Dispositiu d'esterilització ultraviolada de bricolatge (UVClean): 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Introducció

Hola a tots i benvinguts al meu primer instructiu! En aquesta guia pas a pas, aprendreu a crear el vostre propi dispositiu d’esterilització ultraviolada que es pugui utilitzar com a vareta o com a cambra d’esterilització automàtica. El dispositiu, anomenat UVClean, utilitza una bombeta UVC especial que pot esterilitzar superfícies no poroses en qüestió de minuts.

Les funcions inclouen:

-Disseny robust i ergonòmic

- Bombeta UVC de 253,7 nm de 3,5W genuïna

-Pantalla OLED bicolor

-Interfície protegida per codi d'accés

-Sistema de menú complet

-Mode de mà continu i mode de temporitzador automàtic

EDICIONS IMPORTANTS: no sabia que això explotaria tant, però gràcies a tots els que heu fet una ullada. Tinc algunes actualitzacions importants per dir basades en alguna cosa que he estat veient als comentaris.

1) Construïu aquest dispositiu sota el vostre propi risc, molta gent té moltes coses a dir sobre seguretat UV, i sens dubte no sóc un expert. Intentaré respondre algunes preguntes al respecte, però al final del dia hauríeu de fer una bona investigació sobre les precaucions de seguretat necessàries per a l’exposició als raigs UV abans de decidir construir aquest dispositiu.

2) De fet, aquest dispositiu és un desinfectant, no un esterilitzador. La higienització és el procés d’eliminació de la majoria d’organismes d’una superfície del 99,9%, mentre que l’esterilització és el procés d’eliminació de TOTS els organismes d’una superfície. Aquest dispositiu no és mèdic i no s’ha de percebre com a tal.

3) Encara no s'ha demostrat que aquest dispositiu mata virus i bacteris. Ho provaré aviat, vegeu el punt 4.

4) Aviat provaré l’eficàcia del dispositiu. Per fer-ho, aniré cultivant alguns cultius de bacteris i exposant-los al meu dispositiu durant diferents quantitats de temps. Després observaré el creixement dels bacteris per veure l’eficàcia d’aquest dispositiu per eliminar-los. Segur que publicaré imatges i vídeos d’aquest experiment al meu instagram i en aquest instructiu durant les properes setmanes, així que estigueu atents!

ADVERTÈNCIA: aquest dispositiu emet radiació UVC, nociva per a la pell i els ulls humans. S’han d’utilitzar ulleres de protecció UV adequades i revestiments de pell de cos sencer quan es provi el circuit de la bombeta i quan es faci servir el dispositiu en mode de mà. Aquest dispositiu no s’ha de fer funcionar en presència d’animals o humans no protegits. Com a mesura de seguretat, s’ha d’introduir una contrasenya per armar el dispositiu per evitar que els usuaris no autoritzats encenguin la bombeta.

Tots els diagrames CAD, codi i circuits els vaig crear originalment a la llum de la pandèmia COVID-19. Si algú de vosaltres té algun suggeriment per millorar-lo o si voleu fer modificacions pròpies, feu-ho i feu-m'ho saber. Si decidiu fer-ne una, envieu-me una foto.

Sobre mi:

Em dic Henry Mayne i actualment sóc estudiant d’enginyeria elèctrica de 3r any a la Northeastern University de Boston. El meu company de pis i jo ens agrada fer projectes com aquest i volem transmetre les nostres idees, així que si us plau, consulteu el nostre Instagram per veure alguns dels nostres altres projectes i coses que hem estat fent. Si voleu conèixer la meva història professional, consulteu la meva pàgina de LinkedIn.

Subministraments

Eines necessàries:

-Impressora 3D

-Taller làser o serra

-Multímetre

-Soldador

-Metxa de soldadura o xuclador de soldadura

-Pistola de cola calenta

-Pistola lleugera o d’aire calent

-Ulleres làser UV

-Guants pesats

-Ajudar les mans

-Clau Allen

-Tornavís

-Tisores

-Girall exacte-o

-Alicates

-Distripadors de cables

Materials generals:

-Filament PLA (qualsevol color)

-Cinta d'alumini

-Cinta elèctrica

-Soldadura de nucli de rosina

-Cola calenta

-Super cola

-8x cargols M3 de 20 mm

-18x cargols M3 de 10 mm

-Nous M3 de 26x

-Fil de coure encallat

-Tubs retractilats de calor

-2mm de gruix acrílic transparent

Components electrònics (han de ser aquestes peces exactes perquè funcionin, us proporcionaré enllaços):

-Bombeta GTL-3 UVC

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

-Conector de bombeta muntable E17 (és molt important que obtingueu aquest sòcol EXACT, de manera que s'adapti a la impressió)

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

-Font d'alimentació (és molt important que obtingueu aquesta font d'alimentació EXACT, en cas contrari tindreu problemes)

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

-Placa convertidor Boost (és molt important que obtingueu aquesta placa EXACT, en cas contrari tindreu problemes)

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

-MOSFET Tauler d'interruptors d'alta potència

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

-Resistències 3x 150 ohm 5W

Els vaig aconseguir a la meva botiga d’electrònica local, però potser en trobareu en línia

-Arduino nano

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

-Mòdul de codificador rotatiu

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

-Interruptor

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

-Pantalla OLED

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

Jack de canó de 2,1 mm

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

-Pic petit brunzidor piezoelèctric

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

Pas 1: imprimeix 3D les peces

El primer pas és bastant senzill: utilitzeu els fitxers.stl proporcionats i una impressora 3D amb una mida de llit adequada per imprimir les 10 peces personalitzades (necessitareu 2 panells de finestra i 2 plaques de protecció). Assegureu-vos d’anivellar el llit d’impressió i netejar-lo amb alcohol isopropílic abans de cada impressió, especialment per als grans panells de coberta. Us recomano imprimir una peça a la vegada, perquè si la vostra impressora és semblant a la meva, pot ser propensa a fallar. Establiu una estona el cap de setmana per imprimir totes les peces, ja que trigaran moltes hores a completar-se. Per últim, assegureu-vos de controlar constantment la vostra impressora 3D, ja que si es deixa sense vigilància és un perill d'incendi.

Pas 2: laminar el sudari amb cinta d’alumini

Feu servir un rotllo de cinta d’alumini, tisores i un ganivet exact-o per laminar l’interior de la placa frontal, la placa posterior, la columna vertebral esquerra i dreta, ambdues plaques de coberta i els dos panells de les finestres. Això ajudarà a canalitzar la llum de la bombeta cap a la zona d’esterilització, i també actuarà com un dissipador de calor massiu per a la bombeta i les resistències. Per fer-ho més fàcil, intenteu cobrir àmplies zones amb trossos de cinta sencera per evitar un tall excessiu. Un cop cobertes les peces, utilitzeu un ganivet exact-o per retallar les vores i els forats.

Pas 3: tallar i instal·lar el Windows acrílic

Utilitzant una serra o un tallador làser si en teniu, tallau uns panells acrílics de la mida adequada que s’adaptin a les depressions rectangulars dels panells de les finestres. A continuació, col·loqueu les peces a les depressions i passeu una mica de cola al llarg de les vores. Si es fa correctament, la súper cola es filtrarà per si sola a les esquerdes i la finestra quedarà ben fixada. Assegureu-vos d’utilitzar només una petita quantitat de cola i no toqueu l’acrílic per evitar-hi empremtes digitals. Un cop aplicada la súper cola, deixeu que les peces s’assequin sobre una superfície plana durant 24 hores. La radiació UVC no travessarà els panells acrílics, però la llum blava visible de la bombeta passarà, donant al dispositiu un efecte d’aspecte fresc.

Pas 4: Munteu el Sudari

Utilitzeu cargols M3 de 3x 20mm, cargols M3 de 16x10mm i femelles M3 de 19x, munteu la coberta recentment laminada i amb finestres. Comenceu fixant les peces de la columna esquerra i dreta juntes amb un cargol de 20 mm al forat central. A continuació, feu lliscar les plaques davantera i posterior al seu lloc i fixeu-les cadascuna amb els dos cargols de 20 mm restants. La placa posterior es pot identificar pels 3 forats que hi ha i s’ha de muntar al costat on anirà l’agafada. Ara, poseu les dues plaques de coberta grans i els panells de les finestres amb els 16 cargols M3 de 10 mm. Estrenyeu tots els parabolts per mantenir-ho tot segur.

Pas 5: instal·leu la bombeta UVC i les resistències d'alta potència

Soldeu les resistències 3x 150 ohm 5W en paral·lel per obtenir una resistència equivalent a 50 ohms. La raó per utilitzar tres resistències en lloc d’1 és disminuir la potència dissipada a través de cada resistència individual i augmentar la massa tèrmica. Les resistències han de dissipar força energia perquè la bombeta funcioni correctament, si només s’utilitzés una resistència, s’escalfaria molt i esdevindria un perill d’incendi. A continuació, soldeu la resistència equivalent a 50 ohm de sèrie amb el sòcol de la bombeta E17, amb longituds de fil adequades, tal com es veu a la imatge superior. Assegureu el sòcol de la bombeta E17 a l'interior de la coberta mitjançant els dos perns M3 de 10 mm restants i utilitzeu un tros de cinta d'alumini per fixar les resistències directament a sota del sòcol. A continuació, passeu els dos extrems del cable pel forat al centre de la placa posterior. Al final, l’interior del sudari hauria de ser semblant a la imatge superior. Si hi ha confusió en el cablejat de la bombeta i les resistències, consulteu l’esquema del circuit proporcionat.

Pas 6: programa l'Arduino

Pengeu el codi proporcionat al vostre Arduino nano, no dubteu a modificar el meu codi tot el que vulgueu o fins i tot escriviu el vostre des de zero. Em fa il·lusió veure què veuen altres persones. Per poder penjar-lo, primer heu d’instal·lar les biblioteques Adafruit_SSD1306 i Adafruit_GFX al vostre IDE Arduino. La contrasenya per defecte del dispositiu és 3399, si voleu canviar-la, heu de fer-ho en aquest pas. Cerqueu la secció del codi que apareix a la imatge superior i substituïu els quatre números de la contrasenya al vostre gust. Quan estigueu satisfet, premeu el botó de càrrega de l'IDE d'Arduino i espereu fins que digui que s'ha finalitzat la càrrega.

Pas 7: proveu l'electrònica en una tauleta de pa

Utilitzant el diagrama de cablejat proporcionat i l’Arduino programat prèviament, realitzeu totes les connexions correctes en una gran placa. Recordeu que heu de portar ulleres UVC i protecció de la pell de tot el cos quan enceneu la bombeta, la UVC és perjudicial per a la pell i els ulls humans i és extremadament important limitar l’exposició directa a la bombeta. Si tot funciona com s’esperava, podeu passar al següent pas. El cablejat pot ser complicat de vegades i és important que us preneu el vostre temps amb aquest pas per aconseguir que les connexions siguin correctes i entengueu el seu funcionament. (Exempció de responsabilitat: algunes de les parts d'aquesta imatge són les primeres parts del prototip, però el concepte és el mateix)

Pas 8: connecteu i instal·leu l'electrònica al grip

Aquest serà el pas més difícil de tot el projecte. Si no teniu molta experiència en projectes de soldadura i cablejat amb moltes connexions, us suggereixo que practiqueu una mica abans. Assegureu-vos de saber com treure filferros, fer connexions de soldadura fortes, utilitzar tubs termoretràctils i, sobretot, assegureu-vos que podeu mantenir-ho tot organitzat. Ho vaig fer força difícil perquè només tenia un color de filferro, però us suggereixo que sortiu a comprar un munt de colors diferents. Abans d’encendre el soldador, hi ha algunes coses importants a fer. El primer que cal fer és utilitzar unes alicates per doblegar els passadors de la part posterior de la pantalla OLED de manera que siguin paral·lels a la part posterior de la pantalla i apuntin cap a la part inferior. La segona cosa que heu de fer és utilitzar unes alicates per treure les vores sobrants de la placa de codificació rotativa perquè quedi a l’empunyadura. Ara que s'han completat aquests importants passos, engegueu el soldador i obteniu una mica de metxa de soldadura o una ventosa. Mitjançant aquestes eines, traieu tots els pins de la placa del codificador rotatiu i de la nano Arduino. A continuació, utilitzeu filferro varat i tubs termoretràctils per connectar cables llargs al brunzidor, a la pantalla i al codificador. Un cop fet això, utilitzeu una pistola de cola calenta per fixar la pantalla i el brunzidor al seu lloc i enrosqueu el codificador al seu lloc. Ara, fent servir un parell de mans ajudants, retalleu els cables al llarg i soldeu-los al nano un per un, assegurant-vos de comprovar els punts de connexió i aïllar-ho tot bé amb tubs termoretràctils i cinta elèctrica. És extremadament important que tot el cablejat sigui el més curt possible, en cas contrari, no hi haurà prou espai a l’empunyadura perquè tot s’adapti. A continuació, introduïu el cable a la presa del canó i l’interruptor d’alimentació, assegurant la presa amb una gran quantitat de cola calenta. Per a la part final, heu de començar ajustant el convertidor d’augment. Per fer-ho, connecteu els terminals VIN del convertidor d’augment fins a una font d’energia de 5V i utilitzeu un multímetre per llegir la tensió als terminals VOUT. Gireu el petit potenciòmetre blau amb un tornavís fins que el voltatge a VOUT es llegeixi en 25V. A continuació, introduïu el convertidor d’augment sintonitzat, el commutador MOSFET i el conjunt de la bombeta a la resta del circuit, fent ús dels terminals de cargol de la placa MOSFET. Com a mesura final, tapeu completament el convertidor d’augment i la placa MOSFET en cinta elèctrica per evitar curtmetratges.

Pas 9: completeu l'assemblea final

Abans de segellar-ho tot definitivament, feu una prova de l'electrònica i assegureu-vos que no hi hagi pantalons curts abans de connectar-lo. Si tot funciona com s'esperava, poseu l'Arduino, el convertidor boost i la placa MOSFET a la base de la grip la presa de corrent. Intenteu ficar l'excés de fil en espais oberts de la grip abans d'intentar ajuntar-ho tot. Per muntar-lo, comenceu posant la meitat de la subjecció al punt de muntatge de la coberta i poseu dos perns M3 de 20 mm pels forats de muntatge per fixar-lo al seu lloc. A continuació, introduïu l’altra meitat de l’empunyadura i empenyeu-la als dos parabolts. A continuació, poseu els tres cargols M3 de 20 mm restants per les dues meitats de la grip. Feu servir un petit tornavís per empènyer els cables sobrants a l’interior de l’empunyadura fins que es pugui tancar completament. Finalment, enfileu les femelles als parabolts i estrenyeu-les fins que el conjunt estigui complet.

Pas 10: gaudiu de la vostra nova creació

Assegureu-vos de seguir les pautes de seguretat UV adequades quan utilitzeu aquest dispositiu i no el deixeu mai sense vigilància mentre estigui encès, ja que les resistències de les bombetes poden escalfar-se força. Dit això, gaudeix-ne d’utilitzar i espero rebre molts comentaris útils sobre el meu disseny.

Accèssit al primer concurs d'autors