کنترل مود لغزشی اندازه قطرات در یک میکروکانال با تنظیم دبی پمپ تزریق: بررسی تجربی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

4 دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

doi
10.22060/mej.2022.20666.7290
چکیده

امروزه در زمینه تولید میکروقطرات تحقیقات زیادی صورت‌گرفته است، اما تعداد محدودی از آن‌ها به کنترل فعال اندازه قطره و تغییر آن به‌صورت برخط پرداخته‌اند. در این تحقیق، ابتدا یک میکروکانال با هندسه جریان متمرکز شونده با استفاده از روش فوتولیتوگرافی ساخته شده است. جهت تزریق سیالات در درون کانال، یک پمپ تزریق با استفاده از یک موتور جریان مستقیم با دور و گشتاور مناسب و ماژول طراحی و ساخته شده است. سیالات مورد استفاده در این تحقیق، آب دو بار تقطیر به عنوان فاز گسسته و روغن به عنوان فاز پیوسته است. همچنین برای کنترل خودکار این سیستم، یک بورد آردوینو مگا 2560 به‌عنوان سیستم پردازنده استفاده شده است. قطر قطرات به کمک یک میکروسکوپ دیجیتال سرعت بالا و پردازش تصویر آن با یک روش پر سرعت محاسبه می‌‌شود. برای کنترل اندازه قطرات از دوحلقه کنترلی استفاده شده است؛ در حلقه داخلی جهت غلبه بر نامعینی‌ها از روش کنترل مود لغزشی، و در حلقه خارجی از کنترل‎کننده تناسبی-انتگرالگیر-مشتق‌گیر استفاده شده است. نتایج به‌دست‌آمده برای سه قطر متفاوت 82، 90 و 100 میکرومتر نشان دهنده عملکرد مناسب کنترل‎کننده  طراحی شده است. عملکرد سیستم مدار بسته در هر حالت با ترسیم نمودار هیستوگرام ارزیابی شده است.