月: 2023年7月

Was ist eine PVC Platte?

PVC Platten sind ein Produkt aus Weich-PVC, dem Polyvinylchlorid (PVC) ein Weichmacher zugesetzt wurde und das in Plattenform verarbeitet wird. Es wird aufgrund seiner verschiedenen Vorteile wie Haltbarkeit, Leichtigkeit und Preisgünstigkeit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.

PVC Platten sind grundsätzlich transparent und werden z.B. als Folie für Vinyl-Gewächshäuser in der Landwirtschaft verwendet. PVC Platten sind resistent gegen die Oxidation durch Luftsauerstoff, härten aber bei niedrigen Temperaturen aus, was sie anfällig für Risse macht.

Eigenschaften von PVC Platten

PVC ist ein synthetisches Harz, das als Polyvinylchlorid bekannt ist und allgemein als PVC bezeichnet wird. PVC kann durch Zugabe von Weichmachern erweicht und kontrolliert werden. Weiche Harze, die Weichmacher enthalten, werden als Weich-PVC bezeichnet, während harte Harze, die keine Weichmacher enthalten, als Hart-PVC bezeichnet werden.

PVC Platten sind Weich-PVC, das in Plattenform verarbeitet wird. Es wird wegen seiner einfachen Färbung und Bedruckung für die Dekoration von Häusern und wegen seiner Transparenz und hervorragenden Witterungsbeständigkeit für Folien für landwirtschaftliche Kunststoffgewächshäuser verwendet. Weitere Verwendungszwecke sind leitfähige PVC Platten, die mit leitfähigem Kohlenstoff bedruckt sind.

Herstellungsverfahren von PVC Platten

PVC wird durch Polymerisation eines Monomers namens Vinylchlorid hergestellt. Da das Monomer Chloratome enthält, unterscheidet es sich in seinen Eigenschaften von anderen Harzen und ist beispielsweise schwer entflammbarer als Polypropylen und Polyethylen, die nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen. PVC-Platten werden hergestellt, indem dem durch Polymerisation gewonnenen PVC ein Weichmacher zugesetzt wird, der es erweicht und dann zu dünnen Platten verarbeitet.

In jüngster Zeit hat das werkstoffliche Recycling Fortschritte gemacht, bei dem PVC nach seiner Verarbeitung wiederverwendet wird. So werden beispielsweise in der Landwirtschaft verwendete PVC Platten gereinigt, zerkleinert und in recyceltes Harz umgewandelt, das dann als Bodenbelag verwendet wird.

Es gibt auch Recyclingverfahren wie das chemische Recycling, bei dem PVC mit chemischen Methoden wiederverwendet wird, und das thermische Recycling, bei dem die bei der Verbrennung von PVC entstehende Wärmeenergie effektiv genutzt wird.

Langlebigkeit von PVC Platten

PVC ist haltbarer als Harze wie Polypropylen und Polyethylen. Es ist nahezu unempfindlich gegenüber Oxidationsreaktionen durch Luftsauerstoff und kann idealerweise semipermanent verwendet werden.

Andererseits härten PVC Platten bei niedrigen Temperaturen schnell aus und sind dann nicht mehr biegsam, und die Aushärtung kann sie auch anfällig für Risse machen. Außerdem können sich Weichmacher allmählich auf der Oberfläche des Harzes absetzen, wodurch es seine Weichheit verliert. Andere Arten von organischen Lösungsmitteln können die Platten auflösen. Wenn PVC-Platten mit Chemikalien in Berührung kommen, ist es ratsam, ihre Chemikalienbeständigkeit vorher zu prüfen.

Was ist ein PV-Kabel?

PV-Kabel sind Kabel für die Fotovoltaik.

PV steht für PhotoVoltaics und bezieht sich auf die Photovoltaik. Sie werden auch Photovoltaikkabel oder Solarkabel genannt. Der durch Photovoltaik erzeugte Strom ist Gleichstrom.

Da Hochspannungskabel mit einer Abschirmschicht robust und teuer sind, wurden sie in der Regel mit Niederspannungskabeln ausgeführt, um die Spannung so niedrig wie möglich zu halten. PV-Kabel sind billiger als Hochspannungskabel.

Da die Betriebsspannung auf weniger als 1500 V DC festgelegt wurde, ist es nun möglich, PV-Anlagen zwischen 600 V und 1500 V auszulegen. Die Struktur besteht aus einem elektrischen Leiter, der mit einer Isolierung überzogen und durch einen Außenmantel geschützt ist. Der Leiter besteht aus weichem Kupferdraht mit einer Querschnittsfläche von höchstens 60 mm² oder einer gleichwertigen oder höheren Festigkeit. Die Isolierung muss aus einer vernetzten Polyolefinmischung, einer vernetzten Polyethylenmischung oder einer Ethylenkautschukmischung bestehen.

Anwendungen von PV-Kabeln

PV-Kabel werden hauptsächlich in Photovoltaikanlagen verwendet. Nachfolgend einige Beispiele für die Verwendung von PV-Kabeln:

• Verbindung von Photovoltaik-Modulen (Solarzellen)
• Verbindung von Photovoltaikmodulen und Verteilerkästen
• Verbindung von Verteilerkästen und Leistungsaufbereitern

Photovoltaik-Anlagen sind weitgehend in Photovoltaik-Module, Anschlussdosen und Wechselrichter unterteilt. Mehrere Photovoltaik-Module werden über eine Anschlussdose miteinander verbunden und in den Power Conditioner eingespeist. Im Power Conditioner wird der Strom transformiert und in Wechselstrom umgewandelt und an das Leitungsnetz des Energieversorgers angeschlossen.

Früher wurden CV-Kabel mit 600 V DC verwendet, was einer niedrigen Spannung entsprach. Heutzutage werden für die Installation häufig PV-Kabel mit einer Spannungsfestigkeit von 600 V oder höher verwendet, da Hochspannungs-PV-Installationen mit PV-Kabeln die Anzahl der Anschlussdosen usw. reduzieren und somit die Gesamtkosten senken.

Funktionsweise von PV-Kabeln

PV-Kabel bestehen aus Leitern, Isolatoren und Ummantelungen.

1. Leiter

Der Leiter besteht häufig aus einer weichen Kupferlitze. Dünne weiche Kupferdrähte oder verzinnte weiche Kupferdrähte werden gesammelt und in mehreren Schichten miteinander verdrillt, um Flexibilität (Biegsamkeit) zu gewährleisten. Dies sind typische elektrische Leiter, die dort eingesetzt werden, wo Flexibilität erforderlich ist.

2. Isolierstoffe

Vernetzte Polyolefine werden als Isolatoren verwendet. Polyolefine sind polymerisierte Olefine und Alkene. Dazu gehören auch Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), die durch Hinzufügen einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur die Wärme- und Chemikalienbeständigkeit verbessern.

3. Mantel

Der Mantel ist die äußere Hülle des Kabels und wird aus Materialien wie Polyvinylchlorid hergestellt. Er ist resistent gegen Sonnenlicht, hat aber den Nachteil, dass er anfällig für niedrige und hohe Temperaturen ist. Die Widerstandsfähigkeit von Vinylchlorid gegen Sonnenlicht wird genutzt, um die innere vernetzte Polyolefinschicht zu schützen, wodurch das Kabel besser geeignet ist.

Arten von PV-Kabeln

Typische Arten von PV-Kabeln sind:

1. PV-Kabel (PV-CC)

Bei diesen Kabeln wird vernetztes Polyethylen sowohl für die Isolierung als auch für den Mantel verwendet. Verknüpftes Polyethylen wird auch in CV-Kabeln verwendet und besteht daher aus einem bekannten Material. Im Allgemeinen werden Produkte mit einer Stehspannung von 1500 V verkauft.

2. PV-Kabel-QQ

Dieses Kabel verwendet sowohl für die Isolierung als auch für die Ummantelung vernetztes Polyolefin und ist wie PV-CC-Kabel meist in Produkten mit einer Stehspannung von 1500 V erhältlich.

3. PV-PP-Kabel

Bei diesen Kabeln wird Ethylenkautschuk für die Isolierung und den Mantel verwendet. Da es sich um ein Material auf Kautschukbasis handelt, kann es an beweglichen Teilen verwendet werden.

Was ist ein PTFE-Schlauch?

PTFE-Schläuche werden aus einem Material namens Polytetrafluorethylen hergestellt.

PTFE selbst ist auch als Teflon bekannt, eine bekannte Beschichtung für Bratflächen. PTFE-Schläuche sind chemisch beständig und werden für die Übertragung von Gasen und Flüssigkeiten verwendet. Die Schläuche selbst enthalten nur wenige Zusatzstoffe und werden in Fabrik- und Lebensmittellinien verwendet, wo eine saubere Umgebung erforderlich ist.

Anwendungen von PTFE-Schläuchen

PTFE-Schläuche sind chemikalienbeständig und werden für den Transport von Chemikalien und Kraftstoffen verwendet, die Glas oder Kunststoff angreifen würden. PTFE-Schläuche werden häufig in Analysegeräten eingesetzt, die eine Vielzahl von Chemikalien verwenden, und die geringe Menge an Additiven, die in den Schläuchen selbst enthalten ist, verringert die Auswaschung von Verunreinigungen beim Pumpen von Flüssigkeiten.

Sie haben auch hervorragende Antihafteigenschaften, die das Anhaften von Schmutz und Ablagerungen verringern können. Diese Eigenschaften werden in großem Umfang als Pumpschläuche in Lebensmittelfabriken und Halbleiterherstellungsanlagen genutzt.

Funktionsweise von PTFE-Schläuchen

PTFE ist eine Polymerverbindung, die aus Kohlenstoff und Fluor besteht, die miteinander verbunden sind. Sein offizieller Name ist Polytetrafluorethylen, besser bekannt als Teflon (Handelsname von DuPont). Es kann durch Polymerisation des Monomers TFE (Tetrafluorethylen) synthetisiert werden.

PTFE enthält eine Reihe von C-F-Bindungen, bei denen Kohlenstoff und Fluor miteinander verbunden sind; C-F-Bindungen sind sehr starke und stabile Bindungen, die PTFE unter anderem auch hitze- und korrosionsbeständig machen.

PTFE-Schläuche haben eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Abriebfestigkeit, Antihaftwirkung, Isoliereigenschaften und Wetterbeständigkeit. Sie sind außerdem unlöslich in Flusssäure und werden daher für den Transport von Flusssäure verwendet. Sie können auch in Bereichen mit hohen Temperaturen eingesetzt werden, z. B. in der Nähe von Automotoren. Andererseits zersetzt es sich bei zu hohen Temperaturen, so dass bei seiner Verwendung die Hitzebeständigkeit berücksichtigt werden muss.

Weitere Informationen über PTFE-Schläuche

1. Wärmebeständigkeitstemperatur von PTFE-Schläuchen

Die Hitzebeständigkeitstemperatur von PTFE-Schläuchen ist von Produkt zu Produkt unterschiedlich, liegt aber im Bereich von etwa -40 bis 260 °C. Der Bruchdruckwert hängt von der Temperatur ab, je höher die Temperatur, desto niedriger der Bruchdruckwert.

2. Der Biegeradius von PTFE-Schläuchen

Der Mindestbiegebereich von PTFE-Schläuchen hängt von den Werten des Innen- und Außendurchmessers des Schlauchs ab. Beispielsweise beträgt der Mindestbiegeradius einer PTFE-Schläuche mit einem Innendurchmesser von 1 mm und einem Außendurchmesser von 2 mm etwa 5 mm und der eines PTFE-Schlauches mit einem Innendurchmesser von 23 mm und einem Außendurchmesser von 25 mm 425 mm.

Beim Biegen wird ein Biegeradius empfohlen, der größer ist als der empfohlene Verwendungswert. Wird ein kleinerer Wert als der empfohlene Verwendungswert verwendet, kann das Rohr brechen.

Der Mindestbiegeradius wird wie folgt gemessen:

1. Biegen Sie das Rohr bei einer Temperatur von 20 °C U-förmig
2. Ein Ende fixieren und das andere Ende schrittweise annähern
3. Messen Sie den 2R, wenn die Änderungsrate des Aussehens des gebogenen Teils 5% beträgt

3. Arten von PTFE-Schläuchen

Flare-Typ
Hierbei handelt es sich um einen Typ, bei dem ein Dichtungselement am Ende des Rohrs eingesetzt wird. Ein vorgeformter Flansch wird in das Ende des Rohrs eingesetzt.

Flansch-Typ
Typ, bei dem das Rohrende mit einem Flansch versehen ist. Das Rohr wird mit einem Werkzeug ausgeflanscht und zur Abdichtung gegen den Boden des Ventilanschlusses gedrückt.

Verschraubungen für kegelige Gewinde für Rohre
Erhältlich in gerader und gebogener Ausführung; Montage durch Aufweiten des Innendurchmessers der PTFE-Schläuche und Anschluss der Dichtungsverbindung. Verwenden Sie für die Installation das Synapse-Montagewerkzeug.

4. Verwendung des Synapse-Montagewerkzeugs

Das Synapsen-Montagewerkzeug wird in den folgenden Schritten verwendet.

1. Erhitzen Sie das Ende der PTFE-Schläuche (6-12 mm), bis sie transparent werden.
2. Führen Sie das Montagewerkzeug der entsprechenden Größe ein und weiten Sie den Innendurchmesser.
3. Kühlen Sie die PTFE-Schläuche mit Wasser o.ä. ab und entfernen das Werkzeug.
4. Schneiden Sie die 1 mm lange Spitze mit einer Klinge im rechten Winkel ab.

Erwärmungstemperaturen von 280 °C~380 °C sind angemessen; Erwärmungstemperaturen über 430 °C sind gefährlich, da sich aus der PTFE-Schläuche giftige Gase entwickeln. Erwärmung mit Belüftung wird empfohlen.

Was ist ein POM Rundstab?

POM Rundstäbe sind Rundstäbe aus POM (Polyacetal).

Es wird als Rohmaterial für eine Reihe von Maschinenelementteilen wie Nocken und Zahnräder verwendet, bei denen Verschleißfestigkeit erforderlich ist, sowie für zuverlässige Teile, bei denen Chemikalien- und Kraftstoffbeständigkeit erforderlich ist. Es wird häufig dort eingesetzt, wo ursprünglich Metall verwendet wurde, und trägt so zur Gewichtsreduzierung der Bauteile bei.

POM-Harz wurde erstmals 1959 von DuPont unter dem Handelsnamen Derlin weltweit vermarktet. Es ist ein kristalliner Thermoplast und ein technischer Kunststoff mit vielen Vorteilen, darunter Formbarkeit, mechanische Festigkeit, Abriebfestigkeit, Schlagfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Kriechfestigkeit, Isoliereigenschaften und chemische Beständigkeit.

POM-Harz wird in einem Extruder in der Schmelze gemischt und in einer Rundform zu Rundstäben geformt. Es wird von vielen kunststoffverarbeitenden Unternehmen hergestellt.

Anwendungen von POM Rundstäben

POM Rundstäbe werden als Vormaterial für die Herstellung von Gleitteilen und Teilen mit komplexen Formen verwendet; POM-Harz hat eine hohe mechanische Festigkeit, selbstschmierende Eigenschaften und eine gute Formbarkeit.

Als Maschinenteile werden sie aufgrund ihrer Verschleißfestigkeit und selbstschmierenden Eigenschaften als Lager, Ventile und Getriebeteile verwendet. Sie werden auch für Automobilteile verwendet, da ihre Gleiteigenschaften durch Zugabe von Schmiermitteln weiter verbessert werden können.

Als elektrische Bauteile werden aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen Isolationseigenschaften häufig Abstandshalter zwischen Platinen verwendet, die durch Bohren und Gewindeschneiden von POM-Rundstäben hergestellt werden.

Obwohl POM-Rundstäbe dem technischen Kunststoff Polytetrafluorethylen (PTFE) in Bezug auf die chemische Beständigkeit unterlegen sind, werden sie manchmal als Stäbe zum Rühren von Chemikalien in Bechergläsern und Reagenzglasständern verwendet, da sie pro Gewicht billiger sind als PTFE.

Funktionsweise der POM Rundstäbe

Je höher die Kristallinität eines Kunststoffs ist, desto geringer ist sein Reibungskoeffizient. Das POM-Harz weist unter den technischen Kunststoffen eine besonders hohe Kristallinität auf. Daher hat es einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten und ist selbstschmierend. Der Reibungskoeffizient variiert je nach dem Material, mit dem es in Kontakt kommt, aber der besonders niedrige Reibungskoeffizient mit Metallen macht POM-Harz zu einem idealen Material für gleitende Teile wie Nocken, Zahnräder und Lager.

Diese Teile werden durch Schneiden von POM-Rundstäben mit einer Dreh- oder Fräsmaschine oder durch Verzahnen mit einer Abwälzfräsmaschine hergestellt. Aufgrund ihrer guten Formbarkeit können sie mit Tischmaschinen oder von Hand bearbeitet werden. Vielfach werden POM Rundstäbe von Online-Händlern oder Heimwerkermärkten zum Selberverarbeiten erworben.

Ein Nachteil ist jedoch, dass es undurchsichtig ist. Obwohl POM-Harz ein sehr beständiges Material ist, werden Acryl-, Vinylchlorid- und Polycarbonatharze verwendet, wenn Transparenz erforderlich ist, z. B. für Gucklöcher.

Weitere Nachteile sind die Entflammbarkeit aufgrund der Anwesenheit von Sauerstoff in der Molekularstruktur, die geringe Witterungsbeständigkeit, die schlechte Klebefähigkeit und die Unfähigkeit, mit Klebstoffen zu verkleben (Schweißen ist möglich), sowie die Beständigkeit gegen starke Säuren. Daher ist bei der Auswahl von Materialien für den Einsatz in explosionsgeschützten Bereichen, im Freien und in Umgebungen, in denen starke Lösungs- und Reinigungsmittel verwendet werden, Vorsicht geboten.

Arten von POM Rundstäben

POM Rundstäbe sind je nach Harzzusammensetzung und -formulierung in verschiedenen Typen erhältlich.

1. Homopolymer

Homopolymer, bei dem nur Formaldehyd-Einheiten polymerisiert werden, ist ein typisches Beispiel. Sie haben einige Schwierigkeiten mit der Dimensionsstabilität, sind aber hochkristallin und haben eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Abriebfestigkeit und Wärmebeständigkeit.

2. Copolymere

Copolymere werden durch Polymerisation von Trioxan und Comonomeren synthetisiert. Im Vergleich zu Homopolymeren weisen sie eine bessere Dimensionsstabilität und Formbarkeit auf.

POM-Harze sind auch als Mischungen mit Gummi oder Glasfasern erhältlich und werden zu Rundstäben geformt. Diese werden für Anwendungen verwendet, bei denen eine höhere Schlagzähigkeit und Steifigkeit als üblich erforderlich ist.

Was ist ein Permanentmagnetmotor?

Ein Permanentmagnetmotor ist ein Motor, der einen Permanentmagneten mit einem Elektromagneten im Rotor enthält.

PM steht für Permanent Magnet, was im Deutschen mit Dauermagnet übersetzt wird. Er wird daher auch als Permanentmagnet-Synchronmotor bezeichnet. Motoren werden in AC-Motoren mit AC-Stromversorgung und DC-Motoren mit DC-Stromversorgung eingeteilt, und Permanentmagnetmotoren sind eine Art von AC-Motoren. Wechselstrommotoren werden weiter unterteilt in Induktionsmotoren, die durch induzierte elektromotorische Kraft angetrieben werden, und Synchronmotoren (Synchronmotoren), die durch magnetische Anziehung angetrieben werden. Permanentmagnetmotoren sind eine Art von Synchronmotoren.

Induktionsmotoren sind kostengünstige und weit verbreitete Motoren; Permanentmagnetmotoren zeichnen sich durch ihren höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu Induktionsmotoren aus. Allerdings sind sie aufgrund der Anzahl der Komponenten, z. B. der Permanentmagnete, komplexer und teurer.

Durch den Anstieg der Kohlendioxidemissionen aufgrund der verstärkten Nutzung fossiler Brennstoffe ist die Notwendigkeit, die globale Erwärmung zu bekämpfen, gestiegen, und die Energieeinsparung ist in den Mittelpunkt gerückt. Infolgedessen müssen auch die Motoren, die Strom verbrauchen, noch effizienter werden. Vor diesem Hintergrund wird der Einsatz von Permanentmagnetmotoren in einer Vielzahl von Bereichen erwogen.

Anwendungen für Permanentmagnetmotoren

Permanentmagnetmotoren werden in industriellen Anwendungen und kleinen Bauteilen eingesetzt. Nachfolgend einige Beispiele für den Einsatz von Permanentmagnetmotoren:

• Für die vertikale Bewegung von Aufzügen
• Für den Antrieb von Roboterarmen, etc.
• Für den Antrieb von Elektrofahrzeugen
• Für Wickelvorrichtungen in Maschinen zur Herstellung von Kunstfasern

Permanentmagnetmotoren sind hocheffizient und werden in vielen Anwendungen eingesetzt, bei denen eine präzise Positionierung erforderlich ist. Daher werden sie häufig mit einem Umrichter oder Servoregler als Stromquelle zur Steuerung der Geschwindigkeit und des Drehwinkels verwendet.

Permanentmagnetmotoren eignen sich für Aufzüge und Roboterarme, die eine hohe Positioniergenauigkeit erfordern. In den letzten Jahren sind Elektrofahrzeuge immer beliebter geworden, und hocheffiziente Permanentmagnetmotoren finden ebenfalls Beachtung.

Funktionsweise von Permanentmagnetmotoren

Ein Permanentmagnetmotor besteht aus einem Stator, einem Rotor und einem Gehäuse.

1. Stator

Der Hauptbestandteil des Stators ist eine mit Lack oder ähnlichem beschichtete Spule. Spulen mit unterschiedlichen Phasen umgeben den Rotor, und bei Anlegen von Strom wird ein Magnetfeld erzeugt. Das erzeugte Magnetfeld ändert sich drehend, wenn sich die Stromphase ändert.

2. Rotor

Am Rotor sind Dauermagnete befestigt, die vom Magnetfeld des Stators angezogen werden. Wenn sich das Magnetfeld des Stators dreht, wird eine Kraft auf den Rotor ausgeübt, so dass er sich dreht. Dies ist das Rotationsprinzip des Permanentmagnetmotors.

3. Gehäuse

Der Stator ist durch ein Gehäuse isoliert, um Erdschlüsse zu verhindern, wenn eine stromführende Spannung an den Stator angelegt wird. Der Stator erzeugt durch den Strom auch Wärme, die durch die Rippen des Gehäuses gekühlt wird.

Arten von Permanentmagnetmotoren (PM-Motoren)

Permanentmagnetmotoren lassen sich grob in SPM- und IPM-Motoren unterteilen.

1. SPM-Motoren

Bei SPM-Motoren handelt es sich um Produkte mit Permanentmagneten, die auf der Oberfläche des Rotors angebracht sind – SPM steht für Surface Permanent Magnet (Oberflächen-Permanentmagnet), auch bekannt als Oberflächenmagnet-Synchronmotor.

SPM-Motoren zeichnen sich durch einen großen effektiven Magnetfluss und eine geringe Drehmomentwelligkeit aus. Daher können sie in Hochleistungs-Servoanwendungen eingesetzt werden, sind aber für Hochgeschwindigkeitsrotationen aufgrund von Bedenken wegen des Magnetabfalls nicht geeignet. Um dieses Problem zu lösen, wird das Rastmoment durch Verbesserung der supermagnetischen Kraftverteilung reduziert.

2. IPM-Motoren

IPM-Motoren sind Produkte mit im Rotor eingebetteten Dauermagneten; IPM steht für Interior Permanent Magnet und wird auch als Synchronmotor mit eingebetteten Magneten bezeichnet.

IPM-Motoren zeichnen sich durch ihre Anpassungsfähigkeit an hohe Drehzahlen aus. Der hohe Freiheitsgrad bei der Form und Anordnung der Magnete ermöglicht eine flexible Steuerung der Höchstdrehzahl bereits in der Konstruktionsphase. In jüngster Zeit werden sie in Motoren für Hochspannungs- und Elektrofahrzeuge eingesetzt, aber auch in Kühlschränken und Klimaanlagen.

Weitere Informationen über Permanentmagnetmotoren

Geschichte der Permanentmagnetmotoren

Als die Permanentmagnetmotoren entwickelt wurden, hatten sie eine Statorwicklungsstruktur mit einem vollflächigen Wicklungssystem, ähnlich wie bei Induktionsmotoren. Später wurde ein bürstenloses System für Gleichstrommotoren entwickelt. Das Wicklungssystem war das konzentrierte Wicklungssystem, das auch in Permanentmagnetmotor verwendet wurde.

Dadurch konnten Energieverluste aufgrund des Wicklungswiderstands unterdrückt und weitere Verbesserungen des Wirkungsgrads und der Energieeinsparung erzielt werden. Der IPM-Motor wurde entwickelt, weil die Höchstgeschwindigkeit von SPM-Motoren mit konzentrierten Wicklungen durch die Gegenspannung begrenzt war.

So haben Permanentmagnetmotoren durch technologische Innovationen zu einem höheren Wirkungsgrad beigetragen, und es wurden nach und nach neue Produkte entwickelt.

Was ist eine pH-Elektrode?

Eine pH-Elektrode ist eine Elektrode, die zur Messung des pH-Werts einer wässrigen Lösung verwendet wird.

Der pH-Wert ist ein Wert, der die Wasserstoffionenaktivität in einer Lösung angibt. Ist die Konzentration niedrig, ist er fast identisch mit dem Wert, der sich aus dem gewöhnlichen Logarithmus des Kehrwerts der Wasserstoffionenkonzentration ergibt. Er ist ein weit verbreiteter Indikator für den flüssigen Zustand einer Lösung.

Die pH-Elektrode ist das Messteil des pH-Messgeräts und wird aufgrund der empfindlichen Konstruktion des Glases und der internen Flüssigkeit nur für eine begrenzte Zeit verwendet.

Anwendungen von pH-Elektroden

Glaselektroden werden überall dort eingesetzt, wo der pH-Wert gemessen wird, von der Forschung bis hin zu Industrie und Umwelt, z. B. in der Pharmazie und bei der Kontrolle der Wasserqualität.

Es gibt auch Kunststoffelektroden, die auch bei Bruchgefahr verwendet werden können, und Produkte, die auch für die Oberflächenmessung von Gelen wie Agar-Nährböden, Fleisch und anderen Lebensmitteln sowie von Folienmaterialien wie Stoff und Papier verwendet werden können.

Funktionsweise der pH-Elektroden

1. Glaselektrode

Bei der Glaselektrodenmethode wird der pH-Wert durch Messung der Potenzialdifferenz zwischen einer Glaselektrode und einer Referenzelektrode gemessen. Wenn Lösungen mit unterschiedlichem pH-Wert innerhalb und außerhalb eines sehr dünnen Glasfilms von 0,2-0,3 mm Dicke vorhanden sind, wird eine elektromotorische Kraft entsprechend dem pH-Unterschied erzeugt. Normalerweise wird eine Standardlösung von pH 7 als interne Lösung einer pH-Glaselektrode verwendet.

2. Vergleichselektrode

Die Vergleichselektrode ist eine Elektrode mit einer stabilen elektromotorischen Kraft. Die Spitze der Vergleichselektrode hat einen Flüssigkeitskontakt, um eine elektrische Verbindung mit dem Messgerät aufrechtzuerhalten. Dieser Flüssigkeitskontakt hält die elektrische Verbindung aufrecht und lässt die innere Flüssigkeit nach und nach abfließen. Im Allgemeinen werden poröse Keramiken verwendet. Als interne Flüssigkeit wird Kaliumchloridlösung verwendet. Der pH-Wert kann gemessen werden, indem die elektromotorische Kraft dieser Vergleichselektrode mit der einer Glaselektrode verglichen wird.

3. Temperatursensor

Ein Temperaturfühler ist erforderlich, da die pH-Messung je nach Temperatur mit Fehlern behaftet ist.

4. Kombinierte Elektrode

Eine Verbundelektrode vereint eine Glaselektrode, eine Vergleichselektrode und einen Temperatursensor in einer Einheit. Verbundelektroden werden häufig in allgemeinen pH-Messgeräten verwendet, da die pH-Messung durch einfaches Eintauchen einer Elektrode in die zu messende Probe möglich ist und der Aufbau bequem und relativ einfach zu handhaben, zu reinigen und zu warten ist.

Weitere Informationen über pH-Elektroden

1. Die Verwendung von pH-Elektroden

In diesem Abschnitt wird die Verwendung von häufig verwendeten Verbundelektroden vorgestellt.

Vorbereitung für die Messung
1. Entfernen Sie die Kappe der Glaselektrode und überprüfen Sie visuell, dass keine Risse usw. vorhanden sind.
2. Überprüfen Sie das Volumen der internen Flüssigkeit und fügen Sie mehr hinzu, wenn es zu niedrig ist. Vergewissern Sie sich, dass der Füllstand der internen Flüssigkeit höher ist als die Probe.
3. Stellen Sie den Elektrodenhalter so ein, dass sich die Flüssigkeitsverschleppung und die Temperaturausgleichselektrode unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden, wenn sie in die Standardlösung oder die Probe eingetaucht werden.
4. Wenn die interne Flüssigkeit einen Indikator enthält, prüfen Sie, ob der Indikator schwimmt. Wenn er sinkt, ersetzen Sie die interne Flüssigkeit und lassen Sie sie eine Zeit lang stehen.
5. Wenn sich Luftblasen in der Flüssigkeit befinden, entfernen Sie diese durch leichtes Schütteln der Elektrode.
6. Lassen Sie den Deckel der inneren Flüssigkeit offen.
7. Waschen Sie die Elektrodenspitze mit entionisiertem Wasser und entfernen Sie das Wasser mit einem sauberen Tuch, um es festzuhalten.
8. Wenn der pH-Wert der Probe genau eingewogen werden soll, den Kalibrierstandard und die Probe in ein thermostatisches Bad legen, um die Temperatur zu stabilisieren.

Kalibrierung
1. Führen Sie die Kalibrierung mit zwei oder mehr pH-Standardlösungen durch, wobei der pH-Wert der zu messenden Probe dazwischen liegt.
2. Entfernen Sie dann eventuelle Luftblasen auf der Elektrodenoberfläche.

Messung
1. SetzenSie die Elektrode auf die Probe auf. Zu diesem Zeitpunkt sollte der Flüssigkeitsstand der Probe zwischen der Flüssigkeitstangente, dem Temperatursensor und dem internen Flüssigkeitsstand liegen.
2. Führen Sie die Messung durch, sobald sich der pH-Wert stabilisiert hat.
3. Nach Abschluss der Messung den Deckel der inneren Flüssigkeit schließen und die Elektrode mit reinem Wasser abwaschen.

Aufbewahrung
Befeuchten Sie den an der Kappe der Elektrode angebrachten Schwamm mit VE-Wasser, verschließen Sie ihn und bewahren Sie ihn auf.

Was ist ein pH-Messgerät?

Ein pH-Messgerät ist ein Gerät, das den pH-Wert einer Flüssigkeit misst. Der pH-Wert ist ein Indikator für die Wasserqualität und gibt die Wasserstoffionenkonzentration einer Flüssigkeit an. So wird beispielsweise Leitungswasser als neutral, kohlensäurehaltiges Wasser und Magensäure als sauer und Kalkwasser und Seifenwasser als alkalisch eingestuft.

Eine einfache Methode zur Messung des pH-Werts ist die kolorimetrische Methode mit Lackmus-Testpapier. Um jedoch einen genaueren pH-Wert zu erhalten, ist ein pH-Messgerät erforderlich. pH-Messgeräte verwenden hauptsächlich Glaselektroden, was als Glaselektrodenmethode bezeichnet wird.

Anwendungen von pH-Messgeräten

Das pH-Messgerät wird hauptsächlich zur Messung des pH-Werts in Müllverbrennungsanlagen, Kesseln und Wärmekraftwerken, in denen Verbrennungsvorgänge stattfinden, sowie in Hoch- und Tiefbauwerken und Betonwerken, in die Pflanzenabwässer eingeleitet werden, eingesetzt. pH-Messgeräte können auch zur ständigen Messung und Überwachung anormaler pH-Werte installiert werden.

In der Lebensmittelindustrie können der Geschmack und die Sicherheit vieler Lebensmittel durch den pH-Wert beeinflusst werden. Jedes Lebensmittel hat seinen eigenen pH-Wert, und wenn der pH-Wert nicht stimmt, können Probleme wie Geschmacksverluste oder Verunreinigungen durch Fremdstoffe auftreten.

Funktionsweise der pH-Messgeräte

Das pH-System der allgemeinen Glaselektrodenmethode verwendet zwei Arten von Elektroden, eine Glaselektrode und eine Vergleichselektrode, um den pH-Wert zu messen. Der pH-Wert kann durch Messung der Potenzialdifferenz zwischen diesen beiden Elektroden gemessen werden.

Tritt ein pH-Unterschied zwischen der Innen- und der Außenseite der Glasdünnschicht auf, so wird eine dieser Differenz entsprechende Potenzialdifferenz erzeugt. Theoretisch erzeugt eine pH-Differenz von 1 in einer Lösung bei 25 °C eine elektromotorische Kraft von etwa 59 mV. Da die Flüssigkeit in der Glaselektrode in der Regel eine Lösung mit einem pH-Wert von 7 ist, kann der pH-Wert des Messobjekts durch Messung der elektromotorischen Kraft bestimmt werden.

Um die EMK wie oben beschrieben zu messen, ist eine weitere Elektrode als Gegenelektrode erforderlich. Diese wird als Vergleichselektrode bezeichnet. Bei der Vergleichselektrode ist die Flüssigkeit im Inneren der Elektrode über eine Flüssigkeitsverschränkungszone mit der Prüflösung in Kontakt, so dass sich das Potenzial auch bei einem Wechsel der Prüflösung kaum ändert. Im Idealfall sollte die Flüssigkeit im Inneren der Elektrode jedoch immer in Richtung der Prüflösung an der Flüssigkeitsgrenzfläche fließen, weshalb der Flüssigkeitsstand im Inneren der Elektrode höher sein sollte als der Stand der Prüflösung, indem die interne Flüssigkeitsnachfüllöffnung der Vergleichselektrode während der Messung geöffnet wird.

Bei der pH-Messung ist immer eine Kalibrierung mit einer Standardlösung erforderlich. Als Standardlösungen werden Pufferlösungen verwendet. Da eine pH-Differenz von 1 eine kleine Potentialdifferenz von etwa 59 mV ergibt, stellt die Kalibrierung mit diesen Standardlösungen zunächst sicher, dass die elektromotorische Kraft aufgrund der pH-Differenz genau gemessen werden kann.

Elektrode eines pH-Messgeräts

Ein pH-Meter besteht im Allgemeinen aus einer Elektrode und einem Temperatursensor zur Temperaturkompensation. Die Elektrode besteht aus Glas, und der pH-Wert wird durch Messung der Potenzialdifferenz zwischen den beiden Elektroden, der Glaselektrode und der Referenzelektrode, bestimmt.

Platin-Wasserstoff-Elektroden wurden als Messelektroden in pH-Messgeräten verwendet, aber diese Elektroden werden nicht mehr häufig eingesetzt. Andererseits wird sie als Referenzelektrode verwendet, um sehr genaue Messergebnisse zu erhalten.

Glaselektroden werden heute verwendet, um eine immer größere Bandbreite an zu messenden Lösungen aufnehmen zu können. Glaselektroden enthalten eine interne Pufferlösung in einer pH-empfindlichen Glasmembran, die zur Messung des Potenzials durch eine interne leitende Elektrode geleitet wird. Das äußere Elektrodenrohr muss hoch alkalibeständig sein und einen mehrfach höheren elektrischen Widerstand als die Glasmembran aufweisen.

Obwohl pH-Messgeräte früher den pH-Wert mit zwei Elektroden, einer Glaselektrode (Messelektrode) und einer Referenzelektrode, gemessen haben, wurde eine Verbundelektrode erfunden, die Mess- und Referenzelektrode in einer Elektrode vereint und in vielen Bereichen eingesetzt wird.
Bei einer Verbundelektrode ist die Bezugselektrode konzentrisch an der Außenseite der Messelektrode angebracht.

Messung des Bodens mit einem pH-Messgerät

Beim Anbau von Pflanzen ist es notwendig, den pH-Wert des Bodens zu überprüfen, um festzustellen, ob er eher sauer oder alkalisch ist.

Jede Kulturpflanze hat einen anderen pH-Bereich im Boden, z. B. ist Tee bei pH 5 sauer, Kartoffeln sind bei pH 6 leicht sauer und Spinat ist bei pH 7 neutral. Die Messung des pH-Werts im Boden ist jedoch schwierig und es ist nicht möglich, eine Glaselektrode in den Boden zu stecken, wie es bei Lösungen möglich ist.

Für die Messung des pH-Werts im Boden hat das Ministerium für Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei (MAFF) ein Handbuch erstellt, und es gibt eine einfache Methode zur Messung des pH-Werts im Boden mit Hilfe eines Indikators.

Der Boden wird auf natürliche Weise getrocknet, mit Leitungswasser vermischt, 5-10 Minuten stehen gelassen, der Überstand wird aufgefangen und der Indikator tropfenweise zugegeben. Anhand der Färbung des Testwassers lässt sich der entsprechende pH-Wert ablesen. Alternativ gibt es auch tragbare pH-Messgeräte, die direkt in den Boden gesteckt werden können, um den pH-Wert des betreffenden Bodens zu messen.

Was ist ein PEEK-Schlauch?

PEEK-Schläuche sind Schläuche, die in der chemischen Analyse und in der Medizin verwendet werden.

PEEK-Schläuche sind ein hochfunktioneller Kunststoff mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Druckbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit und Isolationseigenschaften.

Anwendungen von PEEK-Schläuchen

PEEK-Schläuche werden in erster Linie als medizinische Schläuche für Katheter und chemische Lösungen verwendet. Im Bereich der wissenschaftlichen Analyse werden PEEK-Schläuche als Rohrleitungen für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) verwendet. HPLC steht für High Performance Liquid Chromatography, eine analytische Methode für die qualitative und quantitative Analyse durch Trennung der Bestandteile einer in einer Flüssigkeit gelösten Verbindung. HPLC ist eine Analysemethode für die qualitative und quantitative Analyse durch Trennung der Bestandteile einer in einer Flüssigkeit gelösten Verbindung.

Die druckfeste Leistung und die wissenschaftlichen Eigenschaften von PEEK-Schläuchen werden bei der Trennung von Verbindungen genutzt. Weitere Anwendungen sind Schutzrohre für Gestelldrähte zum Schutz von Halbleitern, Schutzrohre für optische Fasern, Rohre für Kühlmittel, Metallrohre für physikalische und chemische Anwendungen und alternative Rohre zu Glasrohren.

Funktionsweise von PEEK-Schläuchen

PEEK-Schläuche nutzen die Eigenschaften des PEEK-Materials, offiziell bekannt als Polyetheretherketon (PEEK). Es handelt sich um einen technischen Superkunststoff mit einer linearen Polymerstruktur, der durch die Polymerisation von Molekülgruppen synthetisiert wird, deren Grundeinheit eine Etherbindung-Etherbindung-Ketonbindung ist.

Er besitzt hohe mechanische Eigenschaften mit hoher Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Kriechbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen. Es hat eine Dauergebrauchstemperatur von 260 °C und zeichnet sich durch eine hervorragende Druck-, Abrieb-, Hydrolyse- und Chemikalienbeständigkeit sowie mechanische und elektrische Eigenschaften aus.

Trotz seiner hervorragenden Eigenschaften hat PEEK den Nachteil, dass es sehr teuer ist und sich aufgrund seiner hohen Festigkeit schlecht schneiden und bearbeiten lässt.

Eigenschaften von PEEK-Schläuchen

PEEK-Schläuche weisen alle Eigenschaften des PEEK-Materials auf, die es hat. Erstens ist es aufgrund seiner hohen mechanischen Festigkeit für Umgebungen geeignet, in denen das Rohr einem hohen Innendruck ausgesetzt ist. Ihre hohe Ermüdungsbeständigkeit macht sie auch für den Einsatz in Hochdruckumgebungen geeignet.

Darüber hinaus verfügt es über eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und Chemikalien und kann seine Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen auch bei hohen Temperaturen beibehalten. Einige Produkte erfüllen die US-amerikanischen UL-Normen für Dampf- und Flammenbeständigkeit. Einige Produkte erfüllen die Anforderungen des Gesetzes Nr. 370 über Lebensmittelsicherheit und -hygiene, das Anforderungen an Lebensmittelzusatzstoffe und andere Produkte von guter Qualität festlegt.

Arten von PEEK-Schläuchen

PEEK-Schläuche sind in verschiedenen Innendurchmessern, Längen und Farben erhältlich, um verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden. Es gibt eine große Anzahl von Größen mit Innendurchmessern von 0,025 mm bis 1 mm, die je nach den verwendeten Geräten ausgewählt werden können. Die farbigen Schläuche können zur Kennzeichnung von Strecken und Produkten mit ähnlichen Innendurchmessern verwendet werden, wenn mehrere Schläuche verwendet werden. Sie sind in Längen von 1 m bis 10 m erhältlich.

Weitere Informationen über PEEK-Schläuche

1. Wie PEEK-Schläuche hergestellt werden

PEEK-Schläuche werden im Allgemeinen im Extrusionsverfahren hergestellt. Aufgrund des Extrusionsverfahrens ist eine große Bandbreite an Größen erhältlich, von sehr dünnen Rohren mit einem Innendurchmesser von 25 µm bis hin zu Rohren mit einer Dicke von mehreren Zentimetern. Längere Produkte werden aufgerollt verkauft, während andere in gerade oder gebogene Formen gebracht werden können.

2. Die Zukunft der PEEK-Schläuche

PEEK-Schläuche haben ein breites Spektrum an Eigenschaften, aber es gibt auch neue Entwicklungen. In jüngster Zeit wurden mit Silikonkautschuk oder anderen weichen Kunstharzen beschichtete Schläuche entwickelt und hergestellt, die unter besonderen Bedingungen eingesetzt werden können, wenn hohe Interferenzeigenschaften erforderlich sind oder wenn die Temperatur der durch den Schlauch fließenden Flüssigkeit genau gesteuert werden muss.

Was ist eine PCR-Platte?

Eine PCR-Platte ist ein Versuchsgerät aus Kunststoff, das als Reaktionsgefäß bei der Durchführung von PCR-Experimenten verwendet wird. Die Probe wird in die Vertiefungen (Löcher) gegeben und die PCR-Reaktion wird durchgeführt.

Im Vergleich zu PCR-Gefäßen werden PCR-Platten für mittelgroße bis große Experimente mit einer relativ großen Anzahl von Proben verwendet. Sie sind in verschiedenen Größen, Formen und Farben erhältlich, z. B. als 32-Well-, 48-Well-, 96-Well- und 384-Well-Platten. Ein weiteres Merkmal der Platten ist, dass sie in automatisierten Prozessen verwendet werden können.

Anwendungen von PCR-Platten

PCR ist eine Abkürzung für Polymerase-Kettenreaktion, eine Technik, bei der eine DNA-Polymerase verwendet wird, um eine Ziel-DNA-Sequenz in kurzer Zeit von einer auf mehrere Millionen Kopien zu amplifizieren. Die folgenden Reaktionsreihen 1-3 werden als Zyklen bezeichnet und für 25-35 Zyklen wiederholt.

1. Denaturierung: Die doppelsträngige DNA-Vorlage wird erhitzt, um die DNA-Stränge zu trennen.
2. Annealing: Kurze DNA-Moleküle, so genannte Primer, werden an benachbarte Regionen der Ziel-DNA angehängt
3. Verlängerung: Die DNA-Polymerase synthetisiert den komplementären Strang der Vorlage, beginnend mit jedem Primer zum 3′-Ende hin.

Bei der PCR wird zur automatischen Steuerung des Temperaturzyklus und der Inkubationszeit ein Thermocycler verwendet. Um die richtige PCR-Platte auszuwählen, muss man die Spezifikationen des Thermocyclers und des verwendeten Geräts genau kennen.

Darüber hinaus gibt es verschiedene Arten von PCR, wie z. B. Standard-PCR, Gradienten-PCR und Echtzeit-PCR/qPCR, und Sie müssen die richtige PCR für Ihren Zweck auswählen. Gleichzeitig ist es wichtig, je nach Art des Experiments die entsprechenden Geräte und Reagenzien vorzubereiten.

Aufbau der PCR-Platte

1. Aufbau des Well-Teils

Als Material wird im Allgemeinen Polypropylen verwendet. Polypropylen ist chemisch inert und widersteht daher raschen Temperaturschwankungen während der thermischen Zyklen bei minimaler Absorption der Reaktionskomponenten. Um eine effiziente Wärmeübertragung zu gewährleisten, sind die Wände der Röhren gleichmäßig und dünn ausgeführt. Die Wells sind in den Farben transparent, transluzent und weiß erhältlich.

Während der Produktion wird für eine saubere Produktionsumgebung gesorgt, um Staub und Verunreinigungen wie Endonukleasen, Pyrogene und DNA zu vermeiden. Denn wenn das Produkt während der Herstellung kontaminiert wird, können Verunreinigungen zurückbleiben und die PCR hemmen, oder DNA-Fragmente können als Templates für eine unspezifische Amplifikation dienen, was zu einer geringeren experimentellen Genauigkeit führt.

2. Struktur der Plattenabschnitte

Platten gibt es in verschiedenen Größen, darunter 32-Well-, 48-Well-, 96-Well- und 384-Well-Platten; einige 96-Well-Platten können in jeweils 24 Wells unterteilt werden (selten 8-Well- oder 32-Well-Platten). Die Rahmen sind ebenfalls in verschiedenen Farben erhältlich, wobei verschiedene Farben verwendet werden können, um die Überwachung zu erleichtern, wenn mehrere Platten gleichzeitig verwendet werden.

Schürzen sind Platten, die die Platte umgeben, und können ohne Schürze, mit halber Schürze oder mit voller Schürze ausgeführt sein. Der umgebende Bereich der Plattenoberfläche wird auch als Deck bezeichnet, das flach oder erhöht sein kann. Die maschinelle Bearbeitung an den Ecken der Platte wird als Kerben bezeichnet.

Die Abdichtung erfolgt mit Kappen oder Folien. Es ist wichtig, eine Platte entsprechend ihrer Größe, der Anzahl der Proben und der Häufigkeit des Öffnens und Schließens auszuwählen.

Auswahl einer PCR-Platte

1. Well-Teil

Zunächst einmal ist es wichtig, eine Auswahl entsprechend der Art des Experiments zu treffen. So erleichtern beispielsweise Produkte mit transparenten Vertiefungen die Kontrolle des Inhalts, während weiße Produkte die Empfindlichkeit der qPCR erhöhen, da sie verhindern, dass sich die Fluoreszenz bricht und außerhalb der Vertiefungen streut.

Außerdem ist es wichtig, Vertiefungen zu verwenden, deren Volumengröße dem Volumen der Reaktionslösung entspricht. Ist das Volumen der Reaktionslösung zu groß, besteht die Gefahr einer unzureichenden Wärmeübertragung oder eines Auslaufens der Reaktionslösung, während bei einem zu geringen Volumen der Reaktionslösung eine Verdunstung der Reaktionslösung oder ein Verlust der Probe auftreten kann. Im Allgemeinen beträgt das Volumen der Vertiefungen oft 0,2 mL oder 0,1 mL für 96-Well-Platten und 0,02 mL für 384-Well-Platten.

Es ist auch wichtig, dass Sie die richtige Größe für den Thermocycler oder andere Geräte verwenden, die Sie einsetzen. Es gibt zwei Arten von Well-Höhen, eine mit normaler Höhe (Standardprofil) und eine mit geringerer Höhe (Niedrigprofil). Produkte mit niedrigem Profil sind mit Fast-Thermoblöcken kompatibel. Sie haben auch eine kleinere Fläche und daher eine höhere Wärmeleitfähigkeit.

2. Plattenform

Die Wahl sollte entsprechend den Spezifikationen des Thermocyclers oder anderer zu verwendender Geräte getroffen werden. Insbesondere wenn das Gerät mit Hilfe einer Roboterplattform automatisiert werden soll, muss es entsprechend der Anwendung ausgewählt werden.

So haben z. B. halb- oder vollgerockte Platten Seiten, die von Robotergreifern gegriffen werden können, und außerdem können Barcodes zur Aufzeichnung und Nachverfolgung in Hochdurchsatzversuchen angebracht werden. Außerdem müssen die Platten für die Automatisierung mit einem stabilen Polycarbonatrahmen ausgestattet sein.

Denn sie müssen den Kräften standhalten, die der Robotergreifer ausübt, sowie dem schnellen Aufheizen und Abkühlen. Auch bei diesen Platten müssen die Vertiefungen aus einheitlichem, dünnem Polypropylen bestehen, um eine effiziente Wärmeübertragung auf die Reaktionslösung zu gewährleisten.

Das flache Deck ist mit den meisten Thermocyclern kompatibel, aber erhöhte Decks sind für einige Thermocycler und Instrumente geeignet. Auch die Position der Kerben hängt vom verwendeten Gerät ab.

Es gibt zwei Arten von Beschriftungen, die die Position der Vertiefungen angeben: erhabene Beschriftungen und eingravierte Beschriftungen. Während eine erhabene Beschriftung leichter zu erkennen ist, eignet sich eine eingravierte Beschriftung besser für die Automatisierung, da sie eine zuverlässige Abdichtung des Randes gewährleistet.

Was ist eine FPGA-Entwicklung?

FPGA-Entwicklungen sind das kundenspezifische Design eines FPGAs, um einen IC mit der gewünschten Funktionalität zu entwickeln.

FPGA steht für Field Programmable Gate Array und ist ein integrierter Schaltkreis, dessen Funktionen auf der Entwicklungsseite freiprogrammiert werden können. FPGAs enthalten eine große Anzahl von Schaltkreisen, darunter Recheneinheiten, Speicher, Register und einfache Logikschaltungen.

Ohne jegliche Modifikationen handelt es sich lediglich um eine Anordnung von Schaltkreisen ohne Funktionalität, aber durch die Kombination der internen Schaltkreise und die Gestaltung der logischen Schaltkreise kann der Entwickler die von ihm gewünschte Funktionalität frei bereitstellen.

Ähnlich wie bei FPGAs gibt es anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), die an die Wünsche des Benutzers angepasst werden können, aber dazu müssen vor der Herstellung des ICs kundenspezifische Funktionen entworfen werden. Dies nimmt Zeit für Design und Entwicklung in Anspruch, und sobald das Produkt in Produktion ist, kann die Funktionalität nicht mehr frei vor Ort geändert werden.

Anwendungen von FPGA-Entwicklungen

FPGA-Entwicklungen sind für die Entwicklung von elektronischen Geräten und Platinen, die ICs enthalten, unerlässlich. FPGA-Entwicklungen werden bei der Entwicklung elektronischer Geräte in der Telekommunikation, der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der Unterhaltungselektronik und in allen anderen Bereichen eingesetzt.

Die FPGA-Entwicklungen haben den Vorteil, dass die erforderlichen Funktionen in FPGAs programmiert werden können, diese dann in elektronische Geräte eingebaut werden können, um sie an realen Geräten zu überprüfen, und die Ergebnisse zurückgemeldet werden können.

Ein weiterer Nachteil sind die im Vergleich zu ASICs höheren Produktionskosten und es besteht die Tendenz, FPGAs in der Entwicklungsphase zu verwenden und ASICs erst nach Fertigstellung des Entwurfs in das Endprodukt einzubauen. Die jüngsten Verbesserungen in der Halbleiterfertigungstechnologie haben jedoch zu einer höheren Integration und niedrigeren Kosten für FPGAs geführt, so dass immer mehr FPGAs in Endprodukten eingesetzt werden.

Funktionsweise der FPGA-Entwicklungen

Der Ablauf der FPGA-Entwicklungen ist im Grunde derselbe wie bei anderen IC-Entwicklungen, z. B. ASICs. Während bei der ASIC-Entwicklung die Fertigungsabteilung für den Prototyping-Prozess zuständig ist, ist der FPGA-Entwickler bei der FPGA-Entwicklung auch für den Prozess der Implementierung des Programms auf dem eigentlichen Chip verantwortlich, der dem ASIC-Prototyp entspricht.

Der Ablauf der FPGA-Entwicklungen umfasst die folgenden Prozesse:

1. Festlegung der Spezifikationen

Die Spezifikationen, wie z. B. die im FPGA zu implementierenden Funktionen, die Schnittstellen zu anderen Komponenten des Systems, in das das FPGA integriert werden soll, die zeitlichen Vorgaben usw., werden zusammengestellt, und das FPGA, das die Spezifikationen erfüllt, wird ausgewählt.

2. Entwurf von Logikschaltungen

Die logische Funktion wird mit Hardware-Beschreibungssprachen wie VHDL und Verilog-HDL beschrieben.

3. Funktionale Verifizierung

Die Funktionssimulation wird durchgeführt, um zu überprüfen, ob das Verhalten der Logikschaltung korrekt ist.

4. Kompilierung

Die logischen Gleichungen, die aus Gattern auf dem FPGA bestehen, werden aus der HDL-Beschreibung generiert, und die logischen Gleichungen werden weiter optimiert, um eine Netzliste zu erstellen. Jede Schaltung wird dann auf dem tatsächlichen FPGA platziert und die Verdrahtung zwischen den Schaltungen wird festgelegt. Diese Reihe von Prozessen wird als Kompilierung bezeichnet.

5. Zeitliche Verifizierung

Auf der Grundlage der Platzierungs- und Routing-Informationen wird die physikalische Verzögerungszeit simuliert, um zu bestätigen, dass die Timing-Bedingungen erfüllt sind.

6. Herunterladen

Die generierten Schaltungsdaten werden auf den FPGA heruntergeladen. Durch diesen Prozess wird das FPGA, das nur ein Array von Gattern war, in die vom Entwickler gewünschte Schaltung umgewandelt.

7. Verifizierung des FPGA-Betriebs

Das FPGA wird betrieben, um zu überprüfen, ob es keine funktionalen Defekte oder Leistungsmängel gibt. Es gibt zwei Arten der Betriebsverifizierung: Zum einen wird das FPGA auf ein Evaluation Board gesetzt und eine Evaluationssimulation durchgeführt, zum anderen wird das FPGA tatsächlich in ein System eingebaut und betrieben. Die tatsächliche Geräteverifizierung eignet sich für FPGAs mit großen Gattergrößen, da sie weniger Zeit für die Verifizierung benötigt.

Weitere Informationen zu FPGA-Entwicklungen

1. Programmiersprachen für FPGA-Entwicklungen

HDL, das zum Schreiben von FPGA-Code verwendet wird, ist eine Low-Level-Sprache, die früher schwer zu schreiben war, es sei denn, man war ein Hardware-Ingenieur, der Schaltungen entwerfen konnte. Heutzutage ermöglichen integrierte Softwareplattformen FPGA-Entwicklungen in einer anderen Programmiersprache ohne HDL-Kenntnisse.

Die Plattform ermöglicht FPGA-Funktionen durch die Umwandlung von Hochsprachen in niedrigere Sprachen; es ist auch möglich, trainierte Deep-Learning-Modelle, die in den Frameworks Tensorflow und Pytorch erstellt wurden, zur Beschleunigung von FPGAs zu verwenden.

2. Hardware-Effizienz

Geräte wie ASICs verwenden Sprünge zwischen dem Programm und dem Speicher, die Energie zum Speichern und Abrufen von Daten verbrauchen und die Echtzeitleistung verringern. FPGAs müssen nicht zwischen dem Programm und dem Speicher springen, was eine effiziente Datenspeicherung und -abfrage ermöglicht. FPGAs können auch stromhungrige Aufgaben auslagern.