 컴퓨터 운영에 대 한 3 단자 레 귤 레이 터에 의해.
- 송풍기를 통해 는 NPN 트랜지스터를 활성화 (25 V, 500 mA).
참고: 마이크로 컴퓨터의 출력 핀은 5v 이기 때문에. - 출력 핀의 펄스 폭 변조 (PWM) 동작으로 송풍기의 회전 속도 제어 합니다.
참고: 송풍기 구동 되 고, 혁명의 수를 제어 하 고 강도 주기적으로 변경. - 디지털 입력된 핀에 시작 푸시 스위치를 연결 합니다.
- 송풍기의 동작 시간 설정은 볼륨 변경 회전 위치에 따라 전압을 아날로그 입력된 핀에 연결 합니다.
- 작업 시간 표시 간 통합 회로 (I2C) 두 개의 디지털 출력 핀에는 유기 발광 다이오드 (OLED)를 연결 합니다.
- 디지털 출력 핀을 작업 하는 동안 점등 하는 LED를 연결 합니다.
3. 소프트웨어 디자인 개요
- 송풍기를 제어 하는 마이크로 컴퓨터를 사용 합니다.
참고: 개발 환경 오픈 소스 하드웨어 라고 개발 환경 중 하나입니다, Arduino를 사용 하 여 건설 되었다 그리고 모든 회로 및 소프트웨어는 공개. -
작업의 개요
- 시작 스위치를 누릅니다.
- 앞에 선택 단추에 지정 된 단추의 상태를 읽었고 그 상태에 따라 송풍기를 활성화.
- 전면에 있는 가변 저항에 의해 전압 신호 및 시작 카운트 다운 타이머 설정 건조 시간 읽기.
- 전원을 LED 빛 고은 OLED에 남은 시간을 표시.
-
자세한 설명
- 읽기 볼륨 위치는 전압;으로 아날로그 입력된 핀에 연결 다음, 그것은 변환 송풍기의 작동 시간 하 고는 OLED에 표시 됩니다.
- ON을 감지/J1-9, 시작 스위치를 누르면 회로 다이어그램의 10 핀에 연결 된 스위치에서 송풍기의 드라이브 핀, 송풍기, 활성화를 켜고 LED 작업 중 설정.
- PWM에 의해 송풍기 제어 합니다. J1-5, 6, 7, 회로 다이어그램에 연결 된 10 k ω 가변 저항기의 위치를 감지 하 고 해당 송풍기 출력 드라이브.
- 회로에 연결 된 10 k ω 가변 저항기의 위치 다이어그램 J1-1, 2, 3 핀 설정 건조 시간과 그에 해당 하는 시간에 대 한 송풍기를 활성화 하 여 감지 합니다.
- 전원 LED 회로 다이어그램 J1-15, 16 핀에 연결 합니다. 회로 다이어그램 J1-12, 13에 시작 LED를 연결 합니다.
참고: 전원 led가 점등 전원 켜지 고 송풍기는 활성화 하는 동안 시작 LED 점등 됩니다. - OLED PB4, PB5는 I2C와 cpu에 연결 합니다.
참고:는 OLED에 표시 되는 작업 시간 아래로 매초 마다 계산 됩니다. 작업 시간 0에 도달 하면 송풍기의 드라이브 핀이 0으로 설정, 송풍기 중지 되 고 작동 led가 해제 되어 초기 대기 상태로 전환 하 게. - Adafruit SSD1306 라이브러리를 사용 하 여 Arduino의 OLED 디스플레이 대 한.
참고: 전원 스위치가 켜져 있을 때 초기화 및 메시지 표시 순서로 작동 합니다. 소스 코드의 일부는이 라이브러리의 사용의 예를 들어 다음과 같습니다.
#include "Wire.h";
#include < Adafruit_SSD1306.h >
#define OLED_RESET-1
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
void setup() 없음
Serial.begin(115200);
동안 (!. 직렬) 없음
; 직렬 포트 연결을 기다립니다. 레오나르도 필요
}
Wire.begin (SDA, SCL); (SDA, SCL)
delay(1000);
display.clearDisplay(); 버퍼를 선택을 취소 합니다.
display.setTextSize(1);
display.clearDisplay();
display.print (F ("SD")); Weake 최대 메시지 Display(Version)
display.println(ver);
display.display();
}
4입니다. 운영의 방법
- 외부 보기의 내용은 그림 2 를 참조 하십시오.
- 번호 10에 주 전원 스위치를 설정 합니다. 숫자 11의 작업 램프 점등.
- 숫자 1의의 메쉬 플라스틱의 격자 부분에서 2 번에 광 세포를 놓습니다.
참고: 거치 될 수 있다 광학 셀의 수는 격자 수 만큼. - 2 송풍기 작동 또는 4-송풍기 작업을 선택 합니다. 운전 상황에 따라 숫자 5와 숫자 6의 작업 램프 점등.
참고: 3 번, 오른쪽에 송풍기를 운영을 위한 스위치 이며 4 번은 왼쪽에 송풍기를 운영을 위한 스위치. - 숫자 9와 타이머와 작업 시간을 설정 합니다.
- 설정 번호 7에.
참고: 번호 12 팬 시작, 하 고, 동시에 번호 8의 작업 램프 점등.
5. 건조 시간을 측정 하는 방법
-
자연 건조 하는 경우
- 광 셀 물 또는 에탄올으로 깨끗이 씻는 다. 두꺼운 흡수 성 종이 사용 하 여 광 세포의 수 분을 흡수, 다음 두꺼운 흡수 성 종이에 다른 위치로 셀을 이동 하 고 그들이 건조 될 때까지 기다립니다.
-
광학-셀 건조 기의 경우
- 광 셀 물 또는 에탄올으로 깨끗이 씻는 다.
참고: 두꺼운 흡수 성 종이 사용 하 여 일시적으로 수 분을 흡수. - 광학-셀 건조 기에 광 셀 배치 후 건조 될 때까지 기다립니다.
- 건조 시간 3 측정 각 셀에 대 한 x.
- 광 셀 물 또는 에탄올으로 깨끗이 씻는 다.
-
평균 값의 비교
- 분포를 30 장소에서 3 배 시간 건조를 측정 합니다.
참고:이 광학-셀 건조 기에는 셀의 위치에 따라 시간 차이 검출 하는. - 물과 비교에 대 한 모든 30 곳의 평균 값을 사용 합니다.
참고: 물으로 세척 하는 경우 광학 셀의 위치를 무작위로, 결정 다음 10 포인트에서 건조 시간을 측정 합니다.
- 분포를 30 장소에서 3 배 시간 건조를 측정 합니다.
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Representative Results
평균 시간 자연 건조에서 건조 되었다 426.4 에탄올 세척의 경우 표 1에서 같이 s 및 평균 시간 광-셀 건조 기에 건조 했다 106 s. 경우 물 세척, 건조 시간 자연 건조에 평균 했다 1481.4 s, 그리고 평균 시간 광-셀 건조 기에 건조는 371.6 s. 두 경우 모두, 건조 시간 약 1 / 4로 감소 되었다. 광학-셀 건조 기의 건조 시간 분포는 그림 4에 표시 됩니다. 평균 30 위치에서 시간을 건조 했다 106 s. 위쪽 행에 숫자는 셀의 위치를 나타냅니다. 아래쪽 행에 있는 숫자는 건조 시의 평균 값을 나타냅니다.
송풍기의 풍 량 1 단위 당 31 m3/h 이었고 4 단위의 총 124 m3/h를 했다. 공기 온도 실내 온도 그리고 온도 제어 수행 되지 않았습니다.
그림 1: 개발 드로잉. 아크릴 케이스 상단 그물을 연결 하 고 그것의 위에 연결 된 광학 셀을 해결 하기 위한 플라스틱 그리드를 탑재. 케이스의 크기는 210 mm 너비 x 60 mm 높이 x 104 m m 깊이, 그리고 12.5 x 12.5 m m의 30 광 세포는 동시에 장착할 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 외부 보기. 케이스의 재질은 아크릴, 쉬운 프로세스입니다. 그물의 물자는 나일론 이다. 그것은 프레임에 고정 하 고 케이스의 위쪽 부분에 연결 된. 광 셀 설치에 대 한 격자의 재료는 아크릴, 그리고 그물의 상단에 첨부 됩니다. 번호 설명: 1 플라스틱 격자, 2 = 그물, 3 = 송풍기 선택 버튼 (오른쪽), 4 = 송풍기 선택 버튼 (왼쪽), 5 = 송풍기 작동 램프 (오른쪽), 6 = 송풍기 작동 램프 (왼쪽), 7 = 송풍기 시작 버튼, 8 = = bl 타워 작동 램프, 9 타이머, 10 = 11 전원 공급 장치 스위치 = 전원 공급 램프, 12 = = OLED 디스플레이 및 13 = 송풍기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 회로 다이어그램. 전원 공급 12 V입니다. 송풍기의 동작 전압은 제어 출력 핀의 펄스 폭 변조 (PWM) 동작에 의해 송풍기의 회전 속도 대 12. 회전 위치에 따라 전압을 변경 하는 아날로그 입력된 핀에 송풍기 가동 시간 설정 볼륨을 연결 합니다. 작업 시간 표시는 I2C와 두 개의 디지털 출력 핀에는 유기 발광 다이오드 (OLED)를 연결 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 에탄올을 사용 하 여 시간 분배 건조. 건조 시간을 30 위치에서 세 번 측정 했다 분포를 얻기 위해 에탄올을 사용 하 여. 평균 30 위치에서 시간을 건조 했다 106 s. 위쪽 행에 숫자는 셀의 위치를 나타냅니다. 아래쪽 행에 있는 숫자는 건조 시의 평균 값을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
표 1: 광학 셀 건조 시의 비교. 건조 자연 건조 후 에탄올으로 세척 426.4의 시간 평균 s, 평균 광학-셀 건조 기를 사용 하 여 시간을 건조 했다 106 s. 건조 자연 건조 후 물으로 세척 1481.4의 시간 평균 s, 평균 광학-셀 건조 기를 사용 하 여 시간을 건조 했다 371.6 s. 이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
광 셀 송풍기, 동시에 건조 수 하 고 건조 시간을 상당히 줄일 수 있다. 정지 작업이 실행 되지 않습니다 경우에 타이머의 자동 정지 기능을 사용 하 여 안전 하 게 중지 될 수 있습니다. 건조 시간 분포의 측정 결과에서 광학 셀의 설치 위치에 차이가 있기 때문에 건조 시간에 상당한 차이가 있었습니다.
프로토콜의 중요 한 단계는 케이스의 디자인 이다. 도전은 소형 케이스를 확인 하는 방법 이다. 그것은 또한 과잉 에타 놀 또는 물 송풍기로 떨어지기에서 방지 하는 방법 파악 하는 것이 중요입니다.
건조 시간을 줄이기 위해, 송풍기의 바람 볼륨을 증가 시킬 수 있다, 하지만 광학 셀 밖으로 뛰어 수 있는 위험이 있다. 송풍기의 용량을 인상 하 고 건조 시간을 줄일 수, 그것은 광학 셀 고정 또는 상자에 넣어 건조 기에 뚜껑을 연결 고정 장치를 부착 하는 등,이 방지 하는 고안 조치 하는 데 필요한. 건조 시간을 줄이기 위해 송풍기의 유입 공기 온도가 증가 하는 방법 이기도 합니다. 이 위해, 그것은을 손상 광 셀 온도 제어 기능을 추가 하는 데 필요한입니다. 그러나, 이것은 미래의 작업 장치 더 복잡 하기 때문에 그리고 제어 회로 필요.
건조 시간을 줄이기 위해 또 다른 방법은 물방울 드롭, 그들을 진동 하는 것입니다 하지만 그건 또한 미래 연구 주제.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
저자 아무 승인 있다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| blower | ebm-papst | 422JN | Mulfingen, Germany |
| Microcomputer | Atmel Corporation | ATmega 328 P | CA, USA |
| Blower selection button | Sengoku Densyo Co., Ltd. | MS-358 (red) | Tokyo, Japan |
| Blower operationg lamp | Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. | DB-15-T-OR | Tokyo, Japan |
| Blower start button | Sengoku Densyo Co., Ltd. | MS-350M (white) | Tokyo, Japan |
| Timer | Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. | SH16K4A105L20KC | Tokyo, Japan |
| Power supply switch | Marutsuelec Co., Ltd. | 3010-P3C1T1G2C01B02BKBK-EI | Tokyo, Japan |
| Power supply lamp | Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd. | DB-15-T-G | Tokyo, Japan |
| OLED module | Akihabara Co., Ltd. | M096P4W | Tokyo, Japan |
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