Трансмембранный перенос
.pdf
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Подача сигнала на драйверную схему |
|
|
|
|
|
|
Задержка 1с |
|
|
|
|
Запуск системных счетчиков |
|
|
|
|
|
Запуск АЦП микроконтроллера |
|
|
|
|
|
Обработка сигналов с датчика ускорения |
|
|
|
|
|
Определение текущего максимума за период времени 250 мс |
|
||
|
|
Формирование значения переменной a_real, исходя из |
|
||
|
|
предыдущей операции (4 значения за 1 с) |
|
|
|
|
|
Обработка сигналов с датчика частоты |
|
|
|
|
|
Определение фактического значения частоты вращения |
|
||
|
|
w_real путем счета количества импульсов |
|
|
|
|
|
Процедура корректирования сигнала для драйверной схемы |
|
||
|
|
путем сравнения значений w_real и w |
|
|
|
|
|
|
Выбран режим |
|
|
|
|
да |
отображения |
нет |
|
|
|
частоты? |
|
||
|
Процедура вывода на |
Процедура вывода на |
|
||
|
|
ЖКИ значения |
ЖКИ значения |
|
|
|
переменной w_real |
переменной a_real |
|
||
|
|
нет |
Нажата ли |
|
|
|
|
|
кнопка STOP? |
|
|
|
|
|
да |
|
|
|
|
Снятие напряжения питания со всего навесного |
|
|
|
|
|
оборудования системы |
|
|
|
|
|
Вывод на ЖКИ сообщение об окончании эксперимента |
|
||
|
|
|
конец |
|
|
|
Рисунок 5.3.2 - Блок схема второго модуля управляющей программы |
|
|||
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
75 |
||
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
|
|
|
|
|
|
|||
|
5.3.1 Процедура обработки сигналов с датчика ускорения |
|
||||
|
Так как в ходе эксперимента нас интересует текущее максимальное |
|||||
значение ускорения, то в ходе обработки данных с АЦП контроллера |
||||||
значения ускорения, определяется максимальное значение ускорения. Иными |
||||||
словами, сравниваем полученные значения и определяем максимальное, |
||||||
после срабатывания счетчика (каждые 250мс) сохраняем значение ускорения |
||||||
как переменную a_real, которая при выборе режима индикации ускорения |
||||||
отображается на ЖКИ. Блок схема данной подпрограммы представлена на |
||||||
рис. 5.3.3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
начало |
|
|
|
|
|
|
Сброс счетчика |
|
|
|
|
|
Увеличение значения счетчика |
|
|
|
|
|
Чтение из порта АЦП значения ускорения |
|
|||
|
|
|
Сохранение в переменную a_var |
|
|
|
|
|
|
|
a_var > a_max |
нет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
да |
|
|
|
|
|
|
a_max := a_var |
|
|
|
|
нет |
i > time_a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
да |
|
|
|
|
|
|
a_real := a_max |
|
|
|
|
нет |
|
Нажата ли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кнопка STOP? |
|
|
|
|
|
|
да |
|
|
|
|
|
|
конец |
|
|
|
Рисунок 5.3.3 - Блок схема процедуры обработки сигналов с датчика |
|
||||
|
|
|
|
ускорения |
|
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
76 |
||
|
|
|||||
|
|
|
||||
|
5.3.2 Процедура обработки сигналов с датчика частоты |
|
||
|
В ходе данной процедуры, происходит счет тактов счетчика между |
|||
импульсами от датчика Холла, таким образом находиться значение частоты |
||||
вращения вала двигателя. Данные сохраняются как переменная w_real, |
||||
которая при выборе режима индикации частоты отображается на ЖКИ. Блок |
||||
схема данной подпрограммы представлена на рис. 5.3.4 |
|
|
||
|
|
начало |
|
|
|
|
Сброс счетчика |
|
|
|
|
Увеличение значения счетчика |
|
|
|
|
Есть импульс с |
нет |
|
|
|
датчика Холла? |
|
|
|
|
да |
|
|
|
|
w_var := i |
|
|
|
|
Пересчет w_var в мин |
|
|
|
|
Определение частоты об/мин |
|
|
|
|
Сохранение значения в переменную w_real |
|
|
|
|
Нажата ли |
|
|
|
|
кнопка STOP? |
|
|
|
|
да |
|
|
|
|
конец |
|
|
Рисунок 5.3.4 - Блок схема процедуры обработки сигналов с датчика частоты |
||||
|
|
|
|
Лист |
|
|
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
77 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
|
|
|
|
|||
5.4 Проверка цифровой системы на устойчивость
В данной работе проектируется система автоматического управления,
структурная схема которой приведена на рисунке 5.4.1.
Рисунок 5.4.1 - Структурная схема непрерывной САУ
В рамках данной работы используется дискретный пропорционально-
интегральный регулятор, коэффициенты которого получены экспериментально для непрерывной системы. Для исследования ЦСАУ необходимо провести z-преобразование передаточной функции непрерывной системы. Для этого воспользуемся пакетом VisSim.
Рисунок 5.4.2 - Структурная схема ЦСАУ
Как известно непрерывная система устойчива, если все корни ее характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости. При исследовании дискретных систем вместо р используется новая переменная z=epT. При этом конформное преобразование z=epT отображает левую полуплоскость плоскости р в область, ограниченную окружностью единичного радиуса на плоскости z, при этом мнимая ось отражается в саму эту окружность[1]. Следовательно, для того чтобы системы была устойчива
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Лист
78
необходимо и достаточно, чтобы корни характеристического уравнения лежали внутри единичной окружности.
Рисунок 5.4.3 - Проверка устойчивости ЦСАУ
Как видно из рис. 5.4.3, все корни лежат внутри единичной окружности,
следовательно, проектируемая цифровая система устойчива.
|
|
Лист |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
79 |
|
||
|
|
6. Исследовательская часть
С целью определения необходимых параметров внешнего воздействия для интенсификации процесса переноса лекарственного вещества через биологическую мембрану был проведен ряд экспериментов. Методика проведения эксперимента была описана в пункте 2.2 данной работы.
В качестве опытного вещества использовался метронидазол (1-(β-
оксиэтил)-2-метил-5 нитроимидазол).
N
H3C 
N
NO2
C2H4OH
Который представляет собой белый или слегка зеленоватый кристаллический порошок. Мало растворим в воде, трудно в спирте.
Метронидазол хорошо всасывается при приеме внутрь, проникает в органы и ткани, проходит через плаценту и гематоэнцефалитический барьер,
накапливается в печени. Период полувыведения 8-10 часов. Полностью метронидазол выводится из организма через 1-2 суток после введения. Так же в экспериментах использовался раствор метранидазола и меди
Вкачестве биологической мембраны использовалась пленка,
находящаяся между скорлупой и белком в курином яйце. Для выделения ее
использовали уксусную кислоту.
Результаты исследования без внешнего воздействия (статическое
нагружение) приведены в табл. 6.1.
|
|
Лист |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
80 |
|
||
|
|
Таблица 6.1 - Результаты исследования без внешнего воздействия
Время (мин) |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
0 |
0.000032 |
0.000038 |
0.000044 |
0.000053 |
0.000062 |
|
MN+Cu (%) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
0 |
0.000028 |
0.000032 |
0.000036 |
0.000043 |
0.000050 |
|
MN+Zn (%) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Результаты исследования проникновения MN+Cu при воздействии
различных режимов вибрации приведены в табл. 6.2.
Таблица 6.2 - Результаты исследования проникновения MN+Cu при
воздействии
Время (мин) |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
(%) при I |
0 |
0.000071 |
0.000074 |
0.000079 |
0.000082 |
0.000085 |
режиме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
(%) при II |
0 |
0.000084 |
0.000086 |
0.000088 |
0.000092 |
0.000094 |
режиме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
(%) при III |
0 |
0.000096 |
0.000098 |
0.000098 |
0.000099 |
0.00012 |
режиме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты исследования проникновения MN+Zn при воздействии
различных режимов вибрации приведены в табл. 6.3.
|
|
Лист |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
81 |
|
||
|
|
Таблица 6.3 - Результаты исследования проникновения MN+Zn при
воздействии
Время (мин) |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
(%) при I |
0 |
0.000059 |
0.000061 |
0.000065 |
0.000068 |
0.000072 |
режиме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
(%) при II |
0 |
0.000074 |
0.000076 |
0.000077 |
0.000079 |
0.000080 |
режиме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
(%) при III |
0 |
0.000081 |
0.000083 |
0.000083 |
0.000085 |
0.000087 |
режиме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Описание режимов воздействия представлено в таблице 6.4.
Таблица 6.4 - Описание режимов воздействия
|
Напряжение |
Частота колебаний |
Ускорение |
|
питания двигателя |
рабочего органа |
|
|
(Гц) |
||
|
(В) |
установки (м/с2) |
|
|
|
||
|
|
|
|
I режим |
5 |
52 |
6 |
|
|
|
|
II режим |
7.5 |
80 |
10 |
|
|
|
|
III режим |
12 |
100 |
13 |
|
|
|
|
Результаты экспериментов представлены в виде совмещенных графиков
(Рис. 6.1, 6.2).
|
|
Лист |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
82 |
|
||
|
|
|
0,00014 |
|
|
|
|
|
|
(%) |
0,00012 |
|
|
|
|
|
|
0,0001 |
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
I Режим |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,00008 |
|
|
|
|
II Режим |
|
|
0,00006 |
|
|
|
|
III Режим |
|
|
0,00004 |
|
|
|
|
Статический режим |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,00002 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
|
|
|
|
Время (мин) |
|
|
|
|
|
Рисунок 6.1 - График зависимости концентрации MN+Cu от времени |
|
|||||
|
0,00014 |
|
|
|
|
|
|
(%) |
0,00012 |
|
|
|
|
|
|
0,0001 |
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
I Режим |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,00008 |
|
|
|
|
II Режим |
|
|
0,00006 |
|
|
|
|
III Режим |
|
|
0,00004 |
|
|
|
|
Статический режим |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,00002 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
|
|
|
|
Время (мин) |
|
|
|
|
|
Рисунок 6.2 - График зависимости концентрации MN+Zn от времени |
|
|||||
|
Как видно из графиков при увеличении интенсивности воздействия |
||||||
увеличивается скорость проникновения, однако интенсификация процесса |
|||||||
переноса наиболее заметна на первых минутах эксперимента, это связано с |
|||||||
изменением со временем свойств биологической мембраны (засорение пор, |
|||||||
набухание, и т.д.). |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
83 |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Заключение
В рамках данной работы согласно техническому заданию, была спроектирована конструкция установки автоматизированного комплекса для исследования трансмембранного переноса, создана математическая модель комплекса и проведено численное моделирование процессов движения рабочего органа установки. На основе результатов моделирования был произведен расчет основных конструктивных параметров стенда. В данной работе была спроектирована и рассчитана цифровая система автоматического управления электроприводом установки. Также, в конце работы была произведена проверка цифровой дискретной системы на устойчивость.
|
|
Лист |
Изм. Лист № докум. Подпись Дата |
ВКР- 220200-08.КИТП-0.00.00.ПЗ |
84 |
|
||
|
|