تولید میکرو قطرات با امکان کنترل اندازه در یک میکروکانال با استفاده از کنترل‌کننده PID: بررسی آزمایشگاهی

Abstract

در میان مطالعات انجام‌شده در زمینه تولید قطره، تنها تعداد معدودی از آن‌ها به کنترل حلقه بسته اندازه میکروقطره به صورت آنلاین پرداخته‌اند. بدین ترتیب در مطالعه پیش‌رو، ابتدا یک میکروکانال جریان متمرکز شونده به روش فوتولیتوگرافی ساخته شد. سپس آب دو بار تقطیر با دبی ثابت به عنوان سیال فاز گسسته و روغن به عنوان سیال فاز پیوسته به وسیله دو پمپ سرنگی مجزا درون میکروکانال تزریق شدند و بدین ترتیب تولید قطرات آب در روغن صورت پذیرفت. سپس با استفاده از یک میکروسکوپ دیجیتالی سرعت بالا به همراه یک الگوریتم پردازش‌تصویر، قطر قطرات تولید شده اندازه‏گیری‌ شد. پس از ایجاد ارتباط بین میکروسکوپ، پمپ‌های سرنگی و کامپیوتر، طراحی یک فلودیگرام کنترلی صورت پذیرفت. همچنین به منظور کنترل قطر قطرات، دبی فاز پیوسته به عنوان پارامتر کنترلی انتخاب و با استفاده از کنترل‏کننده PID کنترل شد. بدین ترتیب در این مطالعه برای اولین بار قطر قطرات تولید شده در یک میکروکانال به صورت لحظه‏ای اندازه‌گیری و بازخورد آن دریافت شده است. نتایج عملی برای سه قطر مطلوب 100، 140 و 160 میکرومتر نشان داد که در هر سه حالت سیستم کنترلی توانست قطر قطره‏های در حال تولید را در مقدار مطلوب تنظیم کند. همچنین با تغییر پله‏ای دبی فاز گسسته، از عملکرد مطلوب کنترل‏کننده در زمان اغتشاش اطمینان حاصل شد.