DIY uređaj za sterilizaciju ultraljubičastim zrakama (UVClean): 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Uvod

Zdravo svima i dobrodošli u moje prvo uputstvo! U ovom vodiču korak po korak naučit ćete kako stvoriti vlastiti uređaj za sterilizaciju ultraljubičastim zrakama koji se može koristiti ili kao štapić ili kao automatska komora za sterilizaciju. Uređaj, nazvan UVClean, koristi posebnu UVC sijalicu koja može sterilizirati neporozne površine za nekoliko minuta.

Karakteristike uključuju:

-Čvrst i ergonomski dizajn

-Originalna 253.7nm 3.5W UVC žarulja

-Dvobojni OLED ekran

-Sučelje zaštićeno lozinkom

-Sveobuhvatan sistem menija

-Kontinuirani ručni način rada i automatski način rada tajmera

VAŽNI IZMENI: Nisam znao da će ovo toliko eksplodirati, ali hvala svima koji ste pogledali! Moram reći nekoliko važnih ažuriranja na osnovu nečega što sam vidio u komentarima.

1) Napravite ovaj uređaj na vlastitu odgovornost, puno ljudi ima mnogo toga za reći o UV sigurnosti, a ja svakako nisam stručnjak. Pokušat ću odgovoriti na neka pitanja o tome, ali na kraju dana trebali biste dobro proučiti sigurnosne mjere opreza koje su potrebne za izlaganje UV zrakama prije nego što se odlučite za izradu ovog uređaja.

2) Ovaj uređaj je zapravo sredstvo za dezinfekciju, a ne sterilizator. Sanitizacija je proces uklanjanja većine organizama sa površine 99,9%, dok je sterilizacija proces uklanjanja SVIH organizama s površine. Ovaj uređaj nije medicinske ocjene i ne treba ga smatrati takvim.

3) Još nije dokazano da ovaj uređaj ubija viruse i bakterije. Uskoro ću ga testirati, vidi tačku 4.

4) Uskoro ću testirati efikasnost uređaja. Da bih to učinio, uzgajat ću neke kulture bakterija i izlagati ih svom uređaju na različito vrijeme. Zatim ću promatrati rast bakterija kako bih vidio koliko je ovaj uređaj učinkovit u njihovom uklanjanju. Slike i video zapise ovog eksperimenta sigurno ću objaviti na svom instagramu i na ovom uputstvu u narednim sedmicama, pa pratite!

UPOZORENJE: Ovaj uređaj emitira UVC zračenje koje je štetno za kožu i oči ljudi. Pri testiranju kruga sijalice i pri radu uređaja u ručnom načinu rada moraju se koristiti odgovarajuće zaštitne naočare za zaštitu od UV zraka i prekrivači kože cijelog tijela. Ovaj uređaj se ne smije koristiti u prisutnosti životinja ili nezaštićenih ljudi. Kao sigurnosna mjera, mora se unijeti šifra za aktiviranje uređaja kako bi se spriječilo da neovlašteni korisnici upale žarulju.

Sve CAD-ove, kodne i sheme kola prvobitno sam stvorio u svjetlu pandemije COVID-19. Ako neko od vas ima prijedloge za poboljšanje, ili ako želite napraviti vlastite izmjene, učinite to i obavijestite me o tome! Ako se ipak odlučite za izradu, pošaljite mi njegovu sliku!

O meni:

Moje ime je Henry Mayne i trenutno sam student treće godine elektrotehnike na Univerzitetu Northeastern u Bostonu. Moj cimer i ja uživamo u stvaranju ovakvih projekata i želimo prenijeti svoje ideje, stoga provjerite naš Instagram da vidite neke od naših drugih projekata i stvari koje smo radili. Ako želite znati o mojoj povijesti karijere, posjetite moju LinkedIn stranicu.

Supplies

Potrebni alati:

-3D štampač

-Laserski rezač ili pila

-Multimetar

-Lemilica

-Fitilj za lemljenje ili usisavač lemljenja

-Pištolj za vruće ljepilo

-Upaljač ili pištolj sa toplim vazduhom

-UV laserske naočare

-Rukavice za teške uslove rada

-Pomaže ruke

-imbus ključ

-Šrafciger

-Makaze

-Točan nož

-Klješta

-Skrivačice za žice

Opšti materijali:

-PLA filament (bilo koje boje)

-Aluminijumska traka

-Električna traka

-Lemljenje jezgra kolofonije

-Vruće ljepilo

-Super ljepilo

-8x20 mm M3 vijci

-18x 10 mm vijci M3

-26x M3 matice

-Vračunata bakarna žica

-Termoskupljajuće cijevi

Prozirni akril debljine -2 mm

Elektroničke komponente (za rad moraju biti upravo ovi komadi, navest ću veze):

-GTL-3 UVC sijalica

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

-E17 utičnica za žarulju koja se može montirati (vrlo je važno da nabavite ovu TAČNU utičnicu, tako da stane u otisak)

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

-Napajanje (vrlo je važno da nabavite ovo TAČNO napajanje, inače ćete naići na probleme)

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

-Boost konvertorska ploča (vrlo je važno da nabavite ovu TAČNU ploču, inače ćete naići na probleme)

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

-MOSFET Preklopna ploča velike snage

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

-3x 150 ohm 5W otpornici

Ove sam nabavio u lokalnoj trgovini elektronike, ali možda ih možete pronaći na internetu

-Arduino nano

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

-Motor rotacionog davača

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

-Togle switch

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

-OLED ekran

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

Utičnica od cijevi -2,1 mm

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

-Mali piezo zujalica

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

Korak 1: 3D ispis komada

Prvi korak je vrlo jednostavan, upotrijebite priložene.stl datoteke i 3D pisač odgovarajuće veličine za ispis svih 10 prilagođenih komada (trebat će vam 2 prozorske ploče i 2 ploče za pokrivanje). Poravnajte svoj sloj za štampanje i obrišite ga izopropilnim alkoholom prije svakog štampanja, posebno za velike panele omotača. Predlažem da štampate jedan po jedan komad, jer ako je vaš štampač sličan mom, može biti sklon kvaru. Odredite neko vrijeme za vikend da odštampate sve dijelove jer će trebati mnogo sati da se završi. Na kraju, pazite da stalno nadzirete svoj 3D pisač jer je opasnost od požara ako ga ostavite bez nadzora.

Korak 2: Laminirajte pokrov aluminijskom trakom

Koristeći rolnu aluminijske trake, škare i precizni nož, laminirajte unutrašnjost prednje ploče, stražnju ploču, lijevu i desnu kralježnicu, obje ploče omotača i obje prozorske ploče. To će pomoći usmjeravanju svjetlosti iz žarulje prema području sterilizacije, kao i kao veliki hladnjak za žarulju i otpornike. Da biste to olakšali, pokušajte prvo pokriti velike površine cijelim komadima trake kako biste izbjegli previše rezanja. Nakon što su komadi prekriveni, nožem za orezivanje izrežite rubove i rupe.

Korak 3: Izrežite i instalirajte akrilne prozore

Pomoću pile ili laserskog rezača, ako je imate, izrežite neka akrilna stakla odgovarajuće veličine koja će stati u pravokutne udubljenja na prozorskim pločama. Zatim stavite komade u udubljenja i nanesite malo ljepila po rubovima. Ako se pravilno izvede, super ljepilo će samo prodrijeti u pukotine i prozor će biti čvrsto pričvršćen. Koristite samo malu količinu ljepila i nemojte dodirivati akril kako ne biste na njemu ostavili otiske prstiju ljepila. Nakon što ste nanijeli super ljepilo, pustite da se komadići osuše na ravnoj površini 24 sata. UVC zračenje neće proći kroz akrilne ploče, ali će vidljivo plavo svjetlo iz žarulje proći, dajući uređaju efekt hladnog izgleda.

Korak 4: Sastavite pokrov

Pomoću 3x 20 mm M3 vijaka, 16x 10 mm M3 vijaka i 19x M3 matica sastavite novo laminirano i prozorsko kućište. Počnite pričvršćivanjem lijevog i desnog dijela kralježnice zajedno s jednim vijkom od 20 mm u srednju rupu. Zatim gurnite prednju i stražnju ploču na mjesto i pričvrstite ih svaku s preostala dva vijka od 20 mm. Stražnja ploča može se prepoznati po 3 rupe na njoj, a treba je montirati sa strane na koju će držač ići. Sada pričvrstite dvije velike ploče i prozorske ploče pomoću 16 vijaka M3 od 10 mm. Pritegnite sve vijke kako bi sve bilo sigurno.

Korak 5: Instalirajte UVC žarulju i otpornike velike snage

Paralelno lemite otpornike 3x 150 ohma 5W kako biste dobili ekvivalentni otpor od 50 ohma. Razlog korištenja tri otpornika umjesto 1 je smanjenje snage koja se rasipa kroz svaki pojedinačni otpornik i povećanje toplinske mase. Otpornici moraju rasipati dosta energije da bi žarulja radila ispravno, ako se koristi samo jedan otpornik, on bi se jako zagrijao i postao opasnost od požara. Zatim lemite ekvivalentni otpor od 50 ohma uzastopno s grlom za žarulju E17, s odgovarajućim dužinama žica kao što je prikazano na gornjoj slici. Pričvrstite grlo žarulje E17 na unutrašnjost pokrova pomoću preostala dva 10 mm vijka M3 od 10 mm, a komadom aluminijske trake pričvrstite otpornike neposredno ispod utičnice. Zatim provucite dva kraja žice kroz rupu u sredini stražnje ploče. Na kraju, unutrašnjost pokrova bi trebala izgledati kao na gornjoj slici. Ako dođe do zabune u ožičenju žarulje i otpornika, pogledajte priloženu shemu spojeva.

Korak 6: Programirajte Arduino

Prenesite priloženi kôd u svoj Arduino nano, slobodno izmijenite moj kôd koliko god želite ili čak napišite svoj iz temelja. Uzbuđen sam što vidim šta drugi ljudi smisle. Da biste učitali, prvo morate instalirati biblioteke Adafruit_SSD1306 i Adafruit_GFX na vaš Arduino IDE. Zadana lozinka za uređaj je 3399, ako želite promijeniti lozinku, morate to učiniti u ovom koraku. Pronađite odjeljak u kodu koji se vidi na gornjoj slici i zamijenite četiri broja šifre prema vašem ukusu. Kada budete zadovoljni, pritisnite dugme za otpremanje u Arduino IDE -u i pričekajte da se kaže da je učitavanje završeno.

Korak 7: Testirajte elektroniku na pločici

Koristeći isporučeni dijagram ožičenja i prethodno programirani Arduino, napravite sve ispravne veze na velikoj ploči. Ne zaboravite da nosite UVC naočare i zaštitu cijelog tijela prilikom uključivanja sijalice, UVC je štetan za ljudsku kožu i oči i izuzetno je važno ograničiti izravno izlaganje žarulji. Ako sve radi kako se očekuje, možete prijeći na sljedeći korak. Ožičenje ponekad može biti teško i važno je da odvojite vrijeme s ovim korakom kako biste uspostavili ispravne veze i razumjeli kako funkcioniraju. (Odricanje odgovornosti: Neki od dijelova na ovoj slici su rani prototipni dijelovi, ali koncept je isti)

Korak 8: Ožičite i instalirajte elektroniku u držač

Ovo će biti najizazovniji korak u cijelom projektu. Ako nemate puno iskustva u projektima lemljenja i ožičenja s puno veza, predlažem da prije toga malo vježbate. Uvjerite se kako ogoliti žice, napraviti čvrste lemne spojeve, koristiti termoskupljajuće cijevi, a posebno pazite da sve bude organizirano. Ovo sam sebi prilično otežao jer sam imao samo jednu boju žice, ali zaista vam predlažem da izađete i kupite hrpu različitih boja. Prije nego uopće uključite lemilicu, morate napraviti neke važne stvari. Prvo što trebate učiniti je upotrijebiti kliješta da savijete igle na stražnjoj strani OLED ekrana tako da budu paralelne sa stražnjom stranom ekrana i usmjerene prema dnu. Druga stvar koju trebate učiniti je da pomoću kliješta odrežete višak rubova ploče rotacijskog davača tako da stane u držač. Sada kada su ovi važni koraci završeni, uključite lemilicu i nabavite fitilj za lemljenje ili usisavač lemljenja. Pomoću ovih alata uklonite sve igle s ploče rotacijskog kodera i Arduino nano. Zatim upotrijebite nasukanu žicu i termoskupljajuću cijev za pričvršćivanje dugih žica na zujalicu, zaslon i koder. Nakon što to učinite, upotrijebite pištolj za vruće ljepilo da pričvrstite ekran i zujalicu na mjesto, te pričvrstite davač na mjesto. Sada, pomoću par ruku za pomoć, obrežite žice po dužini i lemite ih na nano jednu po jednu, pazeći da dvaput provjerite svoje priključne točke i sve dobro izolirate termoskupljajućom cijevi i električnom trakom. Izuzetno je važno da sve vaše ožičenje bude što je moguće kraće, u protivnom neće biti dovoljno mjesta u dršci da sve stane. Zatim ožičite utičnicu cijevi i prekidač za napajanje, pričvršćujući utičnicu izdašnom količinom vrućeg ljepila. Za završni dio morate početi s podešavanjem pretvarača za pojačavanje. Da biste to učinili, spojite VIN stezaljke pretvarača pojačanja na izvor napajanja od 5 V i pomoću multimetra očitajte napon na priključcima VOUT. Okrenite mali plavi potenciometar odvijačem dok napon na VOUT ne očita 25V. Zatim spojite podešeni pretvarač pojačanja, MOSFET prekidač i sklop žarulje u ostatak kruga, koristeći vijčane stezaljke na MOSFET ploči. Kao posljednju mjeru, potpuno prekrijte pretvarač pojačanja i MOSFET ploču električnom trakom kako biste spriječili kratke spojeve.

Korak 9: Dovršite završnu montažu

Prije nego što sve dobro zatvorite, napravite test elektronike, pazeći da nema kratkih spojeva prije nego što ga uključite. Ako sve radi kako se očekuje, umetnite Arduino, pretvarač pojačanja i MOSFET ploču u podnožje držača blizu utičnicu za napajanje. Pokušajte ugurati višak žice u otvorene prostore u hvatu prije nego što sve pokušate spojiti. Da biste ga sastavili, počnite tako što ćete polovicu držača staviti na mjesto za pričvršćivanje na poklopcu, a zatim provucite dva vijka M3 od 20 mm kroz montažne rupe kako biste ga učvrstili. Zatim postavite drugu polovicu držača na mjesto i gurnite ga u dva vijka. Zatim provucite preostala tri vijka M3 od 20 mm kroz obje polovice držača. Malim odvijačem gurnite višak žica u držač dok se potpuno ne zatvori. Na kraju navijte matice na vijke i pritegnite ih dok montaža ne završi!

Korak 10: Uživajte u korištenju svoje nove kreacije

Prilikom korištenja ovog uređaja obavezno slijedite odgovarajuće smjernice za zaštitu od UV zraka i nikada ga ne ostavljajte bez nadzora dok je uključen jer se otpornici žarulje mogu jako zagrijati. S obzirom na to, uživajte u korištenju i nadam se da ću dobiti mnogo korisnih povratnih informacija o svom dizajnu!

Drugoplasirani na prvom takmičenju autora