MediPlas Evaluation Kit
Mithilfe des MediPlas Evaluation Kits für Systementwickler lässt sich ein Atmosphärendruck-Luftplasma erzeugen, aus dem sich Gase mit einer variierbaren Zusammensetzung von reaktiven Sauerstoff- und Stickstoff-Spezies (RONS) generieren lassen.
Der MediPlas Evaluation Kit stellt eine Entwicklungsplattform für den MediPlas reactor und MediPlas driver. Die typischen Anwendungsgebiete dieser Lösung sind:
– Lebensmittelherstellung und -verpackung
– Agrartechnik (Samen, Keimlinge)
– Pharmazie
– Materialprüfung
– Luftaufbereitung
– Genussmittelherstellung und -verpackung
– Verpackung medizinischer Produkte
– Wasseraufbereitung
– Abwasser-Behandlung
– Geruchsneutralisation
und viele andere.
MediPlas Komponenten
Die beiden Komponenten sind auch bei bekannten Elektronik-Distributoren, z.B. DigiKey oder Mouser, erhältlich. Allein reichen beide Komponenten aber nicht aus, um ein voll funktionsfähiges System aufzubauen. Um einem Systementwickler die Arbeit mit MediPlas zu erleichtern, stellt relyon plasma das MediPlas Evaluation Kit zur Verfügung. Dieses Kit ist vor allem für Forschungslabore, Normungsanstalten, Material-Prüflabore, Didaktik/Weiterbildung, PAW-Hersteller und viele andere gedacht. Mit diesem Plug-and-play-Board lässt sich ein Plasma erzeugen, um daraus Gase mit einer variierbaren Zusammensetzung von reaktiven Sauerstoff- und Stickstoff-Spezies (RONS) zu generieren.
Ozon ist ein mögliches, aber nicht einziges Produkt aus dem MediPlas reaktor. Neben Sauerstoff beinhaltet die verwendete Druckluft noch Stickstoff und Wasser. Deshalb ist mit einer Vielzahl von RONS zu rechnen. In einer Fourier-Transformation-Infrarot-Spektroskopie (FTIR) wurden die langlebigen Moleküle O3, NO2, N2O, N2O5 im MediPlas-Plasma nachgewiesen. In feuchter Luft entstehen zudem wasserstoffhaltige Verbindungen, wie HNO3 und H2O2.
Wie sich das Plasma im MediPlas reactor zusammensetzt, wird stark von den Prozessbedingungen beeinflusst. Darunter fallen Spannung, Tastverhältnis von Pulsbreitenmodulation (PWM), Temperatur und die Gaszusammensetzung. So wird zum Beispiel bei sehr feuchter Luft oder bei sehr hoher Leistung ohne Kühlung kaum Ozon, dafür mehr Stickoxide erzeugt. Die potenziellen Anwendungsgebiete sind ausführlich auf der MediPlas-Seite beschrieben.
Herzstück des MediPlas Kits ist der MediPlas reactor (1). In diesem wird zwischen einer Metallelektrode und einer dielektrischen Barriere eine hybride dielektrische Barriere-Entladung (HDBD, hybrid dielectric barrier discharge) gezündet. Die Metallelektrode wird von dem DBD-Driver-Transformator durch ein Hochspannungskabel mit 2 und 6 kV und Frequenzen von 20 bis 40 kHz versorgt. Durch die HDBD-Zone fließt das Gas. Dabei handelt es sich bei der vorgestellten Variante des MediPlas Kits um Umgebungsluft. Diese wird durch zwei Staubfilter (2) von der Umgebung angesaugt und von parallel geschalteten Membranpumpen (3) zum MediPlas reactor geführt. Die Leistung der Membranpumpen wird auf der Basis des mit dem Gasfluss-Sensor (4) gemessenen Wertes geregelt, um den vorgegebenen Gasfluss zu erreichen.
Der MediPlas reactor verfügt über ein Peltier-Kühlung-Modul, das von der Platine über ein Kabel mit Energie versorgt wird. Die Kühlleistung lässt sich individuell einstellen. Abhängig von dem Betriebsmodus des DBD-Treibers wird der MediPlas reactor mit einer kontinuierlichen oder intermittierenden Leistung versorgt. Sowohl die Spannung des DBD-Treibers als auch das Tastverhältnis des intermittierenden Betriebes (PWM, Pulse Width Modulation) lässt sich einstellen. Über den gleichen Anschluss liefert der DBD-Treiber (5) ein PlasmaOK Signal, mit dem sich der Betriebszustand der Gasentladung bestimmen lässt. Dieses Signal wird aus dem Stromsignal der HDBD-Entladung mithilfe eines Hochpassfilters abgeleitet, der die Signale im Megahertz-Bereich durchlässt. Diese hochfrequenten Signale entstehen durch Modulation des idealen sinusförmigen Stromsignals durch die Mikroentladungen der HDBD. Das PlasmaOK Signal, eine Gleichspannung im Bereich von Hunderten von Millivolt, ist proportional zu der in die Entladung effektiv eingekoppelten Leistung. Bleibt das PlasmaOK Signal unter einem bestimmten Schwellenwert, bedeutet das, dass kein Plasma erzeugt wird.
Das „Gehirn“ des MediPlas Kits ist die Platine (6) mit einem Mikrocontroller und einer im Speicherchip eingeschriebenen Firmware. Dank einem Display (7) lassen sich die Parameter des DBD-Treibers (Eingangsspannung, Frequenz und Tastverhältnis der PWM) einstellen. Ein weiterer einstellbarer elektrischer Parameter ist der Strom zum Peltier-Modul, um die Temperatur der Gasentladung zu beeinflussen. Neben den elektrischen Parametern wird mit einem Druckknopf auch der Gasfluss eingestellt. Auf dem Display werden auch die wichtigsten Ist-Werte PlasmaOK Signal, Peltier-Leistung und Driver-Leistung angezeigt. Die MediPlas-Kit-Platine ermöglicht auch die Kommunikation mit einem PC über eine USB-Schnittstelle.
Weitere technische Details finden Sie im MediPlas Datasheet, während das MediPlas Benutzerhandbuch eine Beschreibung der Verwendung des MediPlas Evaluation Kit enthält.
