Evaluation of linear displacement technologies suitable for monitoring the position of the pumps in sensors

Abstract

Het National Oceanography Centre in Southampton (Verenigd Koninkrijk) ontwikkelt sensoren voor oceaanonderzoek. Eén van hun sensoren is de 'wet chemical sensor', een sensor met een chemisch lab. De sensor gebruikt meerdere cilinders om het gesampelde water op te nemen en te mixen met een chemisch reagens in microkanalen. Dit mengsel wordt achteraf gemeten. In het huidige ontwerp van de pomp kunnen de zuigers van de cilinders niet afzonderlijk bewegen, wat er voor zorgt dat de pomp niet efficiënt is. Een beter design zou afzonderlijke pompen moeten bevatten. Dat levert ook het voordeel dat de verhouding van het mengsel gewijzigd kan worden. Het probleem bij het gebruik van afzonderlijke pompsystemen is dat de verhouding van de verplaatsing kan variëren. Daarom is het noodzakelijk om de positie van iedere zuiger nauwkeurig te meten zodat dit gemonitord kan worden door de software. Daarom zijn verschillende meetmethoden onderzocht om achteraf de pompen te synchroniseren. Deze mogelijke methoden rusten op capacitieve, inductieve, optische en mechanische theorieën. De capacitieve methode is gebaseerd op de werking van de digitale schuifmaat. Om de werking hiervan te achterhalen, is deze gebackengineerd. De andere methoden vereisten geen backengineering omdat die beter gedocumenteerd of minder complex waren. De eerste methoden ondergingen een cyclus van testen en verbeteren met behulp van een praktische opstelling of een Matlab-model. Enkel de inductieve meetmethode voldoet aan de vereisten en kan de precisie van 3.1 µm bereiken.