Detekce vzduchových bublin v laboratorní automatizaci

Typografie
  • Nejmenší Malé Střední Velké Největší
  • Default Helvetica Segoe Georgia Times

Dnešní laboratorní přístroje a nástroje mají velké množství procesů s různými odebranými vzorky a většinou se jedná o kapaliny. Často jsou to činidla pro reakci analytických procesů nebo rozpouštědla pro vymývání nebo vyprazdňování zkumavek.

Většina těchto kapalin je průhledná a je obtížné ji detekovat konvenčními optickými infračervenými senzory. Kromě toho není vždy snadné namontovat snímače na hadice a tyto musí být někdy upevněny pomocí stahovacích pásek. To činí výměnu a montáž hadic časově náročnou a komplikovanou. Navíc takové nástavce vyžadují prostor pro manipulaci, a ne vždy jsou ideální pro použití v malých laboratorních přístrojích.
Vzduchové bubliny mohou způsobit značné problémy v zařízeních a zkreslit výsledky měření. Zejména v chromatografii mohou takové vzduchové bubliny vést k chybám a je třeba se jim za každou cenu vyhnout. Drahé obrazové záznamy při analýze DNA s velkým množstvím obrazových dat mohou být pak tímto zcela zničeny.
Bezdotykové měření kapalin v pružných i tvrdých plastových hadicích hraje důležitou roli ve velkém množství aplikací s nejvyššími požadavky na hygienu a čistotu. Neinvazivní detektory vzduchových bublin najdeme v lékařské technice, v biotechnologii a polovodičovém průmyslu.

detekce bublin 2022 1

Vzduchové bubliny zkreslují výsledky měření

Objemové průtoky lze samozřejmě měřit pomocí snímačů průtoku kapaliny a současně detekovat vzduchové bubliny.
V diagnostických přístrojích jsou však taková řešení velmi drahá a stejných výsledků lze dosáhnou jednodušším, spolehlivějším a rozhodně levnějšími řešením – optickými senzory. Kromě toho snímače průtoku potřebují pro optimální funkci aspoň minimální pohyb kapaliny. Tuto aplikaci lze řešit pomocí senzoru s integrovaným zesilovačem, který má vhodnou vlnovou délku pro detekci průhledných kapalin. Takový senzor může detekovat, zda jsou přítomny kapaliny nebo vzduchové bubliny a prostřednictvím digitálních výstupů poskytovat bezpečnou zpětnou vazbu výrazně levnějším, a přesto dostatečně účinným způsobem.

detekce bublin 2022 2
Princip měření je založen na lomu světla. Kapalina ohýbá světelný paprsek a přerušuje světlo mezi vysílačem a přijímačem. Vlnová délka LED samozřejmě hraje roli, takže lze snadno detekovat průhledné kapaliny. Tato technologie je vhodná především pro transparentní kapaliny v hadicích z materiálů jako FEP, PTFE, PFA nebo PVC. Tyto hadice nemusí být zcela průhledné, určitě lze použít i poloprůhledné nebo mléčné varianty. Vysoce viskózní média, jako jsou oleje nebo krev, se však nedoporučují, protože tyto kapaliny se usazují na stěnách hadiček. Kromě toho by kapaliny neměly obsahovat buněčné kultury, protože určité koncentrace buněk představují riziko odlišného odrazu světla, což může vést k nerozpoznání kapalin. Ultrazvukové senzory jsou pro takové aplikace buněčné kultury přes jejich vyšší cenu vhodnější.
Společnost Panasonic Industry vyvinula řadu optických senzorů pro hadice o průměru 2 mm, 3 mm a 4 mm pro svou divizi laboratorní automatizace založenou na štěrbinovém senzoru a inovativní technologii 3D tisku. Hadice lze snadno nacvaknout a opět vyjmout a umožňují kompaktní instalaci do přístrojů. Senzory jsou napájeny stejnosměrným napětím 5-24 V a mají dva digitální výstupy, které lze číst a zpracovávat PLC nebo mikrokontrolérem. Snímače jsou k dispozici ve verzích PNP a NPN. Kompaktní design umožňuje optimální kaskádování a instalaci ve velmi stísněných podmínkách přístrojů a zařízení. Pro tyto velikosti není nutný ani zesilovač a senzor okamžitě detekuje jakoukoliv kapalinu ať už průhlednou nebo barevnou.

detekce bublin 2022 3

Snadné přizpůsobení různým vnitřním průměrům

Výjimkou jsou menší průměry hadic pod 2 mm. Pro hadice 1,6 mm (1/16 palce) je nutný přídavný zesilovač. To je vyžadováno především proto, že tyto hadice mohou mít různý vnitřní průměr - mezi 0,25 mm a 1 mm. Nastavení intenzity světla je nutné pro optimální nastavení a osvětlení průměru vnitřního tubusu. Panasonic se v tomto případě opírá o své dlouholeté zkušenosti s vývojem optických zesilovačů, které lze pomocí přepínačů řazení upravit na jakýkoli vnitřní průměr hadic – a to v několika jednoduchých krocích. Potenciometr by pro takovou aplikaci nebyl na místě, protože každý operátor by tuto úpravu provedl jinak. Tento speciálně vyvinutý typ zesilovače zaručuje konstantní nastavení. Nastavení musí být provedeno pouze jednou pro každý senzor. Navíc velikost snímače zůstává stejná a zesilovač bude součástí elektroniky, čímž se minimalizuje instalační prostor. Integrace potenciometru na snímač by značně zvětšila velikost a ztížila nastavení v přístroji.

detekce bublin 2022 4
Použití optických senzorů jako řešení pro tyto aplikace může být rozhodně zajímavou alternativou ke konvenčním senzorovým systémům. Vždy je však potřeba důkladná analýza úlohy. Jaké jsou materiály hadic? Jaké vnější a vnitřní průměry by měly být použity? Je médium skutečně vhodné pro optické rozpoznávání? Tyto otázky byste si u takových projektů měli položit předem.

Panasonic Industry Europe GmbH
Veveří 111, 616 00 Brno
Tel:. +420 541 217 001
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
industry.panasonic.eu/cs

Bezplatný odběr časopisu

Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.

Časopis vychází 1x měsíčně.

Aktuální číslo časopisu

ElektroPrumysl

ElektroPrůmysl.cz, únor 2024

Číslo je zaměřené na osvětlovací techniku, nouzové osvětlení, software v automatizační technice, elektrotechnice a energetice.

Zajímavé odkazy

Panasonic - Přesná detekce laserovým měřicím senzorem HG-F Dosah až 3 metry, robustní hliníkové pouzdro a snadné nastavení. Miniaturními rozměry 20 x 44 x 25 mm a krytí IP67 včetně digitálního displeje.
Inspekční minikamera s bezdrátovým přenosem obrazu První inspekční minikameru na světě, která využívá k přenosu obrazu vestavěný wi-fi hotspot pro pohodlné a bezpečné inspekce i těch nejnepřístupnějších míst.
Z elektrárny rovnou do vaší firmy Rezervujte si dodávku elektřiny přímo v elektrárně. Výhodná nabídka elektřiny pro velkoodběratele přímo od výrobce.
Schneider Electric | Vezměme to prakticky! EcoStruxure Power Design – NOVINKY | Nejširší nabídka 3f UPS na trhu |Spínací, jistící a ochranné přístroje | VN rozváděče bez plynu SF6 | EcoStruxure for eMobility – nabíjecí stanice | Jak jednoduše vybrat správný 3f zdroj UPS

Najdete nás na Facebooku