Urządzenie do samodzielnej sterylizacji ultrafioletowej (UVClean): 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Wstęp

Witam wszystkich i witam w mojej pierwszej instrukcji! W tym przewodniku krok po kroku dowiesz się, jak stworzyć własne urządzenie do sterylizacji ultrafioletowej, które może być używane jako różdżka lub jako automatyczna komora sterylizacyjna. Urządzenie o nazwie UVClean wykorzystuje specjalną żarówkę UVC, która może wysterylizować nieporowate powierzchnie w ciągu kilku minut.

Dodatki zawarte:

-Solidna i ergonomiczna konstrukcja

-Oryginalna żarówka UVC 253,7 nm 3,5 W

-Dwukolorowy wyświetlacz OLED

-Interfejs chroniony hasłem

-Kompleksowy system menu

-Ciągły tryb ręczny i automatyczny tryb timera

WAŻNE EDYCJE: Nie wiedziałem, że to tak bardzo wybuchnie, ale dziękuję wszystkim, którzy spojrzeli! Mam do powiedzenia kilka ważnych aktualizacji w oparciu o coś, co widziałem w komentarzach.

1) Zbuduj to urządzenie na własne ryzyko, wiele osób ma wiele do powiedzenia na temat bezpieczeństwa UV, a ja z pewnością nie jestem ekspertem. Postaram się odpowiedzieć na kilka pytań na ten temat, ale na koniec dnia, zanim zdecydujesz się zbudować to urządzenie, powinieneś zrobić dobre rozeznanie na temat środków bezpieczeństwa, które są wymagane przy ekspozycji na promieniowanie UV.

2) To urządzenie jest w rzeczywistości środkiem odkażającym, a nie sterylizatorem. Odkażanie to proces usuwania większości organizmów z powierzchni 99,9%, podczas gdy sterylizacja to proces usuwania WSZYSTKICH organizmów z powierzchni. To urządzenie nie jest klasy medycznej i nie powinno być tak postrzegane.

3) Nie udowodniono jeszcze, że to urządzenie zabija wirusy i bakterie. Wkrótce to przetestuję, patrz punkt 4.

4) Wkrótce przetestuję skuteczność urządzenia. W tym celu będę hodować kultury bakterii i wystawiać je na działanie mojego urządzenia przez różny czas. Następnie będę obserwował wzrost bakterii, aby zobaczyć, jak skuteczne jest to urządzenie w ich eliminowaniu. Na pewno opublikuję zdjęcia i filmy z tego eksperymentu na moim instagramie i na tej instrukcji w nadchodzących tygodniach, więc bądźcie czujni!

OSTRZEŻENIE: To urządzenie emituje promieniowanie UVC, które jest szkodliwe dla ludzkiej skóry i oczu. Podczas testowania obwodu żarówki oraz podczas obsługi urządzenia w trybie ręcznym należy używać odpowiednich okularów ochronnych UV i osłon na całe ciało. To urządzenie nie może być obsługiwane w obecności zwierząt lub niechronionych ludzi. Ze względów bezpieczeństwa należy wprowadzić hasło, aby uzbroić urządzenie, aby uniemożliwić nieautoryzowanym użytkownikom włączenie żarówki.

Wszystkie CAD, kod i schematy obwodów zostały pierwotnie stworzone przeze mnie w świetle pandemii COVID-19. Jeśli ktoś z was ma jakieś sugestie, jak to ulepszyć, lub jeśli chcecie wprowadzić własne modyfikacje, zrób to i daj mi o tym wszystkim znać! Jeśli zdecydujesz się go zrobić, prześlij mi jego zdjęcie!

O mnie:

Nazywam się Henry Mayne i jestem obecnie studentem trzeciego roku elektrotechniki na Northeastern University w Bostonie. Moja współlokatorka i ja lubimy tworzyć projekty takie jak ten i chcemy przekazać nasze pomysły dalej, więc zaglądaj na nasz Instagram, aby zobaczyć niektóre z naszych innych projektów i rzeczy, którymi się zajmujemy. Jeśli chcesz poznać historię mojej kariery, zajrzyj na moją stronę LinkedIn.

Kieszonkowe dzieci

Wymagane narzędzia:

-drukarka 3d

-Wycinarka laserowa lub piła

-Multimetr

-Lutownica

-Knot lutowniczy lub przyssawka lutownicza

-Pistolet na gorący klej

-Zapalniczka lub pistolet na gorące powietrze

-Okulary laserowe UV

-Rękawice o dużej wytrzymałości

-Pomocne dłonie

-klucz imbusowy

-Śrubokręt

-Nożyce

-Dokładny nóż

-Szczypce

-Ściągacze do przewodów

Materiały ogólne:

-filament PLA (dowolny kolor)

-Taśma aluminiowa

-Taśma elektryczna

-Rdzeń lutowniczy kalafonii

-Gorący klej

-Super klej

-8x śruby M3 20mm

-18x 10mm śruby M3

-26x nakrętki M3

-Drut miedziany z linką

-Rurki termokurczliwe

-2mm przezroczysty akryl

Komponenty elektroniczne (musi to być dokładnie te elementy, aby działały, podam linki):

-Żarówka UVC GTL-3

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

-Gniazdo na żarówkę montowaną E17 (bardzo ważne jest, aby uzyskać to DOKŁADNE gniazdo, aby zmieściło się w druku)

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

-Zasilanie (bardzo ważne jest, aby uzyskać ten DOKŁADNY zasilacz, w przeciwnym razie napotkasz problemy)

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

-Boost karta konwertera (bardzo ważne jest, aby uzyskać tę DOKŁADNĄ kartę, w przeciwnym razie napotkasz problemy)

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

-MoSFET tablica rozdzielcza wysokiej mocy

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

-3x 150 omów rezystory 5W

Kupiłem je w moim lokalnym sklepie z elektroniką, ale może znajdziesz je w Internecie

-Arduino nano

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

-Moduł enkodera obrotowego

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

-Przełącznik

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

-Ekran OLED

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

-2,1 mm gniazdo lufy;

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

-Mały brzęczyk piezo

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

Krok 1: Wydrukuj elementy w 3D

Pierwszy krok jest dość prosty, użyj dostarczonych plików.stl i drukarki 3D o odpowiednim rozmiarze łóżka, aby wydrukować wszystkie 10 niestandardowych elementów (potrzebujesz 2 paneli okiennych i 2 płyt osłonowych). Upewnij się, że stół roboczy jest wypoziomowany i przetrzyj go alkoholem izopropylowym przed każdym wydrukiem, szczególnie w przypadku dużych paneli osłony. Proponuję drukować po jednej sztuce na raz, ponieważ jeśli twoja drukarka jest podobna do mojej, może być podatna na awarię. Wyznacz trochę czasu w weekend, aby wydrukować wszystkie elementy, ponieważ ukończenie zajmie wiele godzin. Na koniec upewnij się, że stale monitorujesz swoją drukarkę 3D, ponieważ pozostawienie jej bez nadzoru grozi pożarem.

Krok 2: Laminuj osłonę taśmą aluminiową

Za pomocą rolki taśmy aluminiowej, nożyczek i precyzyjnego noża, zalaminuj wnętrze przedniej i tylnej płyty, lewy i prawy grzbiet, obie osłony i oba panele okienne. Pomoże to skierować światło z żarówki do obszaru sterylizacji, a także będzie działać jako ogromny radiator dla żarówki i rezystorów. Aby to ułatwić, spróbuj najpierw pokryć duże obszary całymi kawałkami taśmy, aby uniknąć zbyt dużego cięcia. Po przykryciu kawałków użyj dokładnego noża, aby przyciąć krawędzie i otwory.

Krok 3: Wytnij i zainstaluj akrylowe okna

Za pomocą piły lub wycinarki laserowej, jeśli ją masz, wytnij odpowiednią wielkość tafli akrylowych, które zmieszczą się w prostokątnych zagłębieniach na panelach okiennych. Następnie umieść kawałki w zagłębieniach i nałóż trochę super kleju wzdłuż krawędzi. Jeśli zrobisz to prawidłowo, super klej sam wsiąknie w pęknięcia, a okno będzie mocno zabezpieczone. Upewnij się, że używasz tylko niewielkiej ilości kleju i nie dotykaj akrylu, aby uniknąć pozostawienia na nim odcisków palców. Po nałożeniu super kleju pozostaw kawałki do wyschnięcia na równej powierzchni przez 24 godziny. Promieniowanie UVC nie przejdzie przez panele akrylowe, ale widoczne niebieskie światło z żarówki przeniknie, nadając urządzeniu efekt chłodnego wyglądu.

Krok 4: Złóż całun

Używając 3x 20mm śrub M3, 16x 10mm śrub M3 i 19x nakrętek M3, zamontuj nowo zalaminowaną i okienną osłonę. Zacznij od połączenia lewego i prawego odcinka kręgosłupa za pomocą jednej śruby 20 mm w środkowym otworze. Następnie wsuń przednią i tylną płytę na miejsce i zabezpiecz je każdą pozostałymi dwiema śrubami 20 mm. Tylną płytkę można rozpoznać po 3 otworach na niej i należy ją zamontować po stronie, w którą trafi chwyt. Teraz przymocuj dwie duże płyty osłonowe i panele okienne za pomocą 16 śrub M3 10 mm. Dokręć wszystkie śruby, aby wszystko było bezpieczne.

Krok 5: Zainstaluj żarówkę UVC i rezystory dużej mocy

Przylutuj równolegle 3 rezystory 150 omów 5 W, aby uzyskać równoważną rezystancję 50 omów. Powodem zastosowania trzech oporników zamiast 1 jest zmniejszenie mocy rozpraszanej przez każdy z osobnych rezystorów i zwiększenie masy termicznej. Rezystory muszą rozproszyć dość dużo energii, aby żarówka działała prawidłowo, gdyby użyć tylko jednego rezystora, bardzo by się nagrzało i groziłoby pożarem. Następnie przylutuj szeregowo rezystancję równoważną 50 om do gniazda żarówki E17, z odpowiednimi długościami przewodów, jak widać na powyższym obrazku. Przymocuj gniazdo żarówki E17 do wewnętrznej strony osłony za pomocą pozostałych dwóch śrub M3 10 mm i użyj kawałka taśmy aluminiowej, aby zabezpieczyć rezystory bezpośrednio pod gniazdem. Następnie przeciągnij dwa końce drutu przez otwór w środku tylnej płyty. Ostatecznie wnętrze całunu powinno wyglądać jak na powyższym obrazku. W przypadku pomyłek w okablowaniu żarówki i rezystorów należy zapoznać się z dostarczonym schematem połączeń.

Krok 6: Zaprogramuj Arduino

Prześlij dostarczony kod do swojego Arduino nano, możesz dowolnie modyfikować mój kod, a nawet napisać własny od podstaw. Jestem podekscytowany widząc, co wymyślą inni ludzie. Aby wgrać, musisz najpierw zainstalować obie biblioteki Adafruit_SSD1306 i Adafruit_GFX do swojego Arduino IDE. Domyślne hasło dla urządzenia to 3399, jeśli chcesz zmienić hasło, musisz to zrobić na tym kroku. Znajdź sekcję w kodzie widocznym na powyższym obrazku i zamień cztery cyfry hasła według własnych upodobań. Gdy będziesz zadowolony, naciśnij przycisk przesyłania w Arduino IDE i poczekaj, aż powie się, że przesyłanie zostało zakończone.

Krok 7: Przetestuj elektronikę na płycie do krojenia chleba

Korzystając z dostarczonego schematu połączeń i wcześniej zaprogramowanego Arduino, wykonaj wszystkie poprawne połączenia na dużej płytce stykowej. Pamiętaj, aby nosić okulary UVC i ochronę skóry całego ciała podczas włączania żarówki, UVC jest szkodliwe dla ludzkiej skóry i oczu i niezwykle ważne jest ograniczenie bezpośredniego kontaktu z żarówką. Jeśli wszystko działa zgodnie z oczekiwaniami, możesz przejść do następnego kroku. Okablowanie może być czasami trudne i ważne jest, abyś nie spieszył się z tym krokiem, aby uzyskać prawidłowe połączenia i zrozumieć, jak działają. (Zastrzeżenie: Niektóre części na tym zdjęciu to wczesne części prototypowe, ale koncepcja jest taka sama)

Krok 8: Podłącz i zainstaluj elektronikę w uchwycie

To będzie najtrudniejszy krok w całym projekcie. Jeśli nie masz dużego doświadczenia w projektach lutowania i okablowania z wieloma połączeniami, sugeruję, abyś poćwiczył trochę wcześniej. Upewnij się, że wiesz, jak zdejmować przewody, wykonywać mocne połączenia lutowane, używać rurek termokurczliwych, a zwłaszcza upewnić się, że możesz wszystko uporządkować. Uczyniłem to dla siebie dość trudnym, ponieważ miałem tylko jeden kolor drutu, ale naprawdę sugeruję, abyś poszedł i kupił kilka różnych kolorów. Zanim jeszcze włączysz lutownicę, jest kilka ważnych rzeczy do zrobienia. Pierwszą rzeczą do zrobienia jest użycie szczypiec do wygięcia pinów z tyłu ekranu OLED tak, aby były równoległe do tylnej części ekranu i skierowane w dół. Drugą rzeczą do zrobienia jest użycie szczypiec do odcięcia nadmiaru krawędzi płytki enkodera obrotowego tak, aby pasowała do uchwytu. Teraz, gdy te ważne kroki są zakończone, włącz lutownicę i zdobądź knot lutowniczy lub przyssawkę lutowniczą. Za pomocą tych narzędzi usuń wszystkie piny zarówno z płytki enkodera obrotowego, jak i Arduino nano. Następnie użyj linku i rurki termokurczliwej, aby przymocować długie przewody do brzęczyka, ekranu i enkodera. Po wykonaniu tej czynności użyj pistoletu do klejenia na gorąco, aby zabezpieczyć ekran i brzęczyk na miejscu, a następnie przykręć enkoder na miejscu. Teraz, używając pary pomocniczych dłoni, przytnij przewody na długość i przylutuj je do nano jeden po drugim, upewniając się, że dokładnie sprawdziłeś punkty połączeń i dobrze zaizoluj wszystko za pomocą rurek termokurczliwych i taśmy elektrycznej. Niezwykle ważne jest, aby całe okablowanie było jak najkrótsze, w przeciwnym razie w uchwycie nie będzie wystarczająco dużo miejsca, aby wszystko się zmieściło. Następnie podłącz przewód do gniazda w lufie i wyłącznik zasilania, zabezpieczając gniazdo dużą ilością gorącego kleju. Na koniec musisz zacząć od dostrojenia konwertera doładowania. Aby to zrobić, podłącz zaciski VIN konwertera doładowania do źródła zasilania 5 V i użyj multimetru, aby odczytać napięcie na zaciskach VOUT. Obracaj małym niebieskim potencjometrem śrubokrętem, aż napięcie na VOUT wskaże 25V. Następnie podłącz dostrojony konwerter doładowania, przełącznik MOSFET i zespół żarówki do reszty obwodu, korzystając z zacisków śrubowych na płycie MOSFET. Jako ostateczny środek, całkowicie zakryj konwerter doładowania i płytkę MOSFET taśmą elektryczną, aby zapobiec zwarciom.

Krok 9: Dokończ montaż końcowy

Zanim wszystko zapieczętujesz na dobre, przetestuj elektronikę, upewniając się, że nie ma zwarć przed podłączeniem. Jeśli wszystko działa zgodnie z oczekiwaniami, wsuń Arduino, konwerter doładowania i płytkę MOSFET do podstawy uchwytu w pobliżu gniazdo zasilania. Spróbuj wsunąć nadmiar drutu w otwarte przestrzenie w uchwycie, zanim spróbujesz go połączyć. Aby go zmontować, zacznij od umieszczenia połowy uchwytu w punkcie mocowania na osłonie i przełóż dwie śruby M3 20 mm przez otwory montażowe, aby zabezpieczyć go na miejscu. Następnie umieść drugą połowę uchwytu na miejscu i wepchnij go w dwie śruby. Następnie przełóż pozostałe trzy śruby M3 20mm przez obie połówki uchwytu. Za pomocą małego śrubokręta wepchnij nadmiar przewodów do uchwytu, aż będzie można go całkowicie zamknąć. Na koniec nakręć nakrętki na śruby i dokręć, aż montaż zostanie zakończony!

Krok 10: Miłego korzystania z nowego dzieła

Upewnij się, że przestrzegasz odpowiednich wytycznych dotyczących bezpieczeństwa UV podczas korzystania z tego urządzenia i nigdy nie pozostawiaj go bez nadzoru, gdy jest włączone, ponieważ rezystory żarówki mogą się bardzo nagrzać. Mając to na uwadze, ciesz się jego używaniem i mam nadzieję, że uzyskam wiele przydatnych opinii na temat mojego projektu!

Drugie miejsce w konkursie autorskim po raz pierwszy