Điều khiển phản hồi vị trí bộ kích hoạt tịnh tiến ứng dụng cho vi bơm kiểu xi lanh

Nội dung của bài viêt này là khảo sát, đánh giá ứng dụng của bộ kích hoạt tịnh tiến ECLIA cho vi bơm kiểu xi lanh với phương pháp điều khiển phản hồi vị trí có và không sử dụng tham số điều khiển Kp. Thanh trượt với bước dịch chuyển nano mét tác động vào pít tông có thể đẩy ra lượng chất lỏng với thể tích rất nhỏ (pL).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển phản hồi vị trí bộ kích hoạt tịnh tiến ứng dụng cho vi bơm kiểu xi lanh Tạp chí Khoa học và Công nghệ 116 (2017) 020-025 Điều khiển phản hồi vị trí bộ kích hoạt tịnh tiến ứng dụng cho vi bơm kiểu xi lanh Position Feedback Control for Linear Actuator for Microsyringe Pump Application Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Hồng Phúc* Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội . Đến Tòa soạn: 24-8-2016; chấp nhận đăng: 20-12-2016 Tóm tắt Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát, đánh giá ứng dụng của bộ kích hoạt tịnh tiến ECLIA cho vi bơm kiểu xi lanh với phương pháp điều khiển phản hồi vị trí có và không sử dụng tham số điều khiển Kp. Thanh trượt với bước dịch chuyển nano mét tác động vào pít tông có thể đẩy ra lượng chất lỏng với thể tích rất nhỏ (pL). Kết quả cho thấy, thể tích chất lỏng được đẩy ra ở đầu xi lanh tỉ lệ thuận với độ dịch chuyển của thanh trượt/pít tông. Trong trường hợp điều khiển có tham số Kp thì mức độ tuyến tính của thể tích chất lỏng đẩy ra tốt hơn do không có sự dao động và vượt quá điểm đích xác lập của pít tông. Kết quả này hướng tới các ứng dụng hiệu quả của ECLIA như một bộ kích hoạt trong các hệ vi cơ điện tử (MEMS). Từ khóa: ECLIA, bộ kích hoạt tịnh tiến, điều khiển phản hồi vị trí, vi cơ điện tử. Abstract In this study, we investigate a microsyringe pump application of a linear actuator using a position feedback control with and without a tuning gain KP. The slider pushes the microsyringe directly in step motion with nanometer resolution that repels a very small volume of liquid (pL). Experimental results show that the liquid volume was direct propotion to the slider’s stroke. The repeled liquid volume was better linear when using the feedback control with the the tuning gain K P compared to that without KP; it was due to no overshoot and no ossilation of the slider/piston. These results intent to a significant implementation in MEMS of the linear actuator. Keywords: ECLIA, linear actuator, position feedback control, MEMS 1. Giới thiệu tĩnh điện và lực đẩy của PZT, ECLIA có thể đóng vai trò như một động cơ tuyến tính có lực đẩy lớn dẫn Trong các vi hệ thống phân tích và đánh giá * động cho các thiết bị ngoại vi trong những ứng dụng tổng thể/toàn diện (μTAS) việc thu nhỏ kích thước như vi bơm kiểu màng [11]. Để nâng cao hiệu quả của thiết bị đồng thời với kiểm soát thể tích dung của lực hút tĩnh điện nhằm tăng lực đẩy, chúng tôi dịch cỡ pico lít (pL) rất quan trọng. Định lượng chính đưa ra thanh trượt gồm nhiều lớp polymer và cấu trúc xác các dung dịch mẫu thử tham gia trong quá trình kiểu xương cá [12]. Hệ thống điều khiển phản hồi phản ứng hóa học sẽ làm tăng độ tin cậy của kết quả cũng được áp dụng hướng tới việc kiểm soát vị trí thử nghiệm. Hệ thống điều khiển vi lượng chất lỏng chính xác của thanh trượt. Trong nghiên cứu này là sự tích hợp của vi bơm và các van. Để kích hoạt chúng tôi khảo sát, đánh giá hiệu quả của việc cải thiết bị vi bơm có thể dùng khí nén [1, 2] hoặc các bộ tiến kết cấu thanh trượt và điều khiển phản hồi vị trí kích hoạt được thiết kế với ứng dụng của hiệu ứng khi ứng dụng ECLIA cho vi bơm kiểu xi lanh. tĩnh điện [3, 4]; hiệu ứng áp điện [5, 6], hiệu ứng từ [7, 8],...Bộ kích hoạt tịnh tiến ECLIA kết hợp hiệu 2. Nguyên lý làm việc của bộ kích hoạt tịnh tiến ứng tĩnh điện và áp điện tạo nên chuyển vị bước nhỏ ECLIA (nm), hành trình dài (mm) và lực đẩy lớn (mN) của Trong nghiên cứu này chúng tôi giới thiệu một các thanh trượt độc lập nhau [9]. Cấu tạo của ECLIA ứng dụng của ECLIA dùng điều khiển phản hồi vị trí gồm phần tử kích hoạt PZT, điện cực dẫn động, điện cho vi bơm kiểu xi lanh. Vì vậy trong phần này cấu cực giữ và các thanh trượt song song; tất cả được đặt tạo và nguyên lý hoạt động của ECLIA sẽ được trình trên một giá đỡ (Hình 1(a)). Với khả năng chuyển bày. Bộ kích hoạt gồm các thanh trượt đặt song song động vi bước của các thanh trượt cho phép làm suy trên điện cực dẫn động và điện cực giữ; nguồn dẫn giảm mật độ phổ nhằm làm đều năng lượng của các động PZT gắn với điện cực dẫn động bằng keo bước sóng, ECLIA được ứng dụng trong truyền dẫn epoxy; tất cả được đặt trên thân giá đỡ (Hình 1(a)). quang nhiều kênh [10]. Nhờ sự kết hợp của lực hút Sơ đồ tín hiệu điện áp cung cấp cho PZT, điện cực di động, điện cực giữ và thanh trượt được mô tả như * ...