DIY ultrafialové sterilizační zařízení (UVClean): 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Úvod

Ahoj všichni a vítejte u mého úplně prvního instruktážního! V tomto průvodci krok za krokem se naučíte, jak vytvořit vlastní ultrafialové sterilizační zařízení, které lze použít buď jako hůlku, nebo jako automatickou sterilizační komoru. Zařízení, nazývané UVClean, používá speciální UVC žárovku, která dokáže sterilizovat neporézní povrchy během několika minut.

Mezi funkce patří:

-Robustní a ergonomický design

-Originální 253,7nm 3,5W UVC žárovka

-Dvoubarevný OLED displej

-Rozhraní chráněné heslem

-Komplexní systém nabídek

-Nepřetržitý ruční režim a režim automatického časovače

DŮLEŽITÉ ÚPRAVY: Nevěděl jsem, že to tolik vybuchne, ale děkuji všem, kteří se na to podívali! Na základě něčeho, co jsem viděl v komentářích, musím říci několik důležitých aktualizací.

1) Postavte toto zařízení na vlastní nebezpečí, spousta lidí má k bezpečnosti UV záření co říci a já rozhodně nejsem odborník. Pokusím se na to zodpovědět několik otázek, ale na konci dne byste měli udělat dobrý průzkum bezpečnostních opatření, která jsou nutná pro vystavení UV záření, než se rozhodnete postavit toto zařízení.

2) Toto zařízení je ve skutečnosti dezinfekční prostředek, nikoli sterilizátor. Sanitizace je proces odstraňování většiny organismů z povrchu 99,9%, zatímco sterilizace je proces odstraňování VŠECH organismů z povrchu. Toto zařízení není lékařské kvality a nemělo by být tak vnímáno.

3) U tohoto zařízení nebylo dosud prokázáno, že zabíjí viry a bakterie. Brzy to otestuji, viz bod 4.

4) Brzy budu testovat účinnost zařízení. K tomu budu pěstovat některé bakteriální kultury a vystavovat je svému zařízení po různě dlouhou dobu. Poté budu sledovat růst bakterií, abych viděl, jak účinné je toto zařízení při jejich likvidaci. V příštích týdnech určitě zveřejním obrázky a videa z tohoto experimentu na svém instagramu a na tomto pokynu, takže zůstaňte naladěni!

UPOZORNĚNÍ: Toto zařízení vyzařuje UVC záření, které je škodlivé pro lidskou kůži a oči. Při testování obvodu žárovky a při provozu zařízení v ručním režimu je nutné používat vhodné ochranné brýle proti UV záření a celotělové pokrývky. Toto zařízení nesmí být provozováno v přítomnosti žádných zvířat nebo nechráněných lidí. Jako bezpečnostní opatření musí být pro aktivaci zařízení zadán přístupový kód, aby se zabránilo neoprávněným uživatelům v zapnutí žárovky.

Všechny CAD, kódové a schémata zapojení jsem původně vytvořil ve světle pandemie COVID-19. Pokud někdo z vás má nějaké návrhy, jak to zlepšit, nebo pokud chcete provést nějaké vlastní úpravy, učiňte tak a dejte mi o tom vědět! Pokud se rozhodnete pro výrobu, pošlete mi prosím jeho obrázek!

O mně:

Jmenuji se Henry Mayne a v současné době jsem studentem 3. ročníku elektrotechniky na Northeastern University v Bostonu. Spolu s mým spolubydlícím nás baví vytvářet projekty, jako je tento, a chceme své nápady předat dál. Podívejte se proto na náš Instagram a podívejte se na některé naše další projekty a věci, na kterých jsme pracovali. Pokud se chcete dozvědět o mé kariéře, podívejte se na moji stránku na LinkedIn.

Zásoby

Potřebné nástroje:

-3D tiskárna

-Laserová řezačka nebo pila

-Multimetr

-Páječka

-Pájecí knot nebo pájka

-Horká lepicí pistole

-Zapalovač nebo horkovzdušná pistole

-UV laserové brýle

-Těžké rukavice

-Pomocné ruce

-Allenův klíč

-Šroubovák

-Nůžky

-Přesný nůž

-Kleště

-Odstraňovače drátů

Obecné materiály:

-PLA filament (libovolná barva)

-Hliníková páska

-Elektrická páska

-Rosinová jádrová pájka

-Horké lepidlo

-Super lepidlo

-8x šrouby M3 20 mm

-18x šrouby M3 10 mm

-26x matice M3

-Značený měděný drát

-Tepelně smršťovací hadice

-2 mm silný čirý akryl

Elektronické součástky (Musí fungovat přesně tyto díly, poskytnu odkazy):

-GTL-3 UVC žárovka

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

-E17 montážní objímka žárovky (je velmi důležité, abyste dostali tuto PŘESNOU objímku, aby se vešla do tisku)

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

-Napájení (je velmi důležité, abyste získali tento PŘESNÝ napájecí zdroj, jinak narazíte na problémy)

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

-Boost konvertorová deska (je velmi důležité, abyste dostali tuto PŘESNOU desku, jinak narazíte na problémy)

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

-MOSFET Rozvaděč s vysokým výkonem

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

-3x 150 ohm 5W odpory

Dostal jsem je v místním obchodě s elektronikou, ale možná nějaké najdete na internetu

-Arduino nano

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

-Modul rotačního kodéru

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

-Přepnout spínač

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

-OLED obrazovka

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

-2,1 mm sudový zvedák

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

-Malý piezo bzučák

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

Krok 1: 3D tisk kusů

První krok je celkem jednoduchý. Pomocí dodaných souborů.stl a 3D tiskárny s vhodnou velikostí lůžka vytiskněte všech 10 vlastních kusů (Budete potřebovat 2 okenní panely a 2 krycí desky). Před každým tiskem vyrovnejte tiskové lože a otřete jej isopropylalkoholem, zejména u velkých krycích panelů. Doporučuji tisknout jeden kus po druhém, protože pokud je vaše tiskárna něco jako moje, může být náchylná k selhání. O víkendu si stanovte čas na vytištění všech kusů, protože dokončení bude trvat mnoho hodin. A konečně nezapomeňte svou 3D tiskárnu neustále sledovat, protože pokud ji necháte bez dozoru, může dojít k požáru.

Krok 2: Laminujte kryt hliníkovou páskou

Pomocí role hliníkové pásky, nůžek a přesného nože zalaminujte vnitřek přední desky, zadní desky, levé a pravé páteře, oba krycí plechy a oba okenní panely. To pomůže směrovat světlo z žárovky směrem ke sterilizační oblasti a zároveň bude působit jako masivní chladič žárovky a rezistorů. Aby to bylo jednodušší, zkuste nejprve pokrýt velké plochy celými kousky pásky, abyste se vyhnuli přílišnému stříhání. Jakmile jsou kousky zakryty, ořízněte hrany a otvory přesným nožem.

Krok 3: Vyjmutí a instalace akrylových oken

Pomocí pily nebo laserové řezačky, pokud ji máte, nařízněte akrylové tabule přiměřené velikosti, které se vejdou do obdélníkových prohlubní na okenních panelech. Poté umístěte kousky do prohlubní a podél okrajů naneste super lepidlo. Pokud je to provedeno správně, super lepidlo pronikne do trhlin úplně samo a okno bude pevně zajištěno. Ujistěte se, že používáte pouze malé množství lepidla a nedotýkejte se akrylu, aby se na něj nedostaly otisky prstů lepidla. Jakmile nanesete super lepidlo, nechte dílky 24 hodin schnout na rovném povrchu. UVC záření neprojde akrylovými panely, ale viditelné modré světlo z žárovky projde, což dodá zařízení chladný vzhled.

Krok 4: Sestavte kryt

Pomocí 3 x 20 mm šroubů M3, 16 x 10 mm šroubů M3 a 19 x matic M3 sestavte nově laminovaný a okenní kryt. Začněte tím, že připevníte levou a pravou část páteře k jednomu 20 mm šroubu ve středním otvoru. Poté zasuňte přední a zadní desku na místo a zajistěte je každou zbývajícími dvěma 20 mm šrouby. Zadní desku lze identifikovat podle 3 otvorů na ní a měla by být namontována na straně, kde bude úchop směřovat. Nyní připevněte dvě velké krycí desky a okenní panely pomocí 16 šroubů M3 10 mm. Utáhněte všechny šrouby, aby bylo vše v bezpečí.

Krok 5: Nainstalujte žárovku UVC a vysoce výkonné rezistory

Pájejte paralelně odpory 3x 150 ohmů 5W, abyste získali ekvivalentní odpor 50 ohmů. Důvodem použití tří rezistorů místo 1 je snížení výkonu rozptýleného každým jednotlivým rezistorem a zvýšení tepelné hmoty. Aby žárovka správně fungovala, musí odpory rozptýlit docela dost energie, pokud by byl použit jen jeden odpor, extrémně by se zahřál a stalo by se nebezpečím požáru. Dále pájejte ekvivalentní odpor 50 ohmů v sérii s paticí žárovky E17, se správnou délkou drátu, jak je vidět na obrázku výše. Upevněte objímku žárovky E17 na vnitřní stranu pláště pomocí zbývajících dvou šroubů M3 10 mm a pomocí kusu hliníkové pásky zajistěte odpory přímo pod objímkou. Poté protáhněte dva konce drátu otvorem ve středu zadní desky. Nakonec by vnitřek pláště měl vypadat jako na obrázku výše. Pokud dojde k nejasnostem v zapojení žárovky a odporů, nahlédněte do dodaného schématu zapojení.

Krok 6: Naprogramujte Arduino

Nahrajte dodaný kód do svého Arduino nano, neváhejte a upravte můj kód, co chcete, nebo dokonce napište svůj vlastní od základů. Jsem nadšený, když vidím, s čím přicházejí další lidé. Abyste mohli nahrávat, musíte nejprve nainstalovat knihovny Adafruit_SSD1306 a Adafruit_GFX do vašeho Arduino IDE. Výchozí přístupový kód pro zařízení je 3399, pokud chcete změnit přístupový kód, musíte to udělat v tomto kroku. Najděte část v kódu zobrazeném na obrázku výše a nahraďte čtyři čísla přístupového kódu podle svých představ. Jakmile budete spokojeni, stiskněte tlačítko pro nahrání v Arduino IDE a počkejte, až se zobrazí hlášení o dokončení nahrávání.

Krok 7: Otestujte elektroniku na prkénku

Pomocí dodaného schématu zapojení a dříve naprogramovaného Arduina proveďte všechna správná připojení na velké desce. Při zapínání žárovky nezapomeňte používat brýle UVC a ochranu pokožky celého těla, UVC je škodlivé pro lidskou pokožku a oči a je nesmírně důležité omezit přímé vystavení žárovce. Pokud vše funguje podle očekávání, můžete přejít k dalšímu kroku. Zapojení může být někdy složité a je důležité, abyste si s tímto krokem udělali čas, abyste správně navázali spojení a pochopili, jak fungují. (Prohlášení: Některé části na tomto obrázku jsou rané prototypy, ale koncept je stejný)

Krok 8: Zapojte a nainstalujte elektroniku do rukojeti

Bude to nejnáročnější krok v celém projektu. Pokud nemáte mnoho zkušeností s projekty pájení a zapojení se spoustou připojení, navrhuji, abyste si před tím trochu zacvičili. Ujistěte se, že víte, jak odizolovat dráty, vytvořit silné pájené spoje, používat smršťovací bužírky a hlavně zajistit, aby vše bylo organizované. Udělal jsem to docela těžké pro sebe, protože jsem měl jen jednu barvu drátu, ale opravdu doporučuji, abyste šli ven a koupili spoustu různých barev. Než páječku vůbec zapnete, musíte udělat pár důležitých věcí. První věcí, kterou musíte udělat, je ohnout kolíky na zadní straně obrazovky OLED tak, aby byly rovnoběžné se zadní částí obrazovky a směřovaly dolů. Druhá věc, kterou musíte udělat, je použít kleště k odtržení přebytečných okrajů desky rotačního kodéru tak, aby zapadla do rukojeti. Nyní, když jsou tyto důležité kroky dokončeny, zapněte páječku a získejte pájecí knot nebo pájku. Pomocí těchto nástrojů odstraňte všechny piny z desky rotačního kodéru i Arduino nano. Dále použijte lanko a smršťovací bužírku k připevnění dlouhých vodičů k bzučáku, obrazovce a kodéru. Poté, co je to hotové, použijte horkou lepicí pistoli k zajištění obrazovky a bzučáku na místě a zašroubujte kodér na místo. Nyní pomocí pár pomocných rukou ořízněte dráty na délku a pájejte je jeden po druhém k nano. Ujistěte se, že jste dvakrát zkontrolovali své spojovací body a vše dobře izolovali pomocí smršťovací bužírky a elektrické pásky. Je nesmírně důležité, aby všechny vaše kabely byly co nejkratší, jinak nebude v rukojeti dostatek místa, aby se vše vešlo. Dále zapojte kabel do válcového konektoru a vypínače a zajistěte konektor velkým množstvím horkého lepidla. Pro závěrečnou část musíte začít vyladěním boost převodníku. Chcete -li to provést, připojte svorky VIN zesilovače ke zdroji napájení 5 V a pomocí multimetru odečtěte napětí na svorkách VOUT. Otáčejte malým modrým potenciometrem šroubovákem, dokud napětí na VOUT nedosáhne 25V. Dále zapojte vyladěný zesilovač, přepínač MOSFET a sestavu žárovky do zbytku obvodu pomocí šroubových svorek na desce MOSFET. Jako poslední opatření zcela zakryjte převodník zesilovače a desku MOSFET elektrickou páskou, abyste zabránili zkratům.

Krok 9: Dokončete závěrečné shromáždění

Než vše definitivně zapečetíte, proveďte test elektroniky a ujistěte se, že před připojením nejsou žádné zkraty. Pokud vše funguje podle očekávání, zastrčte Arduino, posilovač převodu a desku MOSFET do základny držadla poblíž napájecí konektor. Než se pokusíte dát vše dohromady, zkuste zastrčit přebytečný drát do otevřených prostor v rukojeti. Chcete -li jej sestavit, začněte nasazením jedné poloviny držadla na montážní bod na plášti a dvěma montážními šrouby 20 mm M3 jej zajistěte na místě. Poté dejte druhou polovinu rukojeti na místo a zatlačte ji do dvou šroubů. Poté protáhněte zbývající tři šrouby M3 o průměru 20 mm oběma polovinami rukojeti. Pomocí malého šroubováku zatlačte přebytečné dráty dovnitř rukojeti, dokud se úplně nezavře. Nakonec našroubujte matice na šrouby a utáhněte je, dokud nebude montáž kompletní!

Krok 10: Užijte si používání svého nového stvoření

Při používání tohoto zařízení dodržujte správné bezpečnostní pokyny pro UV záření a nikdy jej nenechávejte bez dozoru, když je zapnutý, protože odpory žárovek se mohou docela zahřát. Když to bylo řečeno, užijte si to a doufám, že získám spoustu užitečné zpětné vazby na můj design!

Runner Up in the First Time Author Contest