Poor Man's Centrifuge en Lazy Suzan - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Inleiding + Wiskunde en ontwerp

Centrifuge

Centrifuges worden gebruikt om materialen te scheiden op dichtheid. Hoe groter het verschil in dichtheid tussen materialen, hoe gemakkelijker ze te scheiden zijn. Dus in emulsies zoals melk kan een centrifuge een deel van de vettere room naar boven scheiden, terwijl de magere melk naar de bodem gaat. Sigma aldrich heeft een goed artikel over de fysica van centrifugescheiding en over wat mogelijk is om te scheiden bij verschillende centrifugatiesnelheden.

De centrifuge die ik heb gemaakt, moet binnen de lage snelheidscategorie vallen die ze specificeren (2, 000 - 6, 000 RPM). Als u bij deze snelheden een suspensie van eukaryote cellen in oplossing had, zou u ze mogelijk tot pellets kunnen vormen (zoals in, ze van de oplossing scheiden). Ook suspensies van bijvoorbeeld meel of vuildeeltjes kunnen bij deze snelheden worden afgescheiden.

Luie Suzan

Een gemotoriseerde luie suzan is een langzaam roterend platform dat meestal wordt gebruikt voor videografie. Je kunt er bijvoorbeeld een standbeeld of voedsel op plaatsen en een vloeiende video van alle kanten van het object krijgen. Omwentelingssnelheid is idealiter < 1 omwenteling per seconde.

Motorsnelheid, kracht en toerental

In een productbeschrijving van een elektromotor zie je meestal twee dingen: de spanning en het toerental. U kunt waarschijnlijk veilig spanningen gebruiken van + of - 50% van de gespecificeerde spanning. In theorie betekenen hogere spanningen meer kracht achter de motor en een hoger toerental. Maar laten we zeggen dat je een motor hebt met een standaard toerental van 1000 omwentelingen per minuut. Hoe kun je met deze motor iets sneller of langzamer laten draaien dan 1000 RPM? Met versnellingen.

Het schakelen op een fiets werkt op dezelfde manier als wat je hier moet doen. Als je een tandwiel met 20 tanden hebt bevestigd aan de 1000 RPM motor. Dan draait een tandwiel met 5 tanden in contact met het 20 tands tandwiel met 4000 RPM. De relatie is: doeltoerental = (motortoerental)*(tanden op motortandwiel)/(tanden op draaiend tandwiel). Ter informatie: het aantal tanden op het tandwiel moet recht evenredig zijn met de straal van de tandwielen, dus in plaats daarvan kan de straal worden gebruikt. Dus in dit voorbeeld is het tandwiel met 5 tanden het draaiende tandwiel waaraan het centrifugeplatform en de buizen zijn bevestigd.

Maar dat is in theorie, in werkelijkheid zal het draaiende tandwiel met een lagere snelheid draaien dan verwacht. Dit komt omdat er meer wrijving zal zijn, vooral als u gewicht toevoegt aan het tandwiel met 5 tanden.

In plaats van tandwielen kun je elastiekjes gebruiken, dat is wat ik gebruik voor mijn luie suzan. En de wiskunde werkt op dezelfde manier, in termen van omtrek of straal in plaats van tanden.

Stap 1: Materialen

Algemene lijst:

1. Lege containers zoals de ovaltine en havermoutcontainers die ik gebruikte. Soepblikken zouden ook kunnen werken.
2. Motoren. Nominaal 12V of hoger voor de centrifuge. Rond de 3-6V voor de luie suzan.
3. Heet lijmpistool
4. Ducttape - optioneel
5. Super Glue - optioneel - draag handschoenen bij gebruik
6. Draden, tandwielen, rubberen band, roterend platform, batterijen, enz. - Ik zal in de volgende stappen in meer detail bespreken:

De motoren die ik gebruikte zijn gewone, 2-draads, elektromotoren, geen stappenmotoren. Ik kreeg er een (nominaal 12V en 1200 RPM) van een Canon-printer die niet meer werkte, en een andere (mogelijk 3V, <300 RPM waarschijnlijk) van een dvd-speler die niet meer werkte. Als je geen motoren bij de hand hebt, zijn er tonnen op eBay en andere sites voor <10 dollar die zouden moeten werken.

De tandwielen en assen die ik heb komen uit een "RC Snap Rover kit" die ik uit elkaar heb gehaald. In werkelijkheid heb je alleen een wiel nodig dat vrij op een as kan draaien en een manier om het sneller of langzamer te laten draaien dan de motor, afhankelijk van wat je wilt dat je eindproduct is.

Stap 2: Centrifugeren

Ovaltine containers hebben een metalen bodem. Om een gat te vormen waar de bovenkant van de motor doorheen kan, raad ik aan een hamer en spijker te gebruiken en in een cirkel rond te gaan, langzaam materiaal uit te ponsen. Het gebruik van een boormachine of een dremel zou ook werken. Zorg ervoor dat de motorkop past en loodrecht op de basis van het blik staat, en breng vervolgens hete lijm aan op het gebied rond de motorkop en plaats deze op zijn plaats. Ik gebruikte tape om de motor te ondersteunen terwijl de lijm hard werd. Ik raad aan om lange draden aan de motor te bevestigen voordat u deze aan de container lijmt. Ik heb gewoon de gestripte draaduiteinden om de motordraden gewikkeld.

Zodra de lijm is uitgehard, kunt u twee gaten uit de zijkant van de container steken en de draden erdoor trekken. Ik heb de batterij buiten de container, zodat ik de draden handmatig naar de batterij kan aanraken om de centrifuge aan te zetten. Idealiter zou een schakelaar worden gebruikt, maar die heb ik niet.

Ik heb toen een groot tandwiel supergelijmd op de motorkop. Ik heb schuurpapier gebruikt om het tandwieloppervlak op te ruwen voordat ik lijm aanbracht, wat in theorie de hechtsterkte zou moeten vergroten. Ik markeerde een gebied op de ovale basis waar het volgende tandwiel zou moeten gaan (zoals in, een punt waar de tanden voor de twee tandwielen in elkaar grijpen) en prikte een gat op die locatie met een spijker. Toen plaatste ik een as iets door dit gat en plakte het op zijn plaats. Dit is het meest zichtbaar in afbeelding 2 voor deze stap.

Op het draaiende tandwiel is een dikke papieren schijf supergelijmd. Ik heb de schijf uit de achterkant van een notebook gesneden. De schijf, die van papier is, zou beter moeten hechten dan plastic, maar is sterk genoeg om de snelheid van de motor aan te kunnen. Een gat moet in het midden van de papieren schijf worden geplaatst, in lijn met het gat in het tandwiel. Op deze manier zal de as, wanneer het draaiende tandwiel op de as wordt geplaatst, eindigen op een punt boven het papierplatform. Vervolgens plaatste ik een druppel hete lijm, zichtbaar in de kopafbeelding op de eerste pagina, op de bovenkant van de as. Die zal uitharden boven het platform, en ervoor zorgen dat het niet van de as omhoog vliegt.

Het mp4-bestand is een video van het draaien van mijn centrifuge. Mogelijk moet u het downloaden om het te kunnen bekijken, het bestand is niet zo groot. De buizen die ik gebruik zijn van plastic en er zit melk in. Ik heb ze afgedekt met plasticfolie. Ik zou het gebruik van glazen buizen niet aanraden, aangezien er een risico bestaat dat ze tijdens het draaien van de schijf vliegen. De buizen worden eenvoudig op de schijf geplakt. Ik gebruik een 9V-batterij in de video, die minder spanning heeft dan waarvoor de motor geschikt is. Om de spanningsniveaus te verhogen, kunt u batterijen in serie aansluiten.

Stap 3: Luie Suzan

Voor de Lazy Suzan werkt het tandwiel in de afbeelding niet echt als een tandwiel, het kan gewoon rond de as draaien. Het wiel dat aan het tandwiel is bevestigd, biedt mij een basis om er een bord op te plaatsen en vervolgens een item op de plaat.

Afbeelding 2 toont de as die door de bodem van de havermoutcontainer is gezonken en vervolgens op zijn plaats is gelijmd. De motor is gepositioneerd en heet gelijmd op een locatie die ervoor zorgt dat de rubberen band strak staat wanneer deze tussen het tandwiel en de motor wordt getrokken (afbeelding 1). Als je gewoon een wiel hebt dat op een as draait, kan de rubberen band direct om het wiel worden gespannen. Houd er rekening mee dat als het wiel groot is, het met een veel lager toerental draait dan de motor.

Ik moet dit eigenlijk op 6 volt laten lopen. Dat zijn 4 batterijen van 1,5 V in serie. Afbeelding 3 voor deze stap laat zien hoe ik aanbeveel batterijen in serie aan te sluiten (als je alleen 1,5V-batterijen hebt). In feite een strook aluminiumfolie die meerdere keren op zichzelf is gevouwen en op ducttape is geplaatst. De tape bevestigt vervolgens het aluminium in contact met de + en - batterij-uiteinden en bevestigt de batterijen aan elkaar. Dus als de dingen zijn ingesteld zoals in afbeelding vier, vouw je het losse uiteinde van de tape op de batterijen en sluit je het aan elkaar. Zorg ervoor dat de aluminiumfolie minimaal 10 keer is opgevouwen, anders wordt het een behoorlijke hoeveelheid.

Ik had de motor ook kunnen laten draaien met een 9V plus een weerstand, maar ik wilde dat het eenvoudig was. Weet gewoon dat er verschillende manieren zijn om optimale spanningen of stromen te bereiken.