Progetto di un miscelatore per provette con retroazione ad impatto

The goal of this thesis work is to create a laboratory stirrer able to mix little amounts of fluid contained in a phial. Its operation is based on the movement of a little magnet put inside the phial and pulled by three solenoids properly polarized in sequence: the magnet is not fixed by any guide able to impose a purely rotational motion, entailing a more dynamic mixing. For feedbacking the device it is possible to use a digital accelerometer that constantly supervises the acceleration’s values due to the impact of the magnet agains the inner perimeter of the phial and know in that way its position. By modulating the amplitude of the PMW signal that drives the solenoids, it is possible to ensure that the magnet would follow the magnetic field generated by the phases and maintain the given speed set by the user. Moreover it is possible to have a raw estimate of the fluid’s viscosity by analyzing the value of the factor that modulates the amplitude of the pulse train that creates the phases signals: the bigger that factor is, the bigger the viscosity is. Eventually, after a prototypal realization based on development boards, it is designed a proper printed circuit for the creation of a compact product.

Il lavoro di tesi svolto si pone lo scopo di realizzare un miscelatore da laboratorio in grado di mescolare piccole quantità di fluido contenute in una provetta. Il suo funzionamento si basa sul movimento di un piccolo magnete posto all’interno della provetta e mosso da tre elettromagneti opportunamente polarizzati in sequenza: il magnete non viene fissato ad alcuna guida in grado di imporgli un moto puramente rotatorio in modo da ottenere una miscelazione più vigorosa. Per retroazionare il dispositivo è possibile utilizzare un accelerometro digitale che monitora costantemente i valori di accelerazione causati dall’impatto del magnete contro il bordo della provetta e conoscere quindi la sua posizione. Modulando quindi l’ampiezza del segnale PMW che pilota gli elettromagneti, è possibile assicurarsi che il magnete tenga il passo del campo magnetico generato dalle fasi e mantenga la velocità impostagli dall’utente. Inoltre è possibile ottenere anche una stima grossolana della viscosità del fluido presente nella provetta andando ad analizzare il valore del fattore che modula l’ampiezza della serie di impulsi che formano i segnali delle fasi: maggiore è questo fattore, maggiore è la viscosità. Infine, a valle di una realizzazione prototipale basata su schede di sviluppo, si è progettato un circuito stampato dedicato, orientato alla creazione di un prodotto compatto.