Checklista för mål och krav:

Demonstratorn

Möjlighet att styra lackeringsprocessen som tidigare med de nya teknikerna

Uppnått

Möjlighet att styra olika dispenseringstekniker med hjälp av PWM-signaler

Uppnått

Styra upp till sex stycken dispenserare individuellt

Uppnått

Inställningar av PWM-signalerna ska kunna göras med användarinterfacet på PC:n

Uppnått

Ska ha möjlighet att användas med

piezoelektrisk nebulisator och elektrostatiska membran

Uppnått

Programmen i PC:n och kontrollerkortet ska vara kompatibla med varandra

Uppnått

Kontrollerkort

Ska kunna sända ut sex PWM-signaler med lika frekvens och olika duty cycle

Uppnått

PWM-signalerna ska kunna ställas via kommunikation från PC-programmet

Uppnått

Ändringar i kontrollerkortet ska inte påverka kontrollerkortets tidigare funktion. Med undantag för den tidigare tekniken

Uppnått

PWM-signalerna ska kunna ha en frekvens mellan 18Hz - 200kHz

Adapterkort för piezoelektriska membran

Ingångar för sex stycken PWM-signaler på 5V Uppnått Alla signaler ska transformeras till 12V Uppnått Sex stycken utgångar för PWM-signaler med

individuella micro-match kontakter

Uppnått

Ska inte förändra signalernas frekvens eller duty cycle

Uppnått

Ska klara frekvenser upp till 125kHz Uppnått Ska kunna monteras på det befintliga

kontrollerkortet

Uppnått

Extern spänningsmatning av 12V till adapterkortet ska finnas

Uppnått

Styrkrets för elektrostatisk atomiserare Styra elektrostatiskt fält med PWM-signal upp till minst 200kHz

Uppnått

Transformera 5V från kontrollerkortet till några hundra volt

Uppnått

Slutsats och diskussion

5 Slutsats och diskussion

Piezoelektriska membran har i arbetet visat sig ha vissa problem som behöver lösas. Det största problemet är fördröjningen i styrkortet. Problemet ska tas upp med tillverkaren av styrkortet för att hitta en lösning. Ett annat problem är att det ibland skapas en droppe i underkant på membranet som förhindrar

aerosolen att skjutas ut. Vid testet av piezoelektriska membran (se 3.2.2 Test av piezoelektriska membran) som tidigare nämnts var membranets behållare med vätska öppen och troligtvis tvingade atmosfärtrycket vätskan genom

membranet och det kunde då inte skjuta ut aerosolen. Detta skulle kanske kunna lösas med hjälp av att skapa undertryck i behållaren. Det är något som bör undersökas i fortsatt arbete.

För att med hjälp av piezoelektriska membran nå flödeskravet ner till 1nl/s beräknade vi en styrfrekvens på 18,7Hz. Denna frekvens är inte så bra för att styra ett snabbt system med. För att styra systemet vill man gärna ha en

styrfrekvens på ett par kHz för att få en jämnare dispensering. För att öka denna frekvens skulle man antingen kunna öka CPU-frekvensen på kontrollerkortet eller minska kraven på dispenseringen. Skulle man sätta lägsta flöde till 10 eller 100nl beroende på vad som är rimligt i slutprodukten skulle frekvenserna

187Hz eller 1,87kHz kunna användas för styrfrekvensen.

För att skapa ett automatiskt läge i PC:n för dispensering av lack bör man först välja vilken av teknikerna piezoelektriska membran och elektrostatisk

atomiserare som ska användas i slutprodukten. Det behövs många tester och verifieringar för att veta hur det automatiska läget ska vara inställt. Att göra detta för båda teknikerna blir väldigt mycket extraarbete eftersom vi inte vet om flödet har ett linjärt beroende av PWM-signalen.

Adapterkortet för piezoelektriska membran fungerar bra. Stigtider och falltider är inom ramarna för att kortet ska kunna användas upp till 150kHz utan

problem. Fördröjningen i komparatorerna (se Figur 19) är ca 200ns och kommer inte att påverka dispenseringen eftersom den är lika på upp- och nerflank så vi får samma duty cycle.

Styrkopplingen för elektrostatisk atomiserare uppfyller kraven som ställdes men transistorerna blir väldigt varma vid 450V och 200kHz. För tester vid 200kHz och uppåt behövs därför bra kylning.

I framtida arbete bör man tillverka ett kretskort för styrkopplingen till

elektrostatisk atomiserare istället för att använda labbdäck. Det skulle förenkla vidare tester och eventuellt minska vissa störningar som uppkom på labbdäcket.

Under arbetets gång har vi lärt oss mycket nytt. Processorarkitekturen från Atmel är något som var helt nytt i början av arbetet. Att använda de inbyggda timerfunktionerna i processorn har gått bra och man märker fort hur mycket man tjänar på att använda funktionerna istället för att använda sig av mjukvara för att skapa PWM-signaler.

Examensarbetet har i övrigt varit framgångsrikt. Kraven på arbetet anses uppnådda och uppdragsgivaren är nöjd med vår arbetsinsats. Uppdragsgivaren kommer själv fortsätta utvärderingen av de båda teknikerna.

Referenser

6 Referenser

[1] Crowley, Joseph M. (1999) Fundamentals of applied electrostatics.

Laplacian press, Morgan Hill, ISBN 1-885540-11-6

[2] Jerry S. Faughn, Raymond A. Serway (2006) Serway’s college physics: seventh edition.

Thomson Brooks/Cole, Belmont, ISBN 0-534-49318-1 [3] AFS 1986:29, Sprutmålning

[4] Powder coating online

http://www.powdercoatingonline.com/html/powdercorner.html (Acc. 2010-03-26)

[5] Nationalencyklopedin

http://www.ne.se.bibl.proxy.hj.se/lang/aerosol (Acc. 2010-03-01) [6] PARI Pharma http://www.paripharma.com (Acc. 2010-03-03) [7] Louis E. Owen, (1968) Investigation of techniques for the

introduction of liquid samples into a plasma arc for alloy analysis. Technical report AFML-TR-67-400

[8] Sonaer Ultrasonic http://www.sonozap.com/nebulizer.htm (Acc. 2010-03-05)

[9] http://www.spray.com (ACC. 2010-05-27) [10] Instruction manual STAG 2000

http://www.bgiusa.com/agc/stag_manual.pdf (Acc. 2010-03-03) [11] Hickey, Anthony J. (2004) Pharmaceutical inhalation aerosol

technology.

Marcel Dekker, New York, ISBN 0-8247-4253-2.

[12] Hinds, William C. (1999) Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles – 2nd ed. John Wiley & sons, New York, ISBN 0-471-19410-7

[13] Ian G. Harpur, Adrian G. Bailey and Adel H. Hashish (1996). A design method for the electrostatic atomization of liquid aerosols. J. Aerosol Sci. Vol. 27, No 7, pp. 987-996.

[14] STMicroelectronics (2007), STX616

[16] Atmel (2010), ATmega640/1280/1281/2560/2561, 2549L–AVR– 08/07

[17] Texas Instruments (2010), Quad differential comparators, SLCS006P

[18] International rectifier (2004-09-08), IR2108(4) (S) & (PbF) [19] International rectifier (2007-03-23), Application Note AN-978

Sökord

7 Sökord

A aerodynamiska diametern ... 10 ATmega1281 ...21, 26 C Coulomb ... 8 E elektriska fält... 8 Elektrostatisk atomisering ...17, 18 elektrostatlackering... 1, 2, 5, 6, 7, 8 I IR2108 ...32, 44 L LM339A ... 29 M MOSFET ... 32 P piezoelektrisk nebulisator ...17, 18, 19, 39, 41 Pneumatiska nebulisatorer ... 11 pulverlackering... 9, 15 PWM-modes ... 26 R Roterande skiva ... 11, 12, 16, 17 S sprutmålning ... 9, 15 stegmotor ... 20 T timer ... 21 U ultrasonisk nebulisator ... 10, 11, 16, 17

8 Bilagor

Bilaga 1 Interface i PC-programvaran.

Bilagor

In document Undersökning av optimeringsalternativ för elektrostatlackering (Page 41-50)