Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Разработка централизованного блока управления периферийными устройствами для микрофлюидных применений с использованием контроллера national instruments"

Работа на тему: Разработка централизованного блока управления периферийными устройствами для микрофлюидных применений с использованием контроллера national instruments
Оценка: отлично.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра прикладной и технической физики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК
Заведующий

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
РАЗРАБОТКА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИФЕРИЙНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ ДЛЯ МИКРОФЛЮИДНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТРОЛЛЕРА NATIONAL INSTRUMENTS

16.03.01 Техническая физика
Профиль «Техническая физика в нефтегазовых технологиях»

Тюмень 2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 6
1.1. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ДАВЛЕНИЯ 6
1.1.1. ГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ 6
1.1.2. ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ И ДАТЧИК РАСХОДА 8
1.1.3. УСТРОЙСТВО СВЯЗИ С ДАТЧИКАМИ 10
1.2. ЖИДКОСТНЫЙ СЕЛЕКТОР 12
1.3. УПРАВЛЕНИЕ ЖИДКОСТНЫМИ СЕЛЕКТОРАМИ 14
1.3.1. РАБОТА С COM-ПОРТОМ В LABVIEW 14
1.3.2. ПРИНЦИПЫ ГЕНЕРАЦИИ ОБЫЧНЫХ КОМАНД 16
1.3.3. ПРИНЦИПЫ ГЕНЕРАЦИИ ЗАВОДСКИХ КОМАНД 18
1.3.4. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ КАНАЛА ЖИДКОСТНОГО СЕЛЕКТОРА 20
ГЛАВА 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ 23
2.1. БЛОК-ДИАГРАММА ПРОГРАММЫ 23
2.1.1. ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ ПРИБОРОВ 23
2.1.2. КАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ 24
2.1.3. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 26
2.1.4. ЗАВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ ПРИБОРОВ 29
2.2. ЛИЦЕВАЯ ПАНЕЛЬ ПРОГРАММЫ 31
2.2.1. ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ 31
2.2.2. КАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ 32
2.2.3. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 33
2.2.4. ЗАВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ ПРИБОРОВ 35
ГЛАВА 3. ТЕСТИРОВАНИЕ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ НА МИКРОФЛЮИДНОМ ЧИПЕ С КЛАПАНОМ ТЕСЛЫ 36
3.1. КЛАПАН ТЕСЛЫ. ПРИНЦИП РАБОТЫ. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ КЛАПАНА ТЕСЛЫ 36
3.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ КЛАПАНА ТЕСЛЫ 37
3.3. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 44

ВВЕДЕНИЕ
Проведение экспериментальных исследований в микрофлюидных устройствах позволяет сократить объем используемых реагентов и образцов, что особенно важно для дорогостоящих синтезируемых лекарственных средств. Зачастую микрофлюидные платформы позволяют получить гораздо больший массив экспериментальных данных, т.к. процессы, происходящие в микроканалах, доступны для непосредственного наблюдения, оптической микроскопии и спектрального анализа. В то же время, микропотоки требуют гораздо более точного оборудования для генерации и контроля давлений и объемных расходов по сравнению с классическим вариантом.
На сегодняшний день на рынке представлен ряд производителей микрофлюидных устройств и аппаратуры для работы с ними, но не всегда у одного производителя есть полный спектр необходимого оборудования для комплектации экспериментальной установки. Кроме того, не у всех производителей есть программное обеспечение и встраиваемые инструменты разработки ПО (Software Development Kit, SDK) для управления приборами. Поэтому существует проблема интеграции отдельных приборов в общую установку с централизованным интерфейсом управления.
Так, при работе по проекту «Цифровой керн» НЦМУ «Передовые цифровые технологии» при создании экспериментального стенда были использованы высокоточные генераторы давления для микрофлюидных систем AF1, датчики давления MPS и потока MFS компании Elveflow, системы дозирования LDU ESr-O компании Dataphysics, шестиканальные селекторы SV- 07 компании Runzefluid, и возникла необходимость управления и визуального контроля параметров этих приборов в едином окне интерфейса пользователя. Задача осложнялась тем, что каждый производитель использовал собственную модификацию протокола связи с прибором, а шприцевые дозаторы вообще не имели отдельной программы управления на ПК.
Для ускорения разработки и возможности в будущем легко вносить модификации в программный интерфейс централизованный блок управления было решено реализовать на IDE LabVIEW. Для этого было необходимо:
1. Изучить IDE LabVIEW.
2. Ознакомиться с SDK для управления генераторами давления и опросом датчиков давления и потока компании Elveflow.
3. Ознакомиться с протоколами передачи данных между ПК и приборами Runzefluid.
4. Разработать блоки управления для каждого прибора в отдельности, и интегрировать их в общий интерфейс пользователя.
5. Провести тестирование централизованного блока управления на микрофлюидном чипе с клапаном Тесла.
Разработка управления системами дозирования LDU ESr-O компании Dataphysics вынесено за рамки выпускной квалификационной работы ввиду того, что информация о работе этих приборов является коммерческой тайной.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. AF1 – Microfluidic pressure pump // ELVEFLOW: [сайт]. Париж, 2022.
2. Microfluidic pressure sensor // ELVEFLOW: [сайт]. Париж, 2022.
3. MFS – Microfluidic flow sensors // ELVEFLOW: [сайт]. Париж, 2022.
4. Microfluidic sensor reader // ELVEFLOW: [сайт]. Париж, 2022.
5. Selector Valve SV-07 // Nanjing Runze Fluid Control Equipment Co.: [сайт]. Нанкин, 2022.
6. Nanjing Runze Fluid Control Equipment Co. SV-07 Manual // Nanjing Runze Fluid Control Equipment Co.: [сайт].
7. Трэвис Дж., Кринг Дж. LabVIEW для всех, 7-е издание перераб. и доп. Москва: ДМК, 2015. 906 с.
8. Патент № US79703A Соединенные штаты, F15C1/00. VALVUAR CONDUIT: № US1329559A: заявл. 21.02.1916: опубл. 03.02.1920 / Н. Тесла. 6 с.
9. Design, fabrication and testing of fixed-valve micro-pumps / Forster F. K., Bardell R. L., Afromowitz M. A., Sharma N. R., Blanchard A. // ASME- PUBLICATIONS-FED. 1995. Vol. 234. P. 39–44.
10. Improvements in fixed-valve micropump performance through shape optimization of valves / Gamboa A. R., Morris C. J., Forster F. K. // Journal of Fluids Engineering. 2005. Vol. 127(2). P. 127, 339.
11. Performance Simulations of Tesla Microfluidic Valves / Zhang S., Winoto S., Low H. // Conference: First International Conference on Integration and Commercialization of Micro and Nanosystems. 2007. P. 15-19.
12. Worlds Smallest Tesla Valve? - Shrinky Dink (Shrink Film) Microfluidics: видеоматериал // YouTube: [сайт].
13. Shrinky-Dink microfluidics: rapid generation of deep and rounded patterns
/ Grimes A., Breslauer D. N., Long M., Pegan J. // The Royal Society of Chemistry: Lab Chip. 2008. Vol 8. P. 170-172.
14. Investigation Of Flow Characteristics for A Multi-Stage Tesla Valve at Laminar and Turbulent Flow Conditions / Yontar A. A., Sofuoglu D., Degirmenci H., Bicer M. S. // Journal of Scientific Reports-A. 2021. Vol 47. P. 47-67.
15. Reconstruction of Tesla micro-valve using topological sensivity analysis / Abdelwahed M., Chorfi N., Malek R. // Advances in Nonlinear Analysis. 2019. Vol. 9. P. 567-590.
16. ГОСТ 21727-76. Вода. Вязкость при температуре 20 °С. Биомаркеры: дата введения 1977-07-01. М.: Издательство стандартов, 1976. 4 с.
17. Numerical Study of Diodicity Mechanism in Different Tesla-Type Microvalves / Nobakht A. Y., Shahsavan M., Paykani A. // Journal of Applied Research and Technology. 2013. Vol. 11(6).