Tanie rękawice badawcze: 35 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Cel, powód:

Celem tej instrukcji jest pomoc w budowie taniego schowka badawczego. Całkowite wymiary skrzynki to 3' x 2' x 2' ¾” (dł. x szer. x wys.) z dołączoną do boku skrzynką przelotową 1' x 1' x 1'. To pudełko zawiera kontrolę temperatury i wilgotności w celu stworzenia kontrolowanego środowiska do eksperymentów. Przybliżony czas budowy wynosi 10 dni dla głównej konstrukcji i okablowania/rurociągów. Niektóre testy kodowania użytego w tym projekcie będą również musiały zostać uwzględnione w tym czasie, co będzie się różnić w zależności od poziomu zaufania do programowania Arduino. Całkowity koszt budowy to około 320 USD w postaci drewna, śrub, sprzętu, okablowania, rur, PVC, akrylu, farby, czujników i innych innych elementów. W tej konfiguracji użyto metalowego wózka, ale nie jest to wymagane. Pudełko można ustawić na blacie lub stole warsztatowym.

Wymagane narzędzia:

· Piła stołowa

· Puzzle

· Router

· Piła tarczowa

· Wiertarka elektryczna

· Prosta krawędź

· Taśma miernicza

· Otwornica 6”

· Pędzel

· Wałek malarski 6” i rękawy piankowe

· Papier ścierny o ziarnistości 220

Użyte materiały:

· 2 x (8'x4' x ¾”) sklejka brzozowa klasy szafkowej

· 1 X (36” x 30” x 0,093”) arkusz akrylowy

· 2 X (24” x 18” x 0,093”) arkusz akrylowy

· Śruby Deck Plus (8 x 1 5/8”) (zawiera bit)

· Uszczelniacz silikonowy Gorilla Glue, 2,8 uncji, przezroczysty

· Klej Epoksydowy Gorilla

· PLA dla części drukowanych w 3D

· 3 X odlewane ciśnieniowo skrzydło okienne Gatehouse 1,75”

· 6 X okucia/zawiasy do drzwi bramnych 1,5” ocynkowane

· 5 x 1-litrowe słoiki mason

· Farba zewnętrzna Valspar Duramax satynowa lateksowa, biała, 1 kwarta

· Uszczelnianie silikonowe

· Mikrokontroler Arduino

· Płytka do krojenia chleba (lub lutowanie może być użyte do podłączenia przewodów)

· 5 różnych kolorów okablowania

· bateria 9 V

· Adafruit DHT22 (czujnik wilgotności i temperatury)

· Rezystor 10kΩ

· Silnik krokowy (28BYJ-48)

· Dwa przekaźniki (JQC-3FF-S-Z)

· Okablowanie CAT 5

· 2 x kolanko 90 stopni (miedź)

· Węże plastikowe

· Opaska zaciskowa ½”

· Wytłaczany panel aluminiowy

· sklejka ½” na skrzynię magazynową (zużyte kawałki złomu)

· Oświetlenie taśm LED

· Odpowiedni konwerter AC na DC do dowolnego używanego oświetlenia

· 2 x 6 opaski zaciskowe

Krok 1: Zrób arkusz do sklejki

Układ linii cięcia dla wszystkich boków skrzynki głównej i skrzynki przelotowej na arkuszu sklejki. Lista cięć wygląda następująco:

· (1x) 36” x 12 ¾” (przód, gdzie będą znajdować się otwory na rękawice)

· (1x) 36” x 24” (tył)

· (2x) 24” x 22 ½” PLUS pod kątem 45 stopni od środka (oznaczenie 12”) strony 24” do boku 22 ½”

· (1x) 34 ½” x 22 ½” (dół)

· (1x) 36” x 11 ¾” (góra)

· (1x) 36” x 17 5/8” (przednie drzwi szafy)

Krok 2: Wykonaj wszystkie cięcia

Wszystkie cięcia wykonaj piłą tarczową, używając prostej krawędzi jako prowadnicy, jak pokazano na zdjęciu z Google Images poniżej. Po przycięciu przeszlifuj wszystkie krawędzie. Górna i przednia powierzchnia pudełka będą musiały mieć wykonane pod kątem 45° nacięcia na długich krawędziach, aby zrównały się z bokami wyciętymi pod kątem 45°. Wyrównaj i zmierz je ręcznie, aby wykonać prawidłowe cięcia. Użyj piły ukośnej lub piły stołowej, aby wykonać te cięcia pod kątem.

Krok 3: Przetestuj pasujące cięcia

Sprawdź dopasowanie ze wszystkich stron. W tej konstrukcji dno pudełka znajduje się „wewnątrz” wszystkich boków pudełka; a lewa i prawa strona są umieszczone „wewnątrz” przodu i tyłu pudełka. Użyj frezarki, aby przyciąć boki na odpowiednią wysokość. W tej konstrukcji wystąpił błąd około 1/16” między tyłem a lewą i prawą stroną, więc tył został przycięty do krótszej długości, aby dopasować się do boków za pomocą frezarki.

Krok 4: Wytnij otwór na skrzynkę przelotową

Wytnij otwór na skrzynkę przelotową po prawej stronie. Użyj wyrzynarki, aby zgrubnie wyciąć otwór i routera, aby wyprostować nacięcia. Ten otwór musi mieć rozmiar skrzynki przelotowej minus dwukrotność grubości użytego drewna. W naszym przypadku otwór miał kwadrat o wymiarach 10,5” x 10,5”. Chcesz, aby dno otworu na przejście było równo z podłogą głównego pudełka, jak widać na zdjęciu.

Krok 5: Wytnij otwory w rękawiczkach

Wytnij otwory z przodu na rękawiczki. Wygodną odległość między otworami na rękawice uzyskano z szafki piaskarki 6,5”. Każdy otwór rękawicy został wycięty za pomocą piły do otworów 6”. Otwory są mierzone w odległości 3,5” od dna pudełka. Zmierzono środek powierzchni czołowej i na tej podstawie oparto otwory, a nie odległość od zewnętrznych krawędzi.

Krok 6: Złóż pudełko

Skręć ze sobą wszystkie boki, aby utworzyć pudełko, bez frontowych drzwi szafki. Zaznacz linię środkową grubości drewna (w tym przypadku 3/8” od krawędzi boków, które będą przykręcane do krawędzi sąsiednich boków). Nawiercić otwory z pogłębiaczem co 2 cale, pozostawiając miejsce w rogach na wkręty z sąsiednich płyt.

Krok 7: Skonstruuj skrzynkę przelotową

Skonstruuj pudełko tranzytowe. To jest sześcian 1’ x 1’ x 1’. Wytnij 5 boków wymaganych do zbudowania pudełka z tej samej” sklejki co pudełko główne. Pamiętaj, aby uwzględnić grubość sklejki w nacięciach. Lista cięć wygląda następująco:

· (2x) 11 ź” x 11 ź” (tył i góra)

· (1x) 12” x 11 ¼” (przód); + około 2/5” rozcięcie z boku, które przymocuje do pudełka, aby umożliwić przesuwanie się akrylowych „drzwi”

· (1x) 10 ½” x 11 ¼” (dół)

· (1x) 12” x 12” (to będą drzwi pudełka na najbardziej zewnętrznej krawędzi)

Dwie z tych stron (góra i przód) będą musiały mieć wycięte okna widokowe. Oznacz te okna podglądu do żądanego rozmiaru. Ta skrzynka ma górne okno o wymiarach 7 ½” x 7 ½” i przednie okno o wymiarach 7 ½” x 8”. Użyj wyrzynarki, aby zgrubnie wyciąć otwory, a następnie frezu, aby je wykończyć. Użyj wędzidła na otworach, aby okno miało powierzchnię do przylegania.

W przypadku małej szczeliny z przodu odmierz około 2/5” od krawędzi i ¾” na górze i na dole tej krawędzi. Użyj frezarki, aby wyciąć szczelinę o głębokości 2/5” i szerokości 10 ½” na krawędzi tej strony.

Zmontuj pudełko w taki sam sposób, jak pudełko główne, jak pokazano w kroku 6, pozostawiając drzwi po prawej stronie.

Krok 8: Zainstaluj akrylowe okna w pudełku tranzytowym

Zamontuj okienka wzierne w dwóch otworach skrzynki przepustowej. Przyciąć arkusz akrylowy do żądanego rozmiaru okna + zakładka do przyklejenia. Użyj małych śrub, aby przymocować rogi, aby utrzymać miejsce w otworze i użyj silikonowego uszczelniacza, aby całkowicie przykleić okno do powierzchni od tyłu.

Krok 9: Zbuduj drzwi przesuwne do skrzynki przejściowej

Skonstruuj przesuwane okno, które oddzieli skrzynkę główną od skrzynki przelotowej. Wytnij arkusz akrylowy do żądanych wymiarów. W przypadku tego pudełka te wymiary wynosiły 14 ¼” x 11”. Przymocuj mały uchwyt wykonany z resztek sklejki za pomocą małych śrubek, aby użytkownik mógł go łatwo przesunąć. Użyj taśmy filcowej na wszystkich krawędziach okna przesuwnego, aby pomóc w uszczelnieniu, gdy jest ono zamknięte, w tym paska na wymiarze otworu skrzynki przelotowej.

Krok 10: Podłącz skrzynkę przelotową do skrzynki głównej

Dołącz skrzynkę przelotową do skrzynki głównej. Nałożyć klej budowlany na przepustowe krawędzie pudła, które będą mocowane do pudła głównego. Następnie użyj 6-12 śrub z wnętrza głównego pudełka do krawędzi przejścia, aby utrzymać je razem podczas wysychania kleju.

Krok 11: Wytnij otwór i zainstaluj akryl w drzwiach skrzynki głównej

Wytnij otwór w drzwiach szafki na okno podglądu i zainstaluj okno. Użyj wyrzynarki, aby zgrubnie wyciąć okno podglądu o żądanym rozmiarze. To pudełko ma okienko o wymiarach 30” x 12”. Użyj wędzidła na otworze, aby okno miało powierzchnię do przylegania. Przyciąć arkusz akrylowy do żądanego rozmiaru okna + zakładka do przyklejenia. Użyj małych śrub, aby przymocować rogi, aby utrzymać miejsce w otworze i użyj silikonowego uszczelniacza, aby całkowicie przykleić okno do powierzchni od tyłu.

Krok 12: Pudełko z farbą

Użyj uszczelniacza, aby uszczelnić wszystkie wewnętrzne połączenia pudełka. Zaszpachlować wszystkie otwory na śruby i pomalować wszystkie elementy pudełka białą farbą. Zrób to teraz przed instalacją jakiegokolwiek sprzętu. Użyj taśmy malarskiej, aby okleić zainstalowane okna przed malowaniem.

Krok 13: Zainstaluj drzwi

Zamontuj obydwa drzwi szafy do skrzynki głównej i skrzynki przejściowej. Użyj małych zawiasów, 4 na głównej szafce skrzynkowej i 2 na małych drzwiach do skrzynki przelotowej.

Krok 14: Zainstaluj zamki

Przymocuj podnośniki do przesuwnych skrzydeł okiennych po obu stronach głównych drzwi skrzynki, a jeden do drzwi w celu przejścia.

Krok 15: Zbuduj pudełko do przechowywania roztworu soli nasyconej

Zbuduj pudełko do przechowywania nasyconych roztworów soli. To pudełko do przechowywania zostało zbudowane tak, aby mieściło się w granicach używanego wózka. Każde pudełko do przechowywania, które zbudujesz, jest naprawdę potrzebne tylko do przechowywania nasyconych roztworów soli, aby się nie przewróciły. W tym zastosowaniu wykonano pomiary środkowej i dolnej półki używanego wózka, aby uzyskać wyobrażenie o wielkości schowka.

Krok 16: Wytnij drewno i zmontuj pudełko do przechowywania

Przytnij sklejkę ½” tak, aby wysokość zmieściła się między półkami i przymocuj boki pudełka do przechowywania za pomocą wkrętów do drewna 1”.

Krok 17: Stwórz przestrzeń wewnętrzną dla rozwiązań solnych

Po zmontowaniu ramy pudełka do przechowywania umieść pojemniki z roztworem soli (5x półlitrowe słoiki z masonem) w pudełku, a następnie zmierz i wytnij drewno sosnowe o wymiarach 1” x 3” na ramę pojemnika. Musi to być ciasno dopasowane, aby słoiki nie mogły się poruszać, ale wystarczająco luźne, aby można je było łatwo wyjąć. To pudełko zostało umieszczone na środkowej półce wózka dla ułatwienia dostępu.

Krok 18: Zrób kaburę na opalarkę

Zrób kaburę na opalarkę. Umieść opalarkę na małym kawałku pozostałej sklejki i narysuj kształt.

Krok 19: Wytnij drewno na kaburę

Wytnij kształt za pomocą wielofunkcyjnego narzędzia.

Krok 20: Zmodyfikuj opalarkę do zamocowania

Wywierć mały otwór w dolnej części uchwytu, uważając, aby nie przewiercić przewodów. Ten mały otwór służy do mocowania opalarki do ciętego drewna w poprzednim kroku.

Krok 21: Zamocuj zacisk do dyszy opalarki

Przymocuj mały kwadratowy kawałek sklejki do końca ciętego drewna, aby uzyskać przekładkę, aby zapewnić, że pistolet będzie montowany prosto. Następnie przymocuj zacisk ½” do końca małego kwadratowego kawałka drewna, aby przytrzymać rurkę grzewczą, która zostanie przymocowana do opalarki.

Krok 22: Zamontuj opalarkę do formy drewnianej

Przymocuj opalarkę do ciętego drewna za pomocą wkrętu w otworze wywierconym w rękojeści. Włóż również adapter rury grzewczej do zacisku i dokręć, aby upewnić się, że dopasowanie jest prawidłowe. Po sprawdzeniu mocowania zdejmij opalarkę i zacisk z ciętego drewna, aby można je było pomalować.

Krok 23: Przygotuj miedziany łokieć

Owiń rurę grzewczą ½” owijką wydechową, aby upewnić się, że rura nie spala drewna, gdy jest wprowadzana przez skrzynkę, a także dla bezpieczeństwa, nie pozwalając użytkownikowi na poparzenie się przez rurę.

Krok 24: Przymocuj kaburę do skrzynki głównej

Przymocuj pomalowany kawałek wyciętego drewna, przykręcając go do głównej skrzynki. Wywierć otwór” w tylnej prawej części pudełka w dolnym rogu, aby włożyć owiniętą rurkę cieplną. Włóż rurkę cieplną do zacisku i dokręć zacisk, aby zapewnić stabilne mocowanie.

Krok 25: Zainstaluj opalarkę

Przymocuj opalarkę do ciętego drewna, wkładając lufę grzewczą opalarki do rury grzewczej, a następnie dokręć śrubę w rękojeści.

Krok 26: Przygotuj pudełko do przepływu wilgoci

Wywierć otwór w lewym dolnym rogu pudełka, aby włożyć wąż do przepływu wilgoci.

Krok 27: Zainstaluj kolanko do przepływu wilgoci

Włóż drugie miedziane kolanko 90 stopni do tego wywierconego otworu, a wąż do tego miedzianego kolanka, jak widać na zdjęciu.

Krok 28: Wytnij i zainstaluj dyfuzor przepływu powietrza

Wytnij element z ekstrudowanego aluminium na szerokość wnętrza głównej skrzynki. Jest to zapasowy element obudowy świetlówki sufitowej. Ten ma 34 3/8”. Następnie wywierć 1/16 cala co kilka cali na całej długości aluminiowego elementu w dwóch liniach.

Krok 29: Zainstaluj kołnierze do rękawic i rękawic

Zainstaluj wydrukowane w 3D kołnierze rękawic w dwóch otworach rękawic w pudełku. Plik.stl dla tych kołnierzy znajduje się tutaj. Przymocuj rękawice za pomocą opasek zaciskowych 6.

Krok 30: Zainstaluj elementy kontroli wilgotności

Zainstaluj słoiki z masonem z dwoma otworami wyciętymi w pokrywkach. W jednym otworze będzie prowadzony wąż z pompy powietrza, podczas gdy w drugim wąż będzie wypływał z niego i do pudełka w celu uzyskania wilgoci. Stosowaną tutaj metodą kontroli wilgotności są nasycone roztwory soli. Do kontrolowania określonych warunków wilgotności stosuje się pięć różnych soli, więc stosuje się 5 słoików z masonem. Zastosowana pompka to standardowa pompka do materacy powietrznych. Pięć węży, które wychodzą ze słoików i trafiają do pudełka, najpierw przechodzi przez kolektor, aby połączyć 5 oddzielnych węży w jeden, zanim trafi do wnętrza pudełka. Zastosowany zawór obrotowy napędzany jest silnikiem krokowym (28BYJ-48). Ten system został zaprojektowany i wydrukowany w 3D. W tym miejscu znajdują się pliki.stl dla każdej części zaworu obrotowego. Silnik krokowy należy przymocować do części b2, jak widać na zdjęciu.

Krok 31: Zainstaluj światła LED w komorze głównej

Użyj taśm LED (te użyte tutaj były częściami z innego projektu) i zamontuj na górze komory głównej. Użyj żywicy epoksydowej, aby przykleić pasek do „sufitu” pudełka.

Krok 32: Złóż sprzęt Arduino

a. Osprzęt czujnika: (piny na czujniku są ponumerowane od lewej do prawej, patrząc od przodu czujnika)

i. Podłącz rezystor 10kΩ między pin1 i pin2

ii. Podłącz koniec pin1 rezystora do pinu 5 V na Arduino

iii. Podłącz koniec pin2 rezystora do pinu cyfrowego 2

iv. ZIGNORUJ pin3. Do niczego nie jest potrzebny.

v. Podłącz pin4 do ziemi

vi. MUSISZ pobrać bibliotekę DHT lub nie będzie działać

b. Osprzęt silnika:

i. Podłącz przewody silnika do płyty pośredniej

ii. Na płytce pośredniczącej podłącz Vin i GND do akumulatora 9-woltowego

iii. Podłącz IN1, IN2, IN3 i IN4 odpowiednio do cyfrowych pinów 4, 5, 6 i 7

C. Sprzęt przekaźnikowy:

i. Podłącz VCC do zasilania 5 V

ii. Podłącz GND do ziemi

iii. Podłącz IN1 i IN2 odpowiednio do cyfrowych pinów 12 i 13

Krok 33: Uzyskaj kodowanie Arduino

Skopiuj lub pobierz Aruino Coding, patrz instrukcje obsługi plików.

Notatka:

*** MUSISZ pobrać bibliotekę dla używanego czujnika (w tym przypadku DHT22) lub kod nie zadziała. Aby pobrać bibliotekę, wejdź na GitHub (https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library) i pobierz bibliotekę. Upewnij się również, że biblioteka Adafruit Unified Sensor została pobrana (znajduje się na dole strony, do której prowadzi łącze). Po pobraniu tych spakowanych plików rozpakuj i dodaj je do folderu Arduino Libraries (Computer/Documents/Adafruit/Libraries).

Krok 34: Zainstaluj uchwyt kamery GoPro, jeśli chcesz

Wydrukowany w 3D uchwyt kamery GoPro został wykonany i zainstalowany z przodu głównej komory, aby nagrywać eksperymenty. Można również użyć uchwytu kupionego w sklepie.

Krok 35: Opcjonalna metoda kontroli wilgotności

Po dodatkowych pracach nad Low-Cost Research Glove Box zaprojektowano i zastosowano inną opcję kontroli wilgotności. Ta konstrukcja nie wymaga silnika ani zaworu obrotowego, aby wybrać żądany przez użytkownika słoik z roztworem soli nasyconej. Zamiast tego montowanych jest 5 oddzielnych zaworów z przewodem zasilającym z pompy powietrza, a każdy zawór jest następnie podawany do 5 różnych słoików z nasyconym roztworem soli. Na koniec każdy słoik jest podawany do kolektora, a jeden przewód wężowy do głównej komory pudełka.

Wymagane narzędzia:

• Wędzidło Forstnera 5/8"
• Wiertarka elektryczna

Użyte materiały:

• 5 x kroplówka Rain Bird 1/2 cala z zadziorem wł./wył.
• 4 x Rain Bird 1/2 cala koszulki z kolcami
• 11 x Rain Bird 1/2 cala. Kolczaste łokcie
• Węże winylowe o średnicy 1/2 cala
• Węże winylowe o średnicy 1/4 cala
• Splot 6 x 1/2 "OD do 1/4" OD
• Koszulka kolczasta 1 x 1/4 "ID do 1/4" ID
• 10x1/2 "pasek z dwoma otworami
• Imagitarium Pompa powietrza, 4W
• Śruby 20x1/2"
• Śruby 4x1"
• Zapasowa deska z litego drewna dębowego 3/4 "x 7"
• Zawór obrotowy z innej opcji wilgotności używany jako kolektor
• Klej Gorilla Klej 5 minut epoksydowy

Kroki:

1. Połącz każdy z 5 zaworów po obu stronach z zadziorowymi łokciami za pomocą winylowych rurek o średnicy wewnętrznej 1/2 cala, jak widać na zdjęciach.
2. Skonstruuj konfigurację wlotu powietrza za pomocą 4 trójników z zadziorami i 1 kolanka z zadziorami, jak pokazano na zdjęciach.
3. Zmierz odległość od środka do środka otworu trójników, aby określić rozstaw zaworów zamontowanych na desce drewnianej. Pokryliśmy tee tak blisko, jak to możliwe, więc nasza odległość wynosiła 3".
4. Do zamontowania zaworów użyto zapasowego kawałka litego dębu. Zapasowy kawałek, który mieliśmy, miał około 1,5 metra, więc skupiliśmy na nim nasz system zaworów. Zawory musiały znajdować się w poziomej odległości 3" (jak w poprzednim kroku) od siebie, aby pasowały do zespołu wlotu powietrza. Użyj kwadratu prędkości, aby zaznaczyć 5 45-stopniowych linii oddalonych od siebie o 3". Zmierz odległość od środka do środka otworów na kolanach współpracujących z zaworami. Zmierzyliśmy około 6 1/4 ". Zaznacz deskę na liniach 45 stopni, w których chciałbyś wywiercić łokcie, aby dopasować się z tyłu do zespołu wlotu powietrza.
5. Użyj wiertła Forstner (5/8" był rozmiarem użytecznym, który mieliśmy pod ręką), aby wywiercić 10 otworów zaznaczonych w poprzednim kroku.
6. Zamontuj zawory do płyty za pomocą 10 pasków z dwoma otworami, które są używane w przewodzie prowadzącym (patrz zdjęcia).
7. Użyj rurek winylowych o średnicy wewnętrznej 1/2 cala, aby połączyć system wlotu powietrza z dolnym rzędem kolanek połączonych z zaworami. (Zostały one połączone z dolnym rzędem ze względu na końcową orientację pompy powietrza i nasyconych roztworów soli).
8. Sploty Mate 5 1/2" OD do 1/4" OD do górnego rzędu kolanek połączonych z zaworami za pomocą winylowych rurek o średnicy wewnętrznej 1/2".
9. Zamontuj płytkę zaworową w dogodnym dla użytkownika miejscu. Ta deska została zamontowana w prawym górnym rogu wózka. Zmierz i wywierć wstępnie 4 otwory w desce i wózku. Użyj śrub 1", aby przymocować deskę do wózka.
10. Umieść nasycone roztwory soli w wyznaczonych miejscach i poprowadź rurki o średnicy wewnętrznej 1/4" od połączeń do dna słoików. Wymagana długość przewodów będzie zależeć od konfiguracji. Zostały one przetestowane, a następnie przycięte, więc nie dokonano żadnych pomiarów. (Zobacz zdjęcia)
11. Na koniec użyj trójnika o średnicy wewnętrznej 1/4 cala i średnicy wewnętrznej 1/4 cala, aby połączyć dwie rury wyjściowe z pompy powietrza ze złączem o średnicy zewnętrznej 1/4 cala i średnicy zewnętrznej 1/2 cala i połącz go z układem wlotu powietrza na tył deski.
12. W tym projekcie jako kolektor zastosowano zawór obrotowy z poprzedniego rozwiązania kontroli wilgotności. Do uszczelnienia zaworu użyto pięciominutowej żywicy epoksydowej.
13. Przeprowadź rurkę o średnicy wewnętrznej 1/4 cala z każdego słoika z roztworem soli nasyconej do kolektora z zaworem obrotowym. Użyj tej samej rurki z oryginalnego projektu, aby wprowadzić kolektor do wnętrza komory.