DIY ultrafialové sterilizačné zariadenie (UVClean): 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Úvod

Ahoj všetci, vitajte pri mojom prvom pokyne! V tomto podrobnom sprievodcovi sa naučíte, ako si vytvoriť vlastné ultrafialové sterilizačné zariadenie, ktoré je možné použiť buď ako prútik, alebo ako automatickú sterilizačnú komoru. Zariadenie nazývané UVClean používa špeciálnu žiarovku UVC, ktorá dokáže sterilizovať neporézne povrchy v priebehu niekoľkých minút.

Medzi funkcie patrí:

-Robustný a ergonomický dizajn

-Pravá 253,7nm 3,5W žiarovka UVC

-Dvojfarebný OLED displej

-Rozhranie chránené heslom

-Komplexný systém ponúk

-Nepretržitý ručný režim a režim automatického časovača

DÔLEŽITÉ ÚPRAVY: Nevedel som, že to tak vybuchne, ale ďakujem každému, kto sa na to pozrel! Musím povedať niekoľko dôležitých aktualizácií na základe nejakej veci, ktorú som videl v komentároch.

1) Postavte toto zariadenie na vlastné riziko, veľa ľudí chce o bezpečnosti voči UV žiareniu veľa povedať a ja rozhodne nie som odborník. Pokúsim sa odpovedať na niekoľko otázok o tom, ale na konci dňa by ste si mali urobiť dobrý prieskum bezpečnostných opatrení, ktoré sú potrebné pre vystavenie ultrafialovému žiareniu, než sa rozhodnete zostrojiť toto zariadenie.

2) Toto zariadenie je v skutočnosti dezinfekčný prostriedok, nie sterilizátor. Dezinfekcia je proces odstraňovania väčšiny organizmov z povrchu 99,9%, zatiaľ čo sterilizácia je proces odstraňovania VŠETKÝCH organizmov z povrchu. Toto zariadenie nie je určené na lekárske účely a nemalo by byť vnímané ako také.

3) Zatiaľ nebolo dokázané, že toto zariadenie zabíja vírusy a baktérie. Čoskoro ho testujem, pozri bod 4.

4) Účinnosť zariadenia budem čoskoro testovať. Za týmto účelom budem pestovať niektoré bakteriálne kultúry a vystavovať ich svojmu zariadeniu rôzne dlho. Potom budem sledovať rast baktérií, aby som zistil, ako efektívne je toto zariadenie pri ich likvidácii. V najbližších týždňoch určite uverejním obrázky a videá z tohto experimentu na svojom instagrame a na tomto návode, takže zostaňte naladení!

UPOZORNENIE: Toto zariadenie vyžaruje UVC žiarenie, ktoré je škodlivé pre ľudskú pokožku a oči. Pri testovaní obvodu žiarovky a pri prevádzke zariadenia v ručnom režime je potrebné používať vhodné ochranné okuliare proti UV žiareniu a celotelové krytie pokožky. Toto zariadenie nesmie byť používané v prítomnosti žiadnych zvierat alebo nechránených ľudí. Ako bezpečnostné opatrenie je potrebné zadať prístupový kód na zapnutie zariadenia, aby sa zabránilo neoprávneným používateľom zapnúť žiarovku.

Všetky CAD, kódové a schémy zapojenia som pôvodne vytvoril vo svetle pandémie COVID-19. Ak má niekto z vás nejaké návrhy na zlepšenie alebo ak chcete vykonať nejaké vlastné úpravy, urobte to a dajte mi o tom vedieť! Ak sa rozhodnete nejaký vyrobiť, pošlite mi ho prosím!

O mne:

Moje meno je Henry Mayne a v súčasnej dobe som študentom 3. ročníka elektrotechniky na Northeastern University v Bostone. Spolu s mojím spolubývajúcim nás baví vytvárať projekty, ako je tento, a chceme svoje nápady odovzdať ďalej, preto sa pozrite na náš Instagram a pozrite sa na niektoré ďalšie naše projekty a veci, na ktorých sme pracovali. Ak sa chcete dozvedieť viac o mojej kariére, navštívte moju stránku LinkedIn.

Zásoby

Potrebné nástroje:

-3D tlačiareň

-Laserová rezačka alebo píla

-Multimetr

-Spájkovačka

-Spájkovací knôt alebo spájkovačka

-Horúca lepiaca pištoľ

-Zapaľovač alebo teplovzdušná pištoľ

-UV laserové okuliare

-ťažké rukavice

-Pomocné ruky

-Allenov kľúč

-skrutkovač

-nožnice

-Presný nôž

-Kliešte

-Odizolovače drôtov

Všeobecné materiály:

-PLA filament (akejkoľvek farby)

-Hliníková páska

-Elektrická páska

-Rozinová spájka jadra

-Horúce lepidlo

-Super lepidlo

-8 x 20 mm skrutky M3

-18 x 10 mm skrutky M3

-26x matice M3

-Medený drôt

-Teplom zmrštiteľné hadičky

-2 mm hrubý číry akryl

Elektronické súčiastky (musia fungovať tieto presné diely, poskytnem odkazy):

-GTL-3 UVC žiarovka

www.amazon.com/gp/product/B07835252H/ref=p…

-E17 montážna objímka žiarovky (je veľmi dôležité, aby ste dostali túto PRESNÚ objímku, aby sa zmestila do tlače)

www.amazon.com/gp/product/B07J4ZTYWZ/ref=p…

-Napájanie (je veľmi dôležité, aby ste získali tento PRESNÝ napájací zdroj, inak sa dostanete do problémov)

www.amazon.com/gp/product/B083DSPRQG/ref=p…

-Boost doska prevodníka (je veľmi dôležité, aby ste dostali túto PRESNÚ dosku, inak sa dostanete do problémov)

www.amazon.com/gp/product/B07RT8YXSH/ref=p…

-MOSFET Rozvádzač s vysokým výkonom

www.amazon.com/gp/product/B07XJSRY6B/ref=p…

-3x 150 ohm 5W odpory

Dostal som ich v miestnom obchode s elektronikou, ale možno ich nájdete na internete

-Arduino nano

www.amazon.com/gp/product/B07KCH534K/ref=p…

-Modul rotačného snímača

www.amazon.com/gp/product/B07YFPV5N4/ref=p…

-Prepínač

www.amazon.com/gp/product/B079JBF815/ref=p…

-OLED obrazovka

www.amazon.com/gp/product/B072Q2X2LL/ref=p…

-2,1 mm valcový zdvihák

www.amazon.com/gp/product/B074LK7G86/ref=p…

-Malý piezo bzučiak

www.amazon.com/Gikfun-Terminals-Passive-El…

Krok 1: 3D tlač dielov

Prvý krok je celkom jednoduchý. Na vytlačenie všetkých 10 vlastných dielov použite dodané súbory.stl a 3D tlačiareň s vhodnou veľkosťou lôžka (Budete potrebovať 2 okenné panely a 2 krycie dosky). Pred každou tlačou, najmä pri veľkých krycích paneloch, vyrovnajte tlačové lôžko a utrite ho izopropylalkoholom. Navrhujem vytlačiť jeden kus po druhom, pretože ak je vaša tlačiareň podobná mojej, môže byť náchylná na zlyhanie. Nastavte si cez víkend nejaký čas na vytlačenie všetkých dielov, pretože jeho dokončenie bude trvať mnoho hodín. Napokon, svoju 3D tlačiareň neustále monitorujte, pretože ak ju necháte bez dozoru, môže dôjsť k požiaru.

Krok 2: Laminujte kryt hliníkovou páskou

Pomocou kotúča hliníkovej pásky, nožníc a presného noža zalaminujte vnútornú stranu prednej dosky, zadnej dosky, ľavej a pravej chrbtice, oba krycie plechy a oba okenné panely. Pomôže to nasmerovať svetlo z žiarovky do sterilizačnej oblasti a bude tiež pôsobiť ako masívny chladič žiarovky a rezistorov. Aby to bolo jednoduchšie, pokúste sa najskôr pokryť veľké plochy celými kusmi pásky, aby ste sa vyhli prílišnému rezaniu. Akonáhle sú kúsky zakryté, orezajte hrany a otvory pomocou presného noža.

Krok 3: Vyrežte a nainštalujte akrylové okná

Pílou alebo laserovou rezačkou, ak ju máte, odrežte niekoľko akrylových tabúľ vhodnej veľkosti, ktoré sa zmestia do obdĺžnikových priehlbín na okenných paneloch. Potom umiestnite kúsky do priehlbín a po okrajoch naneste super lepidlo. Ak sa to urobí správne, super lepidlo vsiakne do prasklín úplne samo a okno bude pevne zaistené. Uistite sa, že používate iba malé množstvo lepidla a nedotýkajte sa akrylu, aby ste predišli vzniku odtlačkov prstov lepidla. Akonáhle nanesiete super lepidlo, nechajte kúsky 24 hodín schnúť na rovnom povrchu. UVC žiarenie neprejde cez akrylové panely, ale viditeľné modré svetlo z žiarovky ním prejde, čo dodá zariadeniu chladný vzhľad.

Krok 4: Zostavte kryt

Nainštalujte novo laminované a okenné krytie pomocou 3x 20 mm skrutiek M3, 16 × 10 mm M3 skrutiek a 19 × M3 matíc. Začnite tým, že pripevníte kusy ľavej a pravej chrbtice spolu s jednou 20 mm skrutkou v stredovom otvore. Potom zasuňte prednú a zadnú dosku na svoje miesto a zaistite ich zvyšnými dvoma 20 mm skrutkami. Zadnú dosku je možné identifikovať podľa 3 otvorov na nej a mala by byť namontovaná na strane, kde bude úchyt smerovať. Teraz pomocou 16 skrutiek M3 10 mm pripevnite dve veľké krycie dosky a okenné panely. Utiahnite všetky skrutky, aby bolo všetko v bezpečí.

Krok 5: Nainštalujte žiarovku UVC a vysoko výkonné odpory

Paralelne spájkujte 3 x 150 ohmový 5W odpor, aby ste získali ekvivalentný odpor 50 ohmov. Dôvodom použitia troch rezistorov namiesto 1 je zníženie výkonu rozptýleného každým jednotlivým odporom a zvýšenie tepelnej hmotnosti. Rezistory musia odvádzať pomerne veľa energie, aby žiarovka fungovala správne, ak by bol použitý iba jeden odpor, extrémne by sa zahrial a stalo by sa nebezpečenstvom požiaru. Ďalej spájajte 50 ohmový ekvivalentný odpor v sérii s päticou žiarovky E17 so správnou dĺžkou drôtu, ako je vidieť na obrázku vyššie. Upevnite objímku žiarovky E17 na vnútornú stranu plášťa pomocou zvyšných dvoch skrutiek M3 s priemerom 10 mm a kus hliníkovej pásky pripevnite odpory priamo pod objímku. Potom prevlečte dva konce drôtu otvorom v strede zadnej dosky. Nakoniec by vnútorná strana plášťa mala vyzerať ako na obrázku vyššie. Ak dôjde k zámene zapojenia žiarovky a odporov, prečítajte si dodanú schému zapojenia.

Krok 6: Naprogramujte Arduino

Nahrajte dodaný kód do svojho Arduino nano, neváhajte a upravte môj kód, čo chcete, alebo dokonca napíšte svoj vlastný od základov. Som nadšený, keď vidím, s čím prichádzajú ďalší ľudia. Aby ste ich mohli nahrať, musíte do svojho Arduino IDE najskôr nainštalovať knižnice Adafruit_SSD1306 a Adafruit_GFX. Štandardný prístupový kód pre zariadenie je 3399, ak chcete zmeniť prístupový kód, musíte to urobiť v tomto kroku. Nájdite časť v kóde zobrazenom na obrázku vyššie a nahraďte štyri čísla prístupového kódu podľa svojho vkusu. Keď ste spokojní, stlačte tlačidlo nahrávania v Arduino IDE a počkajte, kým sa nezobrazí dokončené nahrávanie.

Krok 7: Otestujte elektroniku na doske

Pomocou dodanej schémy zapojenia a predtým naprogramovaného Arduina vykonajte všetky správne pripojenia na veľkej doske. Pri zapínaní žiarovky nezabudnite používať okuliare UVC a ochranu pokožky celého tela, UVC je škodlivé pre ľudskú pokožku a oči a je mimoriadne dôležité obmedziť priame vystavenie žiarovke. Ak všetko funguje podľa očakávania, môžete prejsť na ďalší krok. Zapojenie môže byť niekedy náročné a je dôležité, aby ste si s týmto krokom urobili čas, aby ste správne prepojili a pochopili, ako fungujú. (Vylúčenie zodpovednosti: Niektoré časti na tomto obrázku sú ranými prototypmi, ale koncept je rovnaký)

Krok 8: Zapojte a nainštalujte elektroniku do držadla

Bude to najnáročnejší krok v celom projekte. Ak nemáte veľa skúseností s projektmi spájkovania a spájania s mnohými pripojeniami, navrhujem, aby ste si pred tým trochu zacvičili. Uistite sa, že viete, ako odizolovať drôty, vytvoriť silné spájkovacie spoje, používať zmršťovacie hadičky a hlavne zabezpečiť, aby ste mali všetko zorganizované. Sám som to dosť ťažko vyrobil, pretože som mal iba jednu farbu drôtu, ale naozaj vám odporúčam ísť von a kúpiť si veľa rôznych farieb. Predtým, ako spájkovačku zapnete, musíte urobiť niekoľko dôležitých vecí. Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je použiť kliešte na ohnutie kolíkov na zadnej strane obrazovky OLED tak, aby boli rovnobežné so zadnou stranou obrazovky a smerovali nadol. Druhá vec, ktorú musíte urobiť, je odrezať prebytočné okraje dosky rotačného snímača pomocou klieští, aby sa zmestili do úchopu. Teraz, keď sú tieto dôležité kroky dokončené, zapnite spájkovačku a zaobstarajte si spájkovací knôt alebo spájkovaciu prísavku. Pomocou týchto nástrojov odstráňte všetky kolíky z dosky rotačného snímača a Arduino nano. Potom pomocou lanka a zmršťovacej trubice pripevnite dlhé drôty k bzučiaku, obrazovke a kodéru. Akonáhle to urobíte, pomocou horúcej lepiacej pištole zaistite obrazovku a bzučiak na mieste a zaskrutkujte kodér na miesto. Teraz pomocou pár pomocných rúk orežte drôty na dĺžku a jeden po druhom ich spájkujte k nano. Uistite sa, že ste dvakrát skontrolovali svoje spojovacie body a všetko dobre izolovali pomocou zmršťovacej trubice a elektrickej pásky. Je mimoriadne dôležité, aby všetky vaše káble boli čo najkratšie, inak v úchytke nebude dostatok miesta na to, aby sa všetko zmestilo. Ďalej zapojte kábel do valcového zdviháka a vypínača a zaistite konektor veľkým množstvom horúceho lepidla. V poslednej časti musíte začať vyladením zosilňovača. Za týmto účelom zapojte svorky VIN zosilňovača do zdroja napájania 5 V a pomocou multimetra odčítajte napätie na svorkách VOUT. Otáčajte malým modrým potenciometrom skrutkovačom, kým napätie na VOUT nedosiahne 25V. Ďalej zapojte vyladený zosilňovač, spínač MOSFET a zostavu žiarovky do zvyšku obvodu pomocou skrutkových svoriek na doske MOSFET. Ako posledné opatrenie úplne zakryte prevodník zosilňovača a dosku MOSFET elektrickou páskou, aby ste predišli skratom.

Krok 9: Dokončite záverečné zhromaždenie

Predtým, ako všetko nadobro zapečatíte, urobte test elektroniky a uistite sa, že pred zapojením nie sú žiadne skraty. Ak všetko funguje podľa očakávania, zastrčte Arduino, zosilňovač zosilňovača a dosku MOSFET do spodnej časti držadla v blízkosti napájací konektor. Predtým, ako sa pokúsite dať všetko dohromady, pokúste sa prebytočný drôt zastrčiť do otvorených priestorov v držadle. Ak ho chcete zostaviť, začnite tým, že polovicu úchytky umiestnite na montážny bod na kryte a dvoma montážnymi otvormi zaistíte dva skrutky M3 s priemerom 20 mm, aby ste ho zaistili na mieste. Potom dajte druhú polovicu držadla na miesto a zatlačte ho do dvoch skrutiek. Potom prevlečte zvyšné tri 20 mm skrutky M3 cez obe polovice držadla. Malým skrutkovačom zatlačte prebytočné drôty dovnútra držadla, kým sa úplne nezavrie. Nakoniec matice navlečte na skrutky a dotiahnite, kým nie je montáž kompletná!

Krok 10: Užite si používanie svojho nového stvorenia

Pri používaní tohto zariadenia dodržiavajte správne bezpečnostné pokyny pre ultrafialové žiarenie a nikdy ho nenechávajte bez dozoru, keď je zapnutý, pretože odpory žiarovky sa môžu poriadne zahriať. Keď to bolo povedané, užívajte si to a dúfam, že získam veľa užitočnej spätnej väzby na môj dizajn!

Druhé miesto v prvej autorskej súťaži