I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   17 ,   N o .   3 M a r c 20 20 ,   pp.   15 16 ~ 15 23   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 7 .i 3 . pp 151 6 - 1523             1516       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   D e si g n   a n d   i m p l e m e n t a t i o n   o f   a   f e e d b a c k   p r o g r a m m a b l e   sp i n   c o a t i n g   s y st e m       A h m e d   K .   K ad h i m ,   S al ah   M .   S w ad i ,   G h u s o on   M .   A l i     E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e n t ,   C o l l e g e   o f   E ng i ne e r i ng ,   M us t a ns i r i y a U n i v e r s i t y ,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e A ug   7 ,   2019   R e v i s e O c t   9 ,   20 19   A c c e pt e O c t   23 ,   2 01 9       I t hi s   w o r k,   a   s pe e c o nt r o l l e d,   t h e   pr o g r a m m a b l e ,   l o w - c o s t ,   hi g h - e f f i c i e nc y   s pi n   c o a t i ng   s y s t e m   i s   de s i g ne a nd  i m pl e m e n t e d .   T h e   s y s t e m   i s   bui l t   f r o m   c om m e r c i a l l y   a v a i l a b l e   h a r d i s k   dr i v e r s   D C   m o t o r ,   v a c uum   pu m p,   s pe e s e ns o r ,   br u s h l e s s   d r i v e r   c i r c ui t   c a r r i e s   T o s h i b a ' s   T B 6575 F N G   I C ,   P I C 18F 47J 53  M i c r o c o nt r o l l e r   a nd  us i ng   t he   i n t e r a c t i v e   u s e r   i n t e r f a c e   t o   c om m uni c a t e   w i t a   us e r .   T hr e e   d i f f e r e n t   v o l t a g e   s t a g e s   a nd  p u l s e   w i d t m o dul a t i o t e c hn i qu e s   w e r e   us e t o   g ua r a n t e e   a c c ur a t e   s p i nn i ng   s pe e a n t i m e .   T h i s   s y s t e m   pr o v i de s   a   w i de   r a ng e   o f   pr e c i s e   a n s t a b l e   m ul t i - s t e p   s pe e ds   r a ng   o f   1500  t o   8, 0 00  r pm .   T o   e v a l ua t e   t he   i m pl e m e n t e d   s y s t e m ,   Z nO   t hi f i l m s   ha v e   b e e n   de po s i t e by   t he   s o l - g e l   m e t ho o a   g l a s s   s ubs t r a t e .   H o m o g e n o us   a nd  un i f o r m   t hi c kne s s   f i l m s   w e r e   o bt a i ne d .   T h e   o ut s t a n di ng  f e a t u r e s   o f   t hi s   s y s t e m   a r e   t h e   s t a b i l i t y ,   a c c ur a c y ,   l o w   e ne r gy   c ons um p t i o a nd  d ur a bi l i t y ,   a nd  t h e   s i m p l i c i t y   of   a dj us t i ng   m ul t i - s t e s p i nn i ng   s pe e a nd  t i m e   by   us i ng   t h e   i n t e r a c t i v e   us e r   i nt e r f a c e .   Ke y w or ds :   F e e d b a c k   M i c r o c o n t r o l l e   P W M     S pi n   c o a t e   T h i f i l m     C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   G h us o o n   M .   A l i ,   E l e c t r i c a l   E n gi n e e r i n g   D e pa rt m e n t ,   M us t a n s i ri y a h   U ni v e r s i t y   y ,   B a gh d a d ,   I ra q .   E m a i l :   g h us o o n . a l i @ g m a i l . c o m         1.   I N TR O D U C TI O N     T h i f i l m   de po s i t i o t e c hni que   p l a y s   a   ke y   r o l e   i n   t he   e l e c t r o n i c   a n o pt i c a l   a pp l i c a t i o n s   m a n uf a c t u ri n g .   V a r i o us   t e c hn i q ue s   h a v e   be e n   us e t o   de p os i t   t h i n   f i l m s ,   i n c l u di n s pu t t e r i n [1] ,   c h e m i c a l   v a po r   de po s i t i o [2] ,   t h e rm a l   e v a po r a t i o n   [3] ,   s p ra y   p y r o l y s i s   [4] d i p - c o a t i n g   [5 ,   6] ,   e l e c t r o - de po s i t i o n   [7]   a n s pi c o a t i n [8] .   A s   c o m pa r e t o   o t h e r   de po s i t i o t e c hni que s ,   s pi n   c o a t i ng  i s   f a s t e r ,   e as i e r ,   c h e a pe r   a n d   n e e a   s m a l l   a m o unt   o f   de pos i t i n m a t e ri a l   [9 ] .   I n   t h i s   t e c hni que ,   t h e   t hi n   f i l m s   a r e   de po s i t e by   e m pl oy i n c e n t r i f uga l   f o r c e   c o n c e pt ,   by   a do pt i n o n   s pe e d - t i m e   c h a nge s   [10,   11 ] .   T h e   t h i c k n e s s   o a   f i l m   i s   a   r e s ul t   o f   a   b a l a n c i n o f   t w o   m a i n   o ppo s i n f o r c e s   na m e l y :   c e n t r i f uga l   f o r c e   a n d   v i s c o s i t y   fo r c e .   T h e   t hi n   f i l m   t h i c k n e s s   i s   s i g n i f i c a n t l y   de p e n di ng  o n   s pi nni n g   s pe e d,   s o l ut i o n   v i s c os i t y   a n s ub s t r a t e   t y pe .   D ur i n t h e   r o t a t i o pr o c e s s ,   t h e   c e nt r i f uga l   f o r c e   ov e r c o m e s   gr a v i t y   a nd  p r o d uc e s   ra p i t h i nni n g   o f   t h e   f i l m   [10 ,   11] .     T h e r e   a r e   m a n y   c o m m e r c i a l   s pi c o a t i n s y s t e m s   a v a i l a b l e ,   h o w e ve r ,   m a n y   r e s e a r c h e r s   h a v e   be e n   a n s t i l l   p r o po s e t o   b ui l s pi n   c o a t e r   f o r   r e s e a r c h   p u r po s e s   [10,   12 - 14] .   M o s t   of   t h e   s pi n   c o a t e r   b a s e r e s e a r c h   pu rpo s e s   w o r ut i l i z e b r us h l e s s   D m o t o r   (B L D m o t o r ),   t ha t   us u a l l y   e m pl oy e a s   a   c o m put e r   ha r d r i v e   us i n p ul s e   w i dt h   m o dul a t i o (P W M t o   c o n t r o l   D C   m o t o s pe e d.   P W M   i s   a   r e c o gn i z a b l e   t e c hn i q ue   us e t o   pr e c i s e   c o n t r o l   D m o t o r   s pe e by   a   c o n t r o l l e r   c i r c ui t   [15] .   T h e   s pe e i s   c o n t r o l l e by   t h e   a v e r a ge   a m o unt   o f   pow e r   f e t o   t h e   m o t o r.   By   c o n t r o l l i n t h e   O N   c o n duc t i o n   t i m e   du ra t i o n   pe r   c y c l e ,     t h e   a m o u n t   o f   v o l t a ge   a ppl i e t o   t h e   m o t o r   c a n   b e   c o n t r o l l e d.   C h a ngi n g   t h e   w o r ki n c y c l e   i s   e m pl oy e d   t hr o ugh   t h e   b ui l t - i n   M o dul e   i n   t h e   c o n t r o l l e r   c i r c ui t   [16] .   I n   a ddi t i o n,   t h e   f e e d b a c c o n t r o l   s y s t e m   i s   e s s e n t i a l   t o   b e   de pl oy e d   t ge t   a c c ur a t e   s pi nni n s pe e d   [14] .   T o   s o l v e   t h e   de gr adat i on  o f   s pi nni n s pe e o ve r   l o n g - t e rm   ut i l i z a t i o n .   A l s o ,   t o   c o n f i rm   t h e   a c c ur a t e   s pi nn i ng  s pe e d,   r e ga r d l e s s   of   t h e   s ha pe ,   s i z e   a n m a s s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   i m p l e m e nt a t i on   o f   a   f e e dbac k   pr ogr am m abl e   s pi c o at i ng  s y s t e m   ( A hm e d   K .   Kadhi m )   1517   s ub s t r a t e s ,   w i t hi n   t h e   l i m i t   o f   t h e   s y s t e m   c a pa b i l i t i e s .   H ow e ve r ,   m o s t   o f   t h e   p r e v i o us l y   r e po r t e w o r ks   a r e   qui t e   s i m p l e   w i t h o ut   t h e   f e e d b a c c i r c ui t   a n d   us i n g   s i ngl e   s t a ge   v o l t a ge   [1 0,   12 - 1 4].   In  t hi s   w o r k,   a   de v e l o p e pr o gra m m a b l e   f e e db a c s p i n   c o a t i n s y s t e m   h a s   b e e n   de s i g n e a n d   i m p l e m e nt e f o r   a n   a c t ua l   n e e of   o ur   r e s e a r c l a b o r a t o r y .   T h e   s y s t e m   i s   l o w   c os t ,   e ff i c i e n t   a nd  du ra b l e ,     l o w   e n e r gy   c o n s um pt i o n   a n e a s y   t o   o p e r a t e .   T h e   s y s t e m   i s   b ui l t   f r o m   a   c o m m e r c i a l l y   a v a i l a b l e   D m o t o r   i H D D ,   v a c uum   pum p,   12  V   po w e r   s uppl y ,   IR   s e n s o r ,   b rus hl e s s   c l i c c a rr i e s   T o s hi b a ' s   T B 6575F N G   IC  a n P IC18F 47J 53  M i c r o c o n t r o l l e r,   a s   w e l l   a s   t o   t h e   e xt e rn a l   s y s t e m   bo d y .   T h e   s y s t e m   i s   c o nn e c t e t o   t h e   c o m put e r   by   H um a i nt e r f a c e   de v i c e   ( H ID pr o t o c o l   fo r   b i - di r e c t i o n a l   c o m m u ni c a t i o n ,   a   s e ri a l   t ra n s f e r   t e c hn o l o g y   w a s   us e v i a   t h e   U S B   p o r t .   T hr e e   di f fe r e nt   v o l t a ge   s t a ge s   h a v e   be e n   a ppl i e t o   ob t a i n   a   s m o o t h   a n w i de   v a ri a b l e   ra n ge   o f   s pi nni n s pe e d.   A n   I n f r a r e ( I R c i r c ui t   w a s   e m pl oy e t o   s e n s e   t h e   r e a l - t i m e   pr e c i s e   s pi n   s pe e d.   P IC18F 47J 5 m i c r o c o n t r o l l e r   p r o g r a m   w a s   w r i t t e n   us i n M i k r o l a ngua ge   w h i c i n c l ude s   a   v a r i e t y   of  l i b r a ri e s   t o   s uppo r t   t h e   c h i m o dul e s .   T h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s y s t e m   w a s   e v a l ua t e by   c o a t i n g   Z n O   s o l - ge l   o gl a s s   s ub s t ra t e s .   T h e   r e l a t i o n   o f   t h e   t hi c kn e s s   o f   t h e   f i l m s   w i t h   t h e   s pi nni n s pe e a n s pi nn i n g   t i m e   w e r e   i n v e s t i ga t e d .   T h i n,   c o n s i s t e n t ,   c o n t r o l l e f i l m s   w as   o b t a i n e d.       2.   R ES EA R C H   M ET H O D     W e   ut i l i z e a   c o m m e r c i a l l y   B r us hl e s s   D M o t o r   (B L D m o t o r ),   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 (a ) ,     t h a t   us ua l l y   e m pl oy e a s   a   c o m put e r   h a rd  d r i v e .   T h i s   m o t o r   i s   pr o po s e b e c a us e   i t   c a n   b e   pr e c i s e l y   c o n t r o l l e w i t h   a   v e r y   l o n o pe r a t i ng  l i f e ,   s m a l l   d i m e n s i o n s ,   a n hi g h   a c c e l e r a t i o n   [10] .   T o   h o l t h e   s ub s t r a t e ,     t h e   s uc ke r i n p r o c e s s   i s   i m pl e m e n t e d .   T h us ,   t h e   B L D r o t o r   a xi s   w a s   h o l l o w e o ut   w i t h   a   hi g h - s pe e s t e e l   dri l l   w i t h   a   di a m e t e r   o f   5m m .   A   s pe c i a l   n o z z l e   i s   a t t a c h e t o   t h e   l o w e r   s i de   o f   t h e   h o l l o w   r o t o r   a x i s   t hr o ug h   a   h o s e   a n c o nn e c t s   t o   t h e   o ut l e t   of   t h e   v a c uum   pum p .   T o   e n s u r e   t h e r e   i s   n o   l e a ka ge   c o ul b e   e xi s t s   a t   t h e   c o n t a c t   a r e a   b e t w e e n   t h e   n o z z l e   a n l o w e r   f a c e   o t h e   dc   m ot o r ,   a   s pe c i a l   a rra nge m e nt   (c o n s i s t   o O - r i n a nd  s pri n t hrus t   o n   t h e   n o z z l e i s   us e d.   T h i s   a rr a nge m e nt   a l l o w s   t h e   m o t o r   r o t o r   t o   r o t a t e   f r e e l y   a n a t   t h e   s a m e   t i m e   i t ' s   p r o v i di n e n o ug h   v a l ue   o f   v a c uum   pr e s s u r e   t o   h o l s pe c i m e n   o n   t h e   D m o t o r   d ra m .   T h e   v a c uum   pum m o de l   1. CF M   V H 115N   i s   c h o s e n   b a s e o n   t h e   fri c t i o n   f o r c e   c a l c ul a t i o n s .   T h e   m o t o r   t o r que   i s   s uff i c i e n t   t o   f i t h e   l i g h t w e i ght   s ub s t r a t e s   (S i ,   gl a s s ,   s a pp hi re fo r   t h e   r e qui r e s pi nni n s pe e r a n ge   (1500  t o   8000  r p m ).   T h e   s ub s t ra t e   h o l ds   o n   t h e   t o o f   t h e   B L D r o t o r   d r um   du r i ng  t h e   c o a t i ng  p r o c e s s .   T hi s   f i xi n m e t h o i s   p r e f e r a b l y   m o r e   t h a n   t h e   a d h e s i v e   m a t e ri a l   m e t h o d,   t o   a v o i a n y   da m a ge   c o ul h a p pe n   t o   t h e   s pe c i m e n   a f t e c o m pl e t e   c o a t i n g.   T h e   P W M   c o n t r o l   t e c hni que   i s   us e t a c c ur a t e l y   c o n t r o l   t he   s pi nn i ng  s pe e of   t h e   m o t o r .   P W M   i s   do n e   by   s e n di n d i f fe r e nt   dut y   c y c l e   (t h e   v a r i a t i o n   i n   t h e   O N   s t a t e   t o   O F F w i t h   a   f i xe vo l t a ge .   T h e   de v i c e   s pi nn i n g   s pe e r e l i e s   o n   t h e   s upp l i e a v e r a ge   po w e r   w h i c h   ha s   b e e n   fo r m e a s   a   w a v e   of   pul s e s   (P W M dut y   c y c l e .   T h e   s uppl i e a v e r a ge   pow e r   e n f o r c e   t h e   m o t o r   c o i l s   t o   pr o duc e   a   di ffe r e nt   t o r que   a nd  t h e n   di f f e r e n t   s pe e d.   H e n c e ,   t h e   dr i v e r   c o n t r o l s   t h e   r o t a t i o n   s pe e by   c h a n g i n t h e   P W M   dut y   c y c l e   (D ).   F o r   e xa m pl e ,   i f   t h e   vo l t a ge   r e f e r e n c e   of   t h e   dr i v e r   i s   10  V   t h e n   t h e   s uppl i e vo l t a ge   (V = (10/ 1 0 0)× D [1 4] .   F o r   t h e   m a xi m um   v a l ue   of   d e s i gn e s pi nni n s pe e (8000  r pm ) ,   t h e   o b t a i n e s pi nn i n s pe e = (8000 / 10) × V ).   H e n c e ,   t h e   r e l a t i o n   o s pe e a s   a   f un c t i o n   o f   t h e   dut y   c y c l e   c a n   de s c r i b e ,   ω = (8000 / 100 D ) .   If   t h e   dut y   c y c l e   100%  gi v e s   t h e   m a xi m u m   s pe e d.     2. 1 .      C o n tr o l   C i r c u i   T h e   c o n t r o l l e r   c i r c ui t   i s   b ui l t   w i t h   a   M i c r o c h i P I C18F 47 J 53  m i c r o c o n t r o l l e r.   T h e   P IC18F 47J 53   m i c r o c o n t r o l l e r   c h i i s   o n e   o f   t h e   18F   f a m i l y   8 - b i t   a r c h i t e c t ur e T hi s   c h i p   ha s   di f f e r e n t   b ui l t - i m o dul e s .   T a b l e   l i s t e t h e   di f f e r e n t   m o dul e s   us e i n   t h i s   w o r t o   a c h i e v e   t h e   s y s t e m   i m pl e m e n t a t i o n   r e qu i r e m e n t .     F i g u r e   1 (b s h o w s   a i m a ge   o f   t h e   P IC18F 47 J 53   m i c r o c o n t r o l l e r   c h i p .   S i n c e   t h e   m i c r o c o n t r o l l e o ut put   pow e r   i s   ve r y   s m a l l ,   a   b r us hl e s s   m o t o r   dr i v e r   c a l l e B r us h l e s s   Cl i c i s   ut i l i z e t o   e n a b l e   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   t o   dri v e   t h e   3 - p h a s e   f ul l - w a v e   BL D m o t o r .   T h e   C l i c k   b o a r d   m a n uf a c t u r e by   M i kr o e l e kt r o n i ka   Co m pa n y   c o n t a i n s   a   T B 6575F N G   c h i p .   T h e   T B 6575F N G   c h i i s   a   t hr e e - p h a s e   P W M   c o n t r o l l e r   f o r   s e n s o r l e s s   B L D C   m o t o r s .   F i g u r e   1 (c s h o w s   a n   i m a ge   o f   t h e   ut i l i z e B r us h l e s s   Cl i c k.       T a b l e   1 .   M o dul e s   us e i n   t h e   P r o j e c t   M o d u l e   N a m e   F u n c t i o n   i n   t h e   p r o j e c t   P W M   Co n t r o l l i n g   t h e   B L D C   G P IO   E m e r g e n c y   s w i t c h ,   I n d i c a t i o n   L E D s   T i m e r s   Ca l c u l a t i n g   t i m e   a n d   c o u n t i n g   s o m e   e x t e r n a l   s i g n a l   t o   e x t ra c t   m o t o s p e e d   U S B   T o   e s t a b l i s h   a   c o n n e c t i o n   b e t w e e n   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   a n d   t h e   P C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   17 ,   N o .   3 M a r c 20 20  :     1 5 1 6   -   1 5 2 3   1518       F i gu r e   1 .   A   p h o t o - i m a ge   o f   t h e   ( a )   B r us h l e s s   m o t o r   s h o w s   r o t o r ,   s h a f t ,   a n d   c o i l s ,   (b M i c r o c h i p   P IC1 8F 47J 53  m i c r o c o n t r o l l e r ,   (c B r us h l e s s   c l i c k       T o   e n s ur e   t h e   s t a b i l i t y   of   s pi n   s pe e d,   a   f e e db a c c o n t r o l   t e c h ni que   w a s   de s i gn e d,   s i m u l a t e a n d   e m pl oy e d.   T h e   purpo s e   of   t h e   fe e d b a c c o n t r o l   c i r c ui t   i s   t o   c o m pa r e   t h e   de s i r e d   s pe e w i t h   t h e   m e a s u r e d   s pe e d.   A n   e rr o r   i s   r e c o gn i z e w h e n   t h e r e   i s   a   di f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e s e   t w o   v a l ue s .   T h e   e rr o r   t ra n s l a t e t hr o ugh  a   p r o po r t i o na l - i n t e g r a l - de r i v a t i v e   (P ID c o n t r o l l i ng  a l go ri t hm   t o   de c i de   t h e   r e qui r e d   a c c e l e r a t i o o da m p i n t h a t   i m po r t a nt   f o r   s pi nni n s pe e i nt e g r i t y   [17 - 19] T h e   f e e d b a c c o n t r o l   c i r c ui t   a l o n gs i de   t h e   U S c o m m uni c a t i o n   i s   de s i g n e a n s i m u l a t e us i ng  t h e   P r o t e u s   s i m u l a t i o s y s t e m   (D e s i gn  S ui t e   by   L a bc e n t e r   E l e c t r o n i c   v e r s i o n   8. 5 ).   T h e   P r o t e us   s i m u l a t i o n   i s   us e t o   o pe r a t e   a n t e s t   t h e   e l e c t r o n i c   c i r c u i t r y   b e fo r e   i t   i s   a c t ua l l y   i m pl e m e n t e d .   T h e   s pe e s e n s o r   w a s   r e pl a c e w i t h   a   pu l s e   ge n e ra t o r   a nd  t h e   m o t o r   c o n t r o l   c i r c ui t   r e pl a c e by   a n   o s c i l l o s c o p e .   F i gu r e   2   i l l us t ra t e s   t h e   s i m ul a t i o n   o f   t h e   f e e d b a c c o n t r o l   c i r c ui t   de s i g by   P r o t e us   s y s t e m .     T o   o pe r a t e   t h e   s y s t e m ,   t h e   us e r   ha s   t o   e n t e r   pa rt i c u l a r   p a r a m e t e r s   (S pe e a n I nt e r v a l )   a n t o   t r a n s l a t e   t ha t   i n   t h e   M CU ,   a   c o m b i na t i o n   o f   t i m e r - c o unt e r   s c h e dul i n v a l ue   ha s   b e e n   us e d.   I n   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   t w o   t i m e m o dul e s   us e t o   s y n c hr o n i z e   s y s t e m   t i m i n a n d   a c c o m pl i s h   us e r   s e t up .   T i m e 0   a n t i m e r   ha v e   be e n   c a r e f ul l y   c h o s e n   t o   o pe r a t e   t h e   s y s t e m   t a s ks   t ha t   r e l a t e t o   a n y   t i m e   s c h e dul i n t a s ks   r e qui r e d .   F i gu r e   s h o w s   t h e   f l ow c h a r t   o f   t h e   t i m e r s   ru nni n g   s e que n c e   t o   c a l c ul a t e   t h e   s pi nni n g   s pe e a n i n t e r v a l s .   A s   s h o w n   i n   t h e   c ha r t ,   t i m e r   us e s   t o   c o un t   t h e   us e r   i nt e r v a l   by   c r e a t i n t h e   t i m e r   i nt e rr upt   e a c h   s e c o n a n c o unt   t h e s e   s e c o n ds   u n t i l   a pp r o a c h   t h e   de s t i n a t i o n   v a l ue   o f   us e r   i n t e r v a l   i n   s e c o n ds .   D u ri n t hi s   1   s e c o n c a l c ul a t i o n ,   t i m e r   us e s   t o   c o un t   t h e   num b e r   o f   pul s e s   e a c h   s e c o n d.   T h e s e   pul s e s   r e p r e s e n t   t h e   n u m b e r   o f   c y c l e s   t ha t   c o m e   f r o m   t h e   IR   m o dul e   ( r p m ) .           F i gu r e   2 S i m u l a t i o o f   t h e   f e e db a c c o n t r o l   c i r c ui t   de s i g n   b y   pr o t e us   s y s t e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   i m p l e m e nt a t i on   o f   a   f e e dbac k   pr ogr am m abl e   s pi c o at i ng  s y s t e m   ( A hm e d   K .   Kadhi m )   1519       F i gu r e   3 .   T i m e r s   r u nni n g   s e que n c e   f l ow c h a r t       U s e r s   us e   a   c o m put e r   a pp l i c a t i o us e i nt e r f a c e   t o   e nt e t e s t   pa ra m e t e r s .   T e s t s   c a b e   do n e   by   t w m o de s   of   o p e r a t i o n:   s t a n d a r a n d   m a n ua l   m o de .   I t h e   s t a nda r m o de   pa rt i c ul a r   s e t s   o f   t h e   s e que n c e   ha v e   b e e n   s t o r e a n r e a dy   t o   us e   di r e c t l y ,   w h i l e   i n   m a n u a l   m o de   t h e   us e r   f r e e   t o   s e l e c t   t h e   t a s p a r a m e t e r s   w h e t h e r   i t   i s   a   s i n g l e - s t e o r   m u l t i - s t e t a s k ,   a nd  w h a t   i s   t h e   s pe e a n i nt e r v a l   f o r   e a c h   s t e p.   By   pr e s s i n t h e   r u n   b ut t o n   a   c o n n e c t i o n   b e t w e e n   t h e   c o m put e r   a n t h e   de v i c e   e s t a b l i s h e d ,   a n us e r   t e s t   pa ra m e t e r   t ra n s f e rr e t o   t h e   de v i c e   i n s i de   t h e   M CU .   T h e   M CU   c r e a t e s   c o m b i n a t i o n s   o f   t i m e r - c o un t e r   s e t t i n gs   a n l e t s   t h e   t i m e r   m o dul e s   e xe c ut e   t h e m .   F o e xa m pl e ,   t o   a ppl y   t w o   m ul t i - s t e s pi nni n g   s pe e d,   t h e   i n t e ra c t i o b o a l l o w s   t h e   us e r   t o   e n t e r   t w o   t y pe s   of   s pi nn i n t a s ks .   T h e   t a s ks   w i l l   e xe c ut e   a l t e rn a t e l y ,   f i r s t   s pe e a n i n t e r v a l   a n t h e t h e   s e c o n s pe e a n i n t e r v a l .   T h e   f e e d b a c c o n t r o l   m e c ha ni s m   ut i l i z e by   t h e   num b e o f   pul s e s   ge n e ra t e f r o m   t h e   In f r a r e (IR s e n s o r s   a n f a de b a c t o   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   t hr o ug h   a   c a l i b r a t i o n   c i r c ui t   [20] .     IR   s pe e s e n s o r   i s   us e t o   m e a s ur e   t h e   s pi nni n s pe e w i t h o ut   a f f e c t i n t h e   s pe e of   t h e   m o t o r .   T h e   w o r ki ng  pri n c i pl e   o f   t h e   s e n s o r   c a n   b e   s um m a ri z e by ,   t h e   IR   L E D   t ra n s m i t t e r   s e n di ng  c o n t i nuo us l y   t h e   i n f ra r e w a ve s   t o   t h e   m o v i n p a r t   o f   t h e   e n g i n e   a nd  r e c e i v e   t h e   re f l e c t i v e   s i gn a l s   v i a   t h e   IR   p h o t o di o de   r e c e i ve r   c o n t i n uo us l y .   A   s e l e c t e p o r t i o n   o f   m ov i n pa rt   o f   t h e   m o t o r   dy e   w i t h   b l a c c o l o r ,   b e c a us e   t h e   b l a c d y e   a b s o r b s   t h e   l a r ge s t   a m o unt   o i n f ra r e ra di a t i o n   (l o w   v a l ue   of   r e f l e c t a n c e ).   A s   a   r e s ul t ,   t h e   s i g na l   ge n e ra t e by   t h e   ph o t o di o de   r e c e i ve r   i s   a   pul s e   i n   t h e   n u m b e of  r o t a t i o n   c y c l e s .   W i t h i n   t h e   P IC18F 47J 53  m i c r o pr o c e s s o r ,   a   f u n c t i o i s   c r e a t e t o   c a l c ul a t e   t h e   pul s e s   ge n e ra t e b y   t h e   s i g na l   r e c e i v e f r o m   a n   IR   ph o t o di o de   pe s e c o n d.       2. 2 .      S p i n n i n g   S p e e d   C a l c u l ati o n s   In   o r de r   t o   a c hi e v e   a   w i de   r a n ge   a n a   hi g h   r e s o l ut i o n   of   t h e   o pe r a t i o n   s pe e of   s pi n   c o a t e r   a ppa ra t us ,   t hr e e   di f f e r e n t   v o l t a ge   s t a ge s   ha v e   be e n   i m pl e m e n t e 5 ,   a n d   10  V .   T h e   t hr e e   v o l t a ge   s t a ge s   i m p l e m e nt a t i o n   e xt r a c t e b a s e o n   e xpe r i m e nt a l   m e a s u r e m e n t s .   It   i s   f o un t o   b e   t h e   t hr e e   s t a ge s   t e c hni que   gi v e s   a   s m oo t h e r   a n w i de r   r a n ge   o s pi nn i ng  s pe e t h a n   s i ngl e   vo l t a ge   s t a ge .   A c c o r di n t o   t h e   e xt ra c t e da t a ,   a   s pe c i a l   d ri v i n g   c i r c ui t   i s   de v e l o pe t o   c o n t r o l   t h e   m o t o r   s pe e o f   t h e   s t udi e s p i c o a t e r   a pp a r a t us .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   17 ,   N o .   3 M a r c 20 20  :     1 5 1 6   -   1 5 2 3   1520   T h e   s pi c o a t e r   a pp a r a t us   c a n   ru n   a t   t h e   de s i r e r o t a t i o n a l   v e l o c i t y   by   m e a n   o f   m a xi m u m   s pe e a n d   c o n t r o l   t h e   P W M   dut y   c y c l e .   H ow e v e r ,   t h e   e xpe ri m e n t   s how s   t h a t   t h e   s uppl y   vo l t a ge   l e v e l   c a n   s hi f t   t h e   s pi nn i n ra n g .   T h e   s pi n   c o a t e r   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   ha s   e xa m i n e e xpe r i m e n t a l l y   be fo r e   f i na l   s e t t i n t o   e xt ra c t   t h e   e xp r e s s i o n   t o   r e l a t e   s pi nni n s pe e d,   du t y   c y c l e   a n s up pl i e v o l t a ge .   I t   i s   f o un t o   b e   t h a t ,     e a c h   s uppl y   v o l t a ge   s t a ge ,   gi v e s   a   s pe c i f i c   r a nge   of   r unni n g   s pe e of   t h e   s pi n   c o a t e r   du ri n t h e   v a r i a t i o n   o t h e   dut y   c y c l e   of   P W M .   F i gur e   i l l us t ra t e s   t h e   m a nn e r   of   a c t ua l   s pi nni n s pe e c h a n g i n w i t h   s upp l y   vo l t a ge   r a nge   f r o m   t o   10  V   a n t h e   e nt i r e   du t y   c y c l e   of  t h e   P W M   s i g n a l   a s   t h e   d i m e n s i o na l   s u r f a c e .     T h e   f i t   t o o l s   w i t h   l i n e a r   i n t e r po l a t i o n   a r e   us e t o   pl o t   a   di m e n s i o na l   s u r f a c e   i n   M A T L A B   pa c ka ge .   I t   i s   c l e a rl y   s e e n   f r o m   F i gu r e   4   t ha t   t h e   B L CD   m o t o b e h a v e   di f fe r e nt l y   w i t h   d i f f e r e n t   s up pl i e d   v o l t a ge s .   T h e   dut y   c y c l e   ve r s us   s pi nni n s pe e p l a s h o w s   t ha t ,   f o r   a l l   s t u di e vo l t a ge s ,   t h e   s pe e ri s e s   w i t i n c r e a s i n g   t h e   dut y   c y c l e   un t i l   r e a c h   a   pa rt i c ul a r   v a l ue   of   D ,   t h e n   a f t e r   t h i s   pa r t i c ul a r   v a l ue   t h e   v e l o c i t y   t e n ds   t o   s a t u r a t e .     F o r   e xa m pl e ,   f o r   V   i n put   l e v e l ,   w h e n   t h e   D   e qua l   t o   35%  t h e   v e l oc i t y   i s   1500  r p m ,   by   i n c r e a s e   t h e   D   t h e   s pe e i n c r e a s e s   a c c o r di n gl y ,   h o w e v e r ,   t h e   v e l o c i t y   s t a t ur e a t   3 840  r p m   w h e n   t h e   dut y   c y c l e   a bov e   68%  up  t o   100%.   H e n c e ,   t h e   s pi n ni n s pe e v e l oc i t y   r a n ge   i s   1500  t o   3840  r p m   f o r   V   a ppl i e v o l t a ge   l e v e l ,   w h i c h   i s   m uc h   l e s s e r   t ha n   t h e   s pe e r a nge   c a pa b i l i t y   o f   BL CD .   F or   V   a pp l i e v o l t a ge   t h e   s pe e i s   2640  r p m   f o r   35%  D ,   t h e   s pi nni n i n c r e a s e s   w i t h   i n c r e a s e s   t h e   dut y   c y c l e ,   t h e   s p e e s t a rt e t o   be   s a t ur a t e 5460  r pm   a t   64%  up   t o   100 D .   S i m i l a rl y ,   fo r   10   V   s t a ge ,   t h e   s pe e i s   4380  rpm   f o r   35%   D ,   t h e   s pe e s t a rt e t o   b e   s a t u ra t e 7920  r pm   a t   60%  up  t o   100%  D .   A c c o r di n gl y ,   t hr e e   pl a t fo r m s   t e c hni que   de pl oy e t o   t h e   pr o po s e d   s y s t e m   t o   ge t   t h e   f ul l   ra n ge   1500  t o   7920  r p m .   T a b l e   s um m a ri z e s   t h e   t hr e e   s t a ge s   of   p e r f o r m a n c e .   Co n s i s t e n t l y ,   b a s e o n   t h e   e xt ra c t e da t a ,   t h e   P ID   c o n t r o l l e r   w a s   de s i gn e t o   c o n t r o l   t h e   dut y   of   P W M   s i gn a l   of   t h e   dc   m o t o t o   e n s u r e   t ha t   t h e   e rr o r   b e t w e e n   de s i r e a n d   a c t ua l   r u nni n g   v e l oc i t y   ha s   t h e   m i n i m u m   v a l ue .           F i gu r e   4 T h e   m e a s u r e s pi nni n g   s pe e c ha n g i n g   w i t h   s upp l y   vo l t a ge   a nd  dut y   c y c l e   of   P W M   s i gna l   a s   d i m e n s i o n a l   s u r f a c e   T a b l e   2 .   T h e   T hr e e   S t a ge s   o f   P e r f o r m a n c e   In p u t   V o l t a g e   S t a g e   (V )   In i t i a l   V e l o c i t y   (rp m ) @   3 5 %   D   S a t u ra t e d   V e l o c i t y   (rp m )   D   (% )   @   S a t u ra t e d   V e l o c i t y   5   1500   3840   68   7   2640   5460   64   10   4380   7920   60         2. 3 .      C o n n e c t   th e   S ys te m   to   th e   C o m p u te r     In  o r de r   t o   c o nn e c t   t h e   s y s t e m   t o   t h e   c o m put e r,   a   s e ri a l   t r a n s f e r   t e c hn o l o g y   w a s   us e v i a   t h e   U S po r t .   H um a n   i n t e r f a c e   de v i c e   ( H ID pr o t o c o l   i s   a   t e c h n o l o gy   a l l ow s   t h e   e xt e rn a l   de v i c e s   t be   c o n n e c t e t t h e   c o m put e by   s uppo r t e b i - di r e c t i o na l   c o m m u n i c a t i o n .   T he   P IC18F 47J 53  m i c r o pr o c e s s o r   ha s   t h e   a b i l i t y   t o ut put   da t a   t o   t h e   c o m put e r   v i a   U S B   H ID   pr o t oc o l   a n v i c e   v e r s a .   H ID   ha s   a e ff i c i e n t   w o r ki n i n b ui l t   l i b ra r y   a n do e s   n o t   r e qui r e   a n y   a ddi t i o n a l   l i b r a r y   o r   de v i c e s .   T h e   s y s t e m   i s   de v e l o p e a n p r o g r a m m e b y   us i n M i k r o c o m pi l e r   f r o m   M i k r o e l e c t r o n i k a   us i n g   U S B   H ID   l i b r a r y   a n d   U S B   de s c r i pt o r   t o o l .       2. 4 .      S p i n   C o ati n S ys t e m   C o n s tr u c ti o n   T h e   c i r c ui t   a nd  t h e   m o t o r   w e r e   f i xe i n   a   w oo bo of   20 x20x10  c m 3   w i t h   t h e   a x i s   o f   t h e   m o t o r   pa s s i n t hr o ug h   t h e   s pi l l   c o n t a i n e r.   A   T e f l o n   (M ul t i - t e t ra f l uo r o e t h y l e n e s pi l l   c o n t a i n e r   ha s   b e e n   f a b r i c a t e t ge t   t h e   de s i r e s pi nni n g   s t a ge   i n   o r de t o   r e duc e   m a t e ri a l   s pl a s hi n a n w a s t i ng.   T h e   s p i l l   c o m pa r t m e n t   T e f l o n   c o ve r   w i t h   a   h e a v y   gl a s s   w i n do w   s l o t   t o   a l l ow   v i s i b i l i t y   a n s a f e t y   dur i n t h e   c o a t i n p r o c e s s .     T e f l o n   h a s   b e e n   c h o s e n   b e c a us e   of   i t s   u n i que   p r o pe r t i e s .   It   i s   a   du ra b l e ,   a v a i l a b l e   a n d   c h e m i c a l l y   i n e r t   m a t e ri a l   t ha t   do e s   n o t   r e a c t   w i t h   a c i ds ,   b a s e s   a n o rga ni c   s o l v e n t s .   F i g u r e   s h o w s   t h e   s pi n   c o a t i n g     s y s t e m   ph o t o gra p h s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   i m p l e m e nt a t i on   o f   a   f e e dbac k   pr ogr am m abl e   s pi c o at i ng  s y s t e m   ( A hm e d   K .   Kadhi m )   1521       F i gu r e   5 A   p h o t o - i m a ge   o f   t h e   ( a )   T h e   s p i c o a t i n g   s y s t e m ,   (b B a c ks i de   of   t h e   s p i c o a t e r   w h e r e   t h e   e l e c t r o n i c s   c i r c ui t   i s   f i xe d,   (c S pi c o a t e w hi l e   c o n s t r uc t i o n       3.   R ES U LTS   A ND  DISCUSSI O N     In   o rde r   t o   e v a l ua t e   t h e   p r o po s e s pi n   c o a t e r   pe r f o r m a n c e ,   t h e   s y s t e m   i s   us e t o   de p o s i t   Z n O   t h i f i l m s   o t h e   g l a s s   s ub s t r a t e s   by   s o l - ge l   m e t h o d.   T h e   Z nO   s o l - ge l   i s   p r e pa r e d   a s   f o l l o w s ;   Z i n c   a c e t a t e   di h y dr a t e   (Z n(CH 3 CO O ) 2 . 2H 2 O : Z n A c 2 . 2H 2 O (0. M w a s   di s s o l ve i n   a   s o l ut i o n   c o n s i s t i ng  o f   20  m L   i s o pr o pa n o l ((CH 3 ) 2 CH O H a n d i e t h a n o l a m i n e   (D E A :   [CH 2 (O H )C H 2 ] 2 N H a t   r o o m   t e m pe r a t u r e     (300  K ) .   T h e   m o l a r   ra t i o   o f   z i n c   a c e t a t e   t o   D E A   w a s   1: 1 .   A t   r o o m   t e m pe ra t u r e ,   t h e   s o l ut i o w a s   s t i rr e d   f o r   t o   ge t   a   c l e a r   a n d   t ra n s p a r e nt   s o l ut i o t ha t   w a s   us e f o r   s pi c o a t i n g .   [ 21]     T o   ob t a i n   a   t hi n   f i l m   o n   a   g l a s s   s ub s t r a t e   by   a   s pi n   c o a t e r,   t h e   s ub s t r a t e   m us t   b e   f ul l y   dr y   a n d   c o m pl e t e l y   c l e a n .   T h e   2 . 2. 5   c m 2   gl a s s   s ub s t ra t e s   w e r e   c l e a n e b e fo r e   de po s i t i o n .   T h e   c l e a ni n g   p r o c e s s   w a s   c a rri e o ut   o n   t h e   f o l l ow i n s t e ps ;   t h e   s ub s t ra t e s   w e r e   s o a ke i n   t h e   i s o pr o pa n o l   s o ni c a t e f o r   m i nut e s ,   i m m e r s e i n   t h e   a c e t o n e   f o r   m i nut e ,   r i n s e   a n d   w a s h e w i t de i o n i z e w a t e r ,   t h e d r i e d .   [ 22]       3. 1 .      S p i n   C o ate r   i n   U s e   T w o   gr o ups   of   s a m pl e s   a r e   us e t o   de t e rm i n e   t h e   c o a t i n g   qua l i t y ,   e a c h   g r o up  o f   s a m pl e s   h a s   a   di f fe r e nt   s e t   o f   c o a t i n p a ra m e t e r s .   S p i n   s pe e pa r a m e t e r   v a r y i n f r o m   200 0 - 7000  rpm   f o r   t h e   s p i n   t i m e   e qua l   t o   40  s e c o n ds ,   t h a t   f o r   t h e   f i r s t   g r o up.   F o r   t h e   s e c o n gr o up,   t h e   s pi n   t i m e   pa ra m e t e r   w a s   c h a nge f r o m   10  t o   90  s e c o n ds   a t   4000  r p m .   T h e   v o l um e   of   s o l ut i o n   us e fo r   e a c h   s a m p l e   i s   0. 2 m l .   A l l   c o a t i n gs   w e r e   fo l l ow e by   pr e - h e a t i n t h e   a t   373  K   f o r   10   m i n   a nd  po s t - he a t i n a t   723  K   f o r   i a n   a i r - a m b i e n t   m uf f l e   f urn a c e   f o r   dri e a nd  c a l c i n e d,   r e s pe c t i v e l y .   [23]   T h e   t hi c kn e s s   o f   e a c h   s a m pl e   w a s   m e a s u r e us i ng  s pe c t r o s c o pi c   r e f l e c t o m e t e r   s y s t e m   t y pe   t h i c k n e s s   f i l m   p r o b e   (T F P r o b e )   f r o m   A n gs t r o m   A dv a n c e   I n c .     F i gu r e   s h o w s   s pi nn i n s pe e ve r s us   Z n O   t h i n   f i l m   t hi c kn e s s   c o a t e w i t h   t h e   b ui l t   s y s t e m .     T h e   s pi nni n s pe e w i t h i n   t h e   ra n ge   o f   2000 - 7000  r p m ,   s pi n   t i m e   b y   i s   e q ua l   t o   40  s e c o n ds .   T h e   f i gu r e   i l l us t r a t e s   t ha t   t h e   t h i c k n e s s   of   t h e   m e m b ra n e   de c r e a s e s   w i t t h e   i n c r e a s e   o t h e   s pi nni n s pe e of   t h e   de v i c e .   T h e   i l l us t ra t e r e s ul t s   s h o w   a n   a g r e e m e n t   w i t h   p r e v i o us l y   r e po r t e d   r e s ul t s .   [24]   A t   2000  r pm ,   t h e   t h i c k n e s s   of  t h e   t hi n   f i l m   i s   a b o ut   400  nm   a n d   f ur t h e i n c r e a s e s   t o   4000   r p m ,   t h e   t hi c kn e s s   r e duc e t o   t h e   ha l f   (2 00  nm ) .   W h e n   t h e   s pe e i n c r e a s e s   t o   7000  r pm ,   t h e   t hi c k n e s s   be c o m e s   a bo ut   115  nm .   A s   t h e   s pe e i n c r e a s e s ,   t h e   ra t e   of   t h e   c ha n ge   i n   t h i c k n e s s   i s   r e duc e d.           F i gu r e   6 E f fe c t   of   t h e   s pi nni n g   s pe e o n   Z n O   t hi n   f i l m   t h i c k n e s s       F i gu r e   7 .   E f fe c t   of   t h e   s pi nni n g   s pe e t i m e   o Z n O   t h i f i l m   t hi c k n e s s   2000 3000 4000 5000 6000 7000 100 150 200 250 300 350 400 100   l o g (   S p i n n i n g   S p e e d   ( r p m ) )   l o g   ( T h i c k n e s s   ( n m ) ) T h i c k n e s s   ( n m ) Spi nn in Speed  (rpm) 0 20 40 60 80 100 100 200 300 400 500 10 100   l o g   ( T i m e   ( s ) )   l o g   ( T h i c k n e s s   ( n m ) )   T h i c k n e s s   ( n m ) Ti me (s) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   17 ,   N o .   3 M a r c 20 20  :     1 5 1 6   -   1 5 2 3   1522   It   i s   w e l l   k n o w n   t ha t ,   t h e   t h i f i l m   t h i c k n e s s   p r o po r t i o n   w i t h   t h e   e v a po r a t i o r a t e   o f   t h e   s o l ve n t s .   T h e r e   a r e   t hr e e   po s s i b l e   c a s e s   t h a t   de t e rm i n e   t h e   t hi c k n e s s   of   t hi n   f i l m s : [10 ]   (A W h e n   t h e   s o l v e n t   do e s   n o t   e v a po r a t e ,   t h e   t h i c k n e s s   o f   t h e   t h i n   f i l m   ( h i s   p r o po rt i o na l   t o   t h e   s pi nni n s pe e )   a n d   t h e   s pi nni n g   t i m e   (t )   (h  α  ω - t - 1 / 2 ) ,   (B W h e t h e   s o l v e n t   e v a po r a t e s   a t   a   c o n s t a nt   e v a po r a t i o r a t e ,   t h e   t hi c kn e s s   o f   t h e   t hi n   f i l m   i s   pr o po r t i o na l   t o   t h e   s pe e of   r o t a t i o n   ( h   α  ω - 2 / 3 ),   (C)  W h e n   t he   s o l ve n t   e v a po r a t e s   a t   n o t - c o n s t a nt   e v a po r a t i o ra t e ,   t h e   t h i c k n e s s   o f   t h e   t hi n   f i l m   i s   p r o po rt i o na l   t o   t h e   s qua r e   r o o t   o f   s pi nni n g   s pe e ( h   α   ω - 1 / 2 ) .     F i gu r e   de m o n s t ra t e s   t ha t   t h e   t hi c k n e s s   of   t h e   m e m b ra ne   de c r e a s e s   w i t h   t h e   i n c r e a s e s   of   t h e   s pi nn i n s pe e d.   F r o m   n o nl i n e a r   f i t ,   b y   us i n O ri gi s o f t w a r e   v e r s i o n   6,   i t   i s   f o un t o   be   t h e   t h i c k n e s s   pr o po r t i o na l   w i t ω - 1   a nd  f o l l ow s   a   c a s e   (A a b ove ,   i n   s uc h   c a s e   ( h)   i s   pr o po r t i o n a l   t o   t h e   s p i nn i ng  s pe e ω - 1   a n t h e   s p i nni n t i m e   t .   T h e   i n s e t   of   F i gur e   6,   s h o w s   t h e   l og - l o da t a   o f   F i gur e   t o   c l a r i f y   de pe n de n c i e s   o n   ω - 1 .   F i gu r e   i l l us t ra t e s   t h e   s pi nni n t i m e   v e r s us   t h e   a v e r a ge   t hi c k n e s s   a t   a   pa rt i c ul a r   s pe e o f   4000  r p m .     A t   s pi nn i ng  t i m e   e qua l   t o   40  s e c o n ds ,   t h e   a v e ra ge   t h i n   f i l m   t h i c k n e s s   i s   200  nm .   W h e n   t h e   t i m e   i s   i n c r e a s e t o   60  s e c o n ds ,   t h e   f i l m   t hi c k n e s s   b e c o m e s   155  n a n o m e t e r s ,   f urt h e r   i n c r e a s e t o   90   s e c o n ds ,   t h e   t hi c k n e s s   b e c o m e s   150  nm   a n t h e   t h i c k n e s s   de c r e a s e s - ra t e   g ra dua l l y   r e duc e s   a n r e a c h e s   a   s pe c i f i c   v a l ue .     T h i s   p h e n o m e n o n   c a n   b e   due   t o   t h e   v i s c o s i t y   c h a n ge   o f   t h e   Z n O   ge l - s o l   duri n t h e   c o a t i n p r o c e s s .   F r o m   t h e   n o n l i n e a r   f i t   o f   t h e   F i g u r e   c u r v e ,   i t   i s   f o un t o   b e   t h e   t hi c k n e s s   p r o po r t i o n a l   w i t h   t - 0 . 6 ,   w hi c h   i s   v e r y   c l os e   t t h e   c a s e   (A t ha t   t h i c k n e s s   pr o po r t i o n   t o   t - 0 . 5 .   T h e   i n s e t   o f   F i gu r e   7,   s h o w s   t h e   l o g - l o da t a   o f   F i gur e   t o   c l a r i fy   de pe n de n c i e s   o n   t - 0 . 6 .   T h e s e   r e s ul t s   a r e   c o n s i s t e nt   w i t h   t h e   p r e v i o us l y   r e po r t e w o r t o   de po s i t   t h i f i l m s   o b t a i n e by   a   s o l - ge l   m e t h o us i ng  c o m m e r c i a l   c o a t i ng   de v i c e s   [25] .       4.   C O N C LU S I O N     W e   de s i gn ,   i m pl e m e nt   a n c h a ra c t e r i z e   a   f e e db a c pr o gra m m a b l e   s pi c o a t e r .   T hi s   s y s t e m   i s   b ui l t   f r o m   a   c o m m e r c i a l l y   a v a i l a b l e   ha r d r i v e   D m o t o r ,   v a c uum   pum p,   IR   f e e d b a c c i r c ui t ,   b rus h l e s s   c l i c k   c a rri e s ,   m i c r o c o n t r o l l e r.   I n   a ddi t i o n,   t h e   s y s t e m   i s   c o n n e c t e t o   t h e   c o m put e r   t hr o ug h   a n   i n t e r a c t i v e   us e r   i n t e r f a c e   de s i gn e w i t h   t h e   p r o gra m m i ng  l a ngua ge s   (V i s ua l   S t udi o . N e t ).   T h e   m a i n   f e a t u r e   o f   t h i s   s y s t e m   a   w i de   r a n ge   o f   s t a b l e   a c c ura t e   m ul t i - s t e s pi nni n g   s pe e ds   us i n f e e db a c c i r c ui t s   a n P W M   t e c hni que   t o   ov e r c o m e   t h e   dra w b a c ks   of   t h e   t ra di t i o n a l   s y s t e m s   s uc h   a s   s pe e de gr a d a t i o n   w i t h   u t i l i z a t i o n.   T hr e e   di f f e r e n t   vo l t a ge   s t a ge s   ha v e   b e e n   i m p l e m e n t e 5,   a nd  10  V   t o   a c h i e v e   a   w i de   r a n ge   a n h i g h   r e s o l ut i o n   o f   t h e   o pe r a t i o n   s pe e of   s pi n   c o a t e r   a ppa ra t us .   Z n O   t hi n   f i l m s   de po s i t e by   s o l - ge l   t e c h ni que   o n   g l a s s   s ub s t ra t e s   pr o duc e w i t h   t h e   b ui l t   s y s t e m .   T h e   r e s ul t i n t h i f i l m s   a r e   uni f o r m   a nd  h o m o ge n o us   w i t h   a c c ura t e   a b i l i t y   t c o n t r o l   t h e i t hi c kn e s s   by   h i g h   p r e c i s i o n   c o n t r o l l i n o f   s pi nni n s pe e a n t i m e .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   p r o po s e d   s y s t e m   i s   a   l o w - c o s t ,   h i g h - e ff i c i e n c y   a n d   du ra b l e   s y s t e m   s i n c e   t h e   s y s t e m   e ff i c i e n t   da i l y   us e   i n   o u r   l a b o r a t o r y   fo r   a b o ut   y e a r.       R EF ER EN C ES     [ 1]   Z .   Y e ,   L .   L u,   a n M .   W o ng ,   Z i nc - o xi de   t hi n - f i l m   t r a ns i s t o r   w i t s e l f - a l i g ne s o ur c e / d r a i r e g i o ns   do pe w i t h   i m pl a nt e d   bo r o f o r   e n ha nc e d   t he r m a l   s t a bi l i t y ,   I E E E   T r an s .   E l e c t r on   D e v i c e s ,   v o l .   59 ,   no .   2 ,   pp .   393 - 399 ,   201 2.     [ 2]   D .   B .   P o t t e r ,   M .   J .   P o w e l l ,   I .   P .   P a r k i n ,   a nd  C .   J .   C a r m a l t ,   A l um i ni um / g a l l i um ,   i nd i um / g a l l i um ,   a nd   a l um i ni um / i nd i um   c o - do pe Z nO   t hi f i l m s   de po s i t e d:   V i a   a e r o s o l   a s s i s t e d   C V D ,   J .   M at e r .   C he m .   C ,   v o l .   6 ,   no .   3 ,   pp.   58 8 - 597,   2 018 .     [ 3]   S .   S i ng h,   G .   M .   A l i ,   a nd  P .   C ha k r a b a r t i ,   F a br i c a t i o a nd  c ha r a c t e r i z a t i o o f   Z nO   t hi f i l m s   p r e p a r e by   t he r m a l   o xi da t i o o f   v a c uum   de po s i t e Z n,   S c i .   A dv .   M at e r . ,   v o l .   3 ,   no .   6,   2011 .     [ 4]   N .   Y .   M o s t a f a ,   A .   B a da w i ,   a n S .   I .   A hm e d,   I nf l ue nc e   o f   C a nd  A g   d o pi ng   o n   s t r uc t u r e   a nd  o pt i c a l   p r o pe r t i e s   o f   I n2O 3t hi f i l m   pr e pa r e d   by   s pr a y   p y r o l y s i s ,   R e s ul t s   P hy s . ,   v o l .   10 ,   no .   M a y ,   pp .   126 - 13 1,   20 18 .     [ 5]   K .   D e v a   A r un  K um a r ,   V .   G a n e s h ,   M .   S hk i r ,   S .   A l F a i f y ,   a n S .   V a l a na r a s u,   E f f e c t   o f   di f f e r e n t   s o l v e nt s   o t he   k e y   s t r uc t ur a l ,   o pt i c a l   a nd   e l e c t r o ni c   p r o pe r t i e s   o f   s o l - g e l   di c o a t e A Z O   na no s t r uc t u r e d   t hi n   f i l m s   f o r   o pt o e l e c t r o n i c   a ppl i c a t i o ns ,   J .   M a t e r .   Sc i .   M a t e r .   E l e c t r o n. ,   v o l .   29 ,   no .   2,   pp .   88 7 - 897,   20 18   [ 6]   A .   S .   I s m a i l ,   M .   H .   M a m a t ,   M .   F .   M a l e k ,   M .   M .   Y us o f f ,   N .   D .   S i n ,   a nd  S .   S .   S ha r i f f udi n ,   I nt r i ns i c   Z nO   /   A l - do pe d   Z nO   H o m o j unc t i o n  :   S t r uc t ur a l   a n O p t i c a l   P r o pe r t i e s ,   v o l .   12 ,   no .   1 ,   p p.   39 3 - 398 ,   2 018 .     [ 7]   F .   B i t t n e r ,   T .   O e ke r m a nn ,   a nd  M .   W a r k,   S c a l e - up   o f   t he   e l e c t r o d e po s i t i o o f   Z nO / E o s i Y   h y br i t h i f i l m s   f o r   t he   f a br i c a t i o o f   f l e x i b l e   dy e - s e ns i t i z e d   s o l a r   c e l l   m o dul e s ,   M at e r i al s   ( B a s e l ) . ,   v o l .   11 ,   no .   2 ,   2018 .     [ 8]   G .   M .   A l i ,   I nt e r di g i t a t e d   E xt e nd e G a t e   F i e l E f f e c t   T r a n s i s t o r   W i t ho ut   R e f e r e nc e   E l e c t r o de ,   J .   E l e c t r on.   M at e r . v o l .   46,   no .   2 ,   pp.   7 13 - 717 ,   2017 .     [ 9]   M .   S hi ba t a ,   Y .   S a k a i ,   a nd  D .   Y o koy a m a ,   A dv a nt a g e s   a n d i s a d v a nt a g e s   o f   v a c uum - de po s i t e a nd  s p i n - c o a t e d   a m o r pho us   o r g a ni c   s e m i c o nduc t o r   f i l m s   f o r   o r g a ni c   l i g ht - e m i t t i n g   di o de s ,   J .   M a t e r .   C he m .   C ,   v o l .   3,   no .   4 2,     pp.   11 178 - 111 91,   2 015 .     [ 10]   R .   F .   B i a nc hi ,   M .   F .   P a ns s i e r a ,   J .   P .   H .   L i m a ,   L .   Y a g ur a ,   A .   M .   A ndr a de ,   a n R .   M .   F a r i a ,   S p i c o a t e r   b a s e o br us hl e s s   dc   m o t o r   o f   ha r d   d i s k   d r i v e r s ,   P r og .   O r g .   C oa t i n gs ,   v o l .   57,   no .   1,   p p.   33 - 36 ,   200 6.     [ 11]   N .   S a hu ,   B .   P a r i j a ,   a nd  S .   P a n i g r a h i ,   F und a m e n t a l   unde r s t a n di ng   a nd  m o de l i ng   o f   s pi c o a t i ng   pr o c e s s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   i m p l e m e nt a t i on   o f   a   f e e dbac k   pr ogr am m abl e   s pi c o at i ng  s y s t e m   ( A hm e d   K .   Kadhi m )   1523   A   r e v i e w ,   I nd i an   J .   P hy s ,   v o l .   8 3,   no .   4 ,   p p.   49 3 - 502 ,   2009 .     [ 12]   A .   G a ur   a nd  D .   R a na ,   D e v e l o pm e n t   o f   S pi C o a t i ng   S y s t e m   B a s e o A C   U ni v e r s a l   M o t o r   f o r   D e p o s i t i o of   P o l y m e r   F i l m s ,   J .   Se ns or s   I ns t r um . ,   v o l .   2 ,   no .   1 ,   pp .   1 - 8,   201 4.     [ 13]   N .   M a ni ka n da n ,   B .   S ha n t h i ,   a nd  S .   M ur ug a na nd ,   C o ns t r uc t i o o f   S pi C o a t i ng   M a c hi ne   C o nt r o l l e by   A r m   P r o c e s s o r   f o r   P hy s i c a l   S t u di e s   o f   P V A ,   I n t .   J .   E l e c t r o n.   E l e c t r .   E n g. ,   v o l .   3,   no .   4 ,   p p.   3 18 - 322 ,   2014 .     [ 14]   I .   P r a t a m a ,   J .   Y .   M i nda r a ,   D .   W .   M a ul a na ,   C .   P a n a t a r a ni ,   a n I .   M .   J o ni ,   D e v e l o pm e n t   o f   s pi c o a t e r   w i t c l o s e   l o o c o nt r o l   s y s t e m   u s i ng   A T M e g a 85 35   m i c r o c o nt r o l l e r ,   A I P   C on f .   P r oc . ,   v o l .   1 712 ,   pp .   1 - 6 ,   2016 .     [ 15]   B .   A .   O ba i d ,   A .   L .   S a l e h ,   a n A .   K .   K a dh i m ,   R e s o l v i ng   o f   o pt i m a l   f r a c t i o na l   P I D   c o nt r o l l e r   f o r   D C   m o t o r   dr i v e   ba s e o a n t i - w i n dup   by   i nv a s i v e   w e e o pt i m i z a t i o t e c hn i qu e ,   v o l .   15 ,   no .   1,   pp .   95 - 103 ,   201 9.     [ 16]   P .   Y a d a v ,   S .   K ha n ,   Y .   C ha uha n,   a nd  S .   C h a uh a n,   S p e e C o nt r o l   o f   D C   M o t o r   U S I N G ,   I n t .   J .   R e s . ,   v o l .   1 ,   no .   10 ,   pp.   17 19 - 1724 ,   201 4.     [ 17]   M .   A .   A .   M o ha m e d ,   A .   M .   E l m a ha l a w y ,   a nd  H .   M .   H a r b,   D e v e l o pi ng   a O p e A r c hi t e c t ur e   a nd  I nt e l l i g e nt   S y s t e m   f o r   S pe e a nd  D i r e c t i o C o nt r o l l i ng   ( P C - S D C )   o f   D C   M o t o r s ,   A r ab .   J .   Sc i .   E n g. ,   v o l .   39,   no .   12 ,     pp.   87 93 - 8810 ,   201 4.     [ 18]   S .   N .   A l - ba r g o t hi ,   G .   M .   Q a r y o ut i ,   a nd  Q .   M .   J a be r ,   S pe e c o nt r o l   o f   D C   m o t o r   us i ng   c o nv e nt i o na l   a n a da pt i v e   P I D   c o n t r o l l e r s ,   v o l .   16 ,   no .   3,   pp .   122 1 - 1228 ,   2019 .     [ 19]   P .   T .   T i n,   L .   A .   V u,   M .   T r a n ,   N .   Q .   D ung ,   a nd  T .   T .   T r a ng ,   O pt i m a l   t u ni ng   pi c o nt r o l l e r   o f   uns t a b l e   f r a c t i o na l   o r de r   s y s t e m   by   de s i r e t r a n s i e nt   c ha r a c t e r i s t i c s   u s i ng   R I M ,   v o l .   1 4,   no .   3,   pp .   117 7 - 1188 ,   2 019 .     [ 20]   A .   A .   N e w ,   A .   A .   Z a n,   a nd  W .   P .   A ung ,   C o nt r o l   S y s t e m   C o ns i d e r a t i o o f   I R   S e ns o r s   ba s e T r i c y c l e   D r i v e   W he e l e M o bi l e   R o bo t ,   I n t .   J . ,   v o l .   88 704 ,   pp.   3 0 - 36,   20 08 .     [ 21]   G .   M .   A l i   a nd  P .   C ha kr a ba r t i ,   P e r f o r m a nc e   o f   Z nO - ba s e u l t r a v i o l e t   pho t o de t e c t o r s   und e r   v a r y i ng   t he r m a l   t r e a t m e nt ,   I E E E   P ho t on i c s   J . ,   v o l .   2 ,   no .   5 ,   2010 .     [ 22]   S .   S ha r m a ,   S .   V y a s ,   C .   P e r i a s a m y ,   a nd  P .   C ha kr a ba r t i ,   S t r uc t u r a l   a nd  o pt i c a l   c ha r a c t e r i z a t i o of   Z nO   t hi f i l m s   f o r   o pt o e l e c t r o ni c   de v i c e   a pp l i c a t i o ns   by   R F   s put t e r i ng   t e c hni que ,   Supe r l a t t i c e s   M i c r os t r u c t . ,   v o l .   75 ,     pp.   37 8 - 389,   2 014 .     [ 23]   G .   M .   A l i   a n P .   C h a k r a ba r t i ,   E f f e c t   o f   t he r m a l   t r e a t m e n t   o t he   p e r f o r m a nc e   o f   Z nO   ba s e m e t a l - i n s u l a t o r - s e m i c o nd uc t o r   u l t r a v i o l e t   pho t o de t e c t o r s ,   A ppl .   P hy s .   L e t t . ,   v o l .   9 7 ,   no .   3 ,   201 0.     [ 24]   A .   L .   B og da nov ,   U s e   o f   S U - ne g a t i v e   pho t o r e s i s t   f o r   o pt i c a l   m a s m a nuf a c t u r i ng   U s e   o f   S U - N e g a t i v e   P ho t o r e s i s t   f o r   O p t i c a l   M a s M a nuf a c t u r i ng ,   no .   J une   20 00 ,   2 015 .     [ 25]   H .   K .   L e e ,   S .   I l   C ha ng ,   a nd  E .   Y o o n,   A   f l e xi b l e   po l y m e r   t a c t i l e   s e ns o r :   F a br i c a t i o a n m o dul a r   e xpa n da b i l i t y   f o r   l a r g e   a r e a   d e pl o y m e nt ,   J .   M i c r oe l e c t r om e c h ani c a l   S y s t . ,   v o l .   1 5,   n o .   6,   p p.   16 81 - 1686 ,   200 6.         B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S             A hm e K ha l i d   K a dh i m   w a s   bo r i n   B a g hda d ,   I r a q ,   i 1987 .   H e   r e c e i v e t he   B . E .   de g r e e   i n   e l e c t r i c a l   e ng i ne e r i ng   f r o m   t he   U ni v e r s i t y   of   M us t a ns i r i y a h,   B a g hda d ,   I r a q,   i 20 09 ,   a n t he   M . S c .   de g r e e s   i n   m i c r o e l e c t r o ni c   e ng i n e e r i ng   f r o m   t he   N e w c a s t l e   U n i v e r s i t y ,   U K ,   i n   201 6.     I 20 12,   h e   j o i ne d   t he   D e pa r t m e nt   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   U ni v e r s i t y   o f   M us t a ns i r i y a h,   a s   a   de m o ns t r a t o r   i t he   e l e c t r o ni c   l a bo r a t o r y ,   a nd  i n   201 be c a m e   a   L e c t ur e r .   H i s   c ur r e n t   r e s e a r c h   i nt e r e s t s   i nc l u de   μ s y s t e m s ,   e m be d de d   s y s t e m s ,   a n p r o c e s s o r s ,   i n t e r ne t   o f   t h i ng s   ( I o T ) ,     c l o ud  c o m put i ng ,   s e n s o r s ,   r o bo t i c s   d e s i g n .       S a l a M .   S w a d i   w a s   bo r n i n19 73 .   H e   ha s   f i n i s h e h i s   B S c   de g r e e   i n   M e c ha ni c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   t he   U n i v e r s i t y   of   T e c hno l ogy ,   B a g hda i n   199 a n M S c   de g r e e   i M e c ha n i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   t he   U ni v e r s i t y   of   T e c hno l ogy   i 2002.   H e   w a s   a p po i nt e a s   a A s s i s t a n t   L e c t ur e r   i A u t o m a t e M a nuf a c t ur i ng   E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e nt /   U ni v e r s i t y   o f   B a g hda i 2 006 .   H e   ha s   f i n i s h e h i s   P h . D .   de g r e e   i M e c ha n i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   t he   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy ,   B a g hda i 2 016 .   H i s   pr e s e n t   r e s e a r c h   i nt e r e s t s   c o n c e rn   dy na m i c s   o f   m o bi l e   r o bo t i c s   d e s i g a nd  c o nt r o l ,   a nd   e m b e dd e d   s y s t e m s .     G hus o o M .   A l i   r e c e i v e d   t he   B . S c .   de g r e e   a nd  M S c   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   t he   U ni v e r s i t y   o f   T e c h o l o gy ,   B a g hda d,   I r a q ,   i 1 984  a nd   198 9,   r e s pe c t i v e l y .   T he   P h . D .   de g r e e   f r o m   t he   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy ,   I I T   V a r a na s i ,   V a r a na s i ,   I ndi a ,   i 20 11.   S h e   j o i ne t he   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e n t ,   C o l l e g e   o f   E n g i ne e r i ng ,   M us t a n s i r y a U ni v e r s i t y ,   B a g hda d,   I r a q ,   i n   1990 ,   a s   a A s s t .   L e c t ur e r ,   w he r e   s he   ha s   be e a A s s t .   P r o f e s s o r   s i nc e   20 16.   H e r   c ur r e n t   r e s e a r c i nt e r e s t s   i nc l u de   t he   t h i n - f i l m   ba s e d   e l e c t r o ni c   a nd  o p t o e l e c t r o ni c   de v i c e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.