محركات الخطوة الصغيرة ومحركات التيار المستمر في الماصات الآلية

تُعدّ الماصات أداةً لا غنى عنها في بيئة المختبرات الحديثة عند قياس وتوزيع كميات محددة من أي سائل. وتُستخدم أنواع مختلفة من الماصات بشكل شائع، وذلك تبعاً لحجم المختبر والكمية المراد توزيعها.

- ماصات إزاحة الهواء

- ماصات الإزاحة الموجبة

- ماصات قياس

- ماصات ذات نطاق قابل للتعديل

في عام 2020، بدأنا نرى استخدام الماصات الدقيقة التي تعمل بتقنية إزاحة الهواء تلعب دورًا حاسمًا في مكافحة كوفيد-19، حيث تُستخدم في تحضير العينات للكشف عن مسببات الأمراض (مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي في الوقت الحقيقي). عادةً، يتوفر نوعان من الماصات: يدوية أو آلية تعمل بتقنية إزاحة الهواء.

الماصات اليدوية لإزاحة الهواء مقابل الماصات الآلية لإزاحة الهواء

في مثال الماصة الهوائية، يُحرَّك مكبس لأعلى أو لأسفل داخل الماصة لتوليد ضغط سلبي أو إيجابي على عمود الهواء. يسمح هذا للمستخدم باستنشاق أو إخراج عينة سائلة باستخدام طرف ماصة قابل للاستخدام لمرة واحدة، بينما يفصل عمود الهواء في الطرف السائل عن الأجزاء غير القابلة للاستخدام لمرة واحدة من الماصة.

يمكن تصميم حركة المكبس بحيث تتم يدويًا بواسطة المشغل أو إلكترونيًا، أي أن المشغل يحرك المكبس باستخدام محرك يتم التحكم فيه بواسطة زر ضغط.

asd (1)

محددات الماصات اليدوية

قد يُسبب الاستخدام المطوّل للماصات اليدوية إزعاجًا، بل وإصابةً للمستخدم. فالقوة اللازمة لضخ السوائل وإخراج طرف الماصة، بالإضافة إلى الحركات المتكررة على مدى ساعات طويلة، قد تزيد من خطر إصابة المفاصل، وخاصة الإبهام والمرفق والمعصم والكتف، بإجهاد العضلات المتكرر.

تتطلب الماصات اليدوية الضغط على زر الإبهام لإطلاق السائل، بينما توفر الماصات الإلكترونية بيئة عمل أفضل مع زر يتم تشغيله إلكترونيًا في هذا المثال.

البدائل الإلكترونية

تُعدّ الماصات الإلكترونية أو الآلية بدائل مريحة للماصات اليدوية، حيث تُحسّن بشكل فعّال من كمية العينة المُستخرجة وتضمن الدقة والضبط. وعلى عكس الأزرار التقليدية التي تُتحكّم بها بالإبهام والتعديلات اليدوية للحجم، تأتي الماصات الكهربائية مزوّدة بواجهة رقمية لضبط الحجم وسحب العينة وتفريغها عبر مكبس يعمل بالطاقة الكهربائية.

asd (2)

اختيار المحرك المناسب للماصات الإلكترونية

لأن عملية السحب بالماصة غالباً ما تكون الخطوة الأولى في عملية متعددة الخطوات، فإن أي أخطاء أو عيوب تحدث عند قياس هذه الكمية الصغيرة من السائل يمكن الشعور بها طوال العملية بأكملها، مما يؤثر في النهاية على الدقة والضبط الكليين.

ما هي الدقة والضبط؟

تتحقق الدقة عندما تقوم الماصة بتوزيع نفس الحجم عدة مرات. وتتحقق الدقة عندما تقوم الماصة بتوزيع الحجم المستهدف بدقة تامة دون أي خطأ. يصعب الجمع بين الدقة والضبط في آن واحد، ومع ذلك، فإن الصناعات التي تستخدم الماصات تتطلب كليهما. في الواقع، هذا المعيار العالي للغاية هو ما يُمكّن من إعادة إنتاج نتائج التجارب.

يُعدّ المحرك قلب أي ماصة إلكترونية، فهو يؤثر بشكل كبير على دقتها وكفاءتها، بالإضافة إلى عدد من العوامل المهمة الأخرى مثل حجم العبوة والطاقة والوزن. يختار مهندسو تصميم الماصات في المقام الأول إما المحركات الخطية المتدرجة أو محركات التيار المستمر. ومع ذلك، لكل من المحركات المتدرجة ومحركات التيار المستمر مزاياها وعيوبها.

محركات التيار المستمر

محركات التيار المستمر هي محركات بسيطة تدور عند تطبيق طاقة التيار المستمر عليها. ولا تتطلب توصيلات معقدة لتشغيلها. مع ذلك، ونظرًا لمتطلبات الحركة الخطية في الماصات الإلكترونية، تتطلب حلول محركات التيار المستمر لولبًا إضافيًا وتروسًا لتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية وتوفير القوة اللازمة. كما تتطلب هذه الحلول آلية تغذية راجعة، كالمستشعر البصري أو المشفر، للتحكم بدقة في موضع المكبس الخطي. ونظرًا لقصور الدوار العالي، قد يضيف بعض المصممين نظام كبح لتحسين دقة تحديد الموضع.

asd (3)

محركات الخطوة

من جهة أخرى، يفضل العديد من المهندسين حلول المحركات الخطية المتدرجة نظرًا لسهولة دمجها وأدائها الممتاز وتكلفتها المنخفضة. تتكون هذه المحركات من محركات خطوية مغناطيسية دائمة مزودة بدوار ملولب وقضيب خيط مدمج لإنتاج حركة خطية مباشرة في أحجام صغيرة.

asd (4)

تاريخ النشر: 19 يونيو 2024

أرسل رسالتك إلينا:

اكتب رسالتك هنا وأرسلها إلينا.

أرسل رسالتك إلينا:

اكتب رسالتك هنا وأرسلها إلينا.