Wybór odpowiednich urządzeń pomiarowych
Przede wszystkim wyniki obsługi płynów zależą od wiarygodnych wyników pomiarów. Na przykład, jeśli istnieje duża rozbieżność między objętością dostarczoną a objętością zmierzoną z powodu słabych pomiarów, spowoduje to mylące wskaźniki wydajności. Dlatego bardzo ważne jest stosowanie odpowiedniego sprzętu pomiarowego. Normy ISO 8655 i ISO 23783 opisują różne metody i warunki pomiaru, takie jak: maksymalny dopuszczalny błąd systematyczny i przypadkowy błąd pomiaru dla różnych zakresów objętości. Podstawowym wymogiem jest jednak utrzymanie warunków otoczenia na możliwie stałym poziomie oraz wykluczenie czynników zewnętrznych i wewnętrznych.
Unikanie wpływów czynników zewnętrznych
Nawet jeśli urządzenia pomiarowe działają prawidłowo, mogą wystąpić niezadowalające wyniki, które nie są spowodowane przez głowicę dozującą lub pipetującą. Niektóre typowe błędy i środki zaradcze to:
- Powietrze w systemie
- Możliwe przyczyny: ciecze, które nie zostały odgazowane, zbyt wiele komponentów, rozszczepienie kanałów wraz ze wzrostem średnicy itp.
- Środki zaradcze: przepłukanie systemu, unikanie zwiększania średnicy kanałów od początku do końca, zmniejszenie liczby komponentów.
- Cząstki stałe w systemie i nieszczelne zawory
- Możliwe przyczyny: zanieczyszczone produkty, niewystarczająca filtracja, nieprawidłowe złącza, uszkodzone przewody, itp.
- Środki zaradcze: oczyścić produkty przed instalacją, przepłukać system pod wyższym ciśnieniem, zastosować specjalne złączki do cieczy np. NLFA, zastosować odpowiednie filtry powietrza i cieczy
- Słaba powtarzalność
- Możliwe przyczyny: powolne uruchamianie zaworu, spadek ciśnienia między kanałami, spadek ciśnienia spowodowany zmniejszoną objętością w zbiorniku, tolerancje komponentów itp.
- Środki zaradcze: zastosowanie szybkiej jednostki sterującej (np. Festo VAEM-V), kalibracja każdego kanału/zaworu, zastosowanie czujnika ciśnienia cieczy za zbiornikiem
- Inne warunki otoczenia
- Możliwe przyczyny: niestabilna temperatura, wibracje, długie połączenia przewodów, itp.
- Środki zaradcze: utrzymywać możliwie stałe warunki otoczenia, minimalizować wpływy zewnętrzne, ograniczyć do minimum długość przewodów
Wyeliminowanie wpływów czynników wewnętrznych
Jak już wspomniano, czynniki zewnętrzne mogą drastycznie wpłynąć na wyniki. Niemniej jednak, nawet niewielkie zmiany w danej głowicy dozującej i pipetującej mogą poprawić wyniki - zwłaszcza w przypadku małych objętości docelowych. Festo stosuje dozowanie i pipetowanie sterowane ciśnieniem. W takim przypadku konieczne jest użycie zaworów o dobrej powtarzalnej dokładności bez efektu czasowego pauzy. Jeśli chodzi o aplikacje dozowania, wybór właściwej igły jest również bardzo ważny.
Sprawdźmy to zachowanie na przykładzie z głowicą dozującą Festo VTOE. Wyniki dozowania przy różnych średnicach igieł wskazują na dwa główne wnioski:
- Wysoka liniowość: w zależności od czasu otwarcia i igły uzyskuje się liniowy przebieg dozowanej objętości.
- Aby uzyskać tę samą ilość dozowanej objętości przy użyciu różnych igieł, konieczne są różne czasy impulsów.
Warunki pomiaru
- Ciśnienie zasilania 300 mbar
- Temperatura pokojowa 23 °C
- Roztwór wodny (woda)
- 24 V bez redukcji prądu podtrzymania
Patrząc na odpowiednie wartości współczynnika zmienności CV (nazywany również intra-run lub intra-assay CV) jako funkcję wyników dozowania igły, natychmiast pojawiają się dwa inne ważne spostrzeżenia:
- CV są bardzo niskie - oznacza to, że system ma bardzo dobrą wydajność.
- Gdy czas impulsu staje się mniejszy, CV stają się wyższe.
Warunki pomiaru
- Ciśnienie zasilania 300 mbar
- Średnica wewnętrzna igły dozującej 0,60 mm
- Temperatura pokojowa 23 °C
- Roztwór wodny (woda)
- 24 V bez redukcji prądu podtrzymania
Powód wyższych wartości CV przy krótszych czasach impulsu jest prosty: gdy zawory są otwierane i zamykane, istnieje wiele parametrów i charakterystyk, które mogą się nieznacznie różnić (np. rozdzielczość czasowa sterownika, zachowanie przełączania zaworu, przepływ płynu itp.) Jeśli czas trwania impulsu jest krótki, stosunek czasu włączenia do wyłączenia jest dłuższy, a zatem ma większy wpływ. Prowadzi to do większych rozbieżności w wynikach dozowania i gorszych wartości CV.
Aby tego uniknąć, istotne są spostrzeżenia z pierwszego wykresu. W przypadku korzystania z igły o mniejszym natężeniu przepływu (np. o mniejszej średnicy wewnętrznej), czas impulsu można wydłużyć, aby uzyskać określoną objętość. W ten sposób wartości CV ponownie poprawią się przy tej samej objętości docelowej.
Podsumowanie
Podsumowując, oczywiste jest, że dobry system obsługi płynów zależy od kilku parametrów. Przede wszystkim potrzebny jest odpowiedni sprzęt pomiarowy. Ponadto bardzo ważne jest unikanie wpływów czynników zewnętrznych poprzez projektowanie odpowiednich kanałów płynów, tworzenie czystej atmosfery roboczej i utrzymywanie możliwie stałych warunków otoczenia. Wreszcie, dzięki zastosowaniu odpowiednich komponentów dla każdej aplikacji, można wyeliminować wewnętrzne czynniki.
