DIY ultraviolet sterilisatieapparaat (UVClean) - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Invoering

Hallo allemaal en welkom bij mijn allereerste instructable! In deze stapsgewijze handleiding leert u hoe u uw eigen ultraviolet-sterilisatieapparaat kunt maken dat kan worden gebruikt als een staafje of als een automatische sterilisatiekamer. Het apparaat, de UVClean genaamd, maakt gebruik van een speciale UVC-lamp die niet-poreuze oppervlakken binnen enkele minuten kan steriliseren.

Kenmerken omvatten:

- Stevig en ergonomisch ontwerp

-Echte 253.7nm 3.5W UVC-lamp

-Tweekleurig OLED-display

-Beveiligde interface met toegangscode

-Uitgebreid menusysteem

-Continue handheld-modus en automatische timer-modus

BELANGRIJKE EDITS: Ik wist niet dat dit zo zou opblazen, maar bedankt aan iedereen die een kijkje heeft genomen! Ik heb een paar belangrijke updates te zeggen op basis van iets dat ik in de reacties heb gezien.

1) Bouw dit apparaat op eigen risico, veel mensen hebben veel te zeggen over UV-veiligheid en ik ben zeker geen expert. Ik zal proberen er wat vragen over te beantwoorden, maar aan het eind van de dag moet je goed onderzoek doen naar de veiligheidsmaatregelen die nodig zijn voor UV-blootstelling voordat je besluit dit apparaat te bouwen.

2) Dit apparaat is in feite een ontsmettingsmiddel, geen sterilisator. Ontsmetten is het proces waarbij de meeste organismen voor 99,9% van een oppervlak worden verwijderd, terwijl steriliseren het proces is waarbij ALLE organismen van een oppervlak worden verwijderd. Dit apparaat is niet van medische kwaliteit en mag niet als zodanig worden beschouwd.

3) Van dit apparaat is nog niet bewezen dat het virussen en bacteriën doodt. Ik ga het binnenkort testen, zie punt 4.

4) Ik zal binnenkort de effectiviteit van het apparaat testen. Om dit te doen, zal ik een aantal bacterieculturen kweken en deze gedurende verschillende tijd aan mijn apparaat blootstellen. Ik zal dan de groei van de bacteriën observeren om te zien hoe effectief dit apparaat is om ze te elimineren. Ik zal de komende weken zeker foto's en video's van dit experiment op mijn instagram en op deze instructable plaatsen, dus houd ons in de gaten!

WAARSCHUWING: Dit apparaat zendt UVC-straling uit, die schadelijk is voor de menselijke huid en ogen. Bij het testen van het lampcircuit en bij gebruik van het apparaat in de handmodus moet een geschikte UV-beschermende bril en volledige lichaamsbedekking worden gebruikt. Dit apparaat mag niet worden gebruikt in de aanwezigheid van dieren of onbeschermde mensen. Als veiligheidsmaatregel moet een toegangscode worden ingevoerd om het apparaat in te schakelen, zodat onbevoegde gebruikers de lamp niet kunnen inschakelen.

Alle CAD-, code- en schakelschema's zijn oorspronkelijk door mij gemaakt in het licht van de COVID-19-pandemie. Als iemand van jullie suggesties heeft om het beter te maken, of als je zelf wijzigingen wilt aanbrengen, doe dat dan en laat me er alles over weten! Als je besluit er een te maken, stuur me dan een foto ervan!

Over mij:

Mijn naam is Henry Mayne en ik ben momenteel een 3e jaars student elektrotechniek aan de Northeastern University in Boston. Mijn kamergenoot en ik maken graag projecten zoals deze en willen onze ideeën doorgeven, dus neem een kijkje op onze Instagram om enkele van onze andere projecten en dingen die we hebben gedaan te zien. Als je meer wilt weten over mijn loopbaangeschiedenis, kijk dan op mijn LinkedIn-pagina.

Benodigdheden

Benodigde gereedschappen:

-3D-printer

-Lasersnijder of zaag

-Multimeter

-Soldeerbout

-Soldeer lont of soldeer sucker

-Heet lijmpistool

-Aansteker of heteluchtpistool

-UV-laserbril

-Zware handschoenen

-Helpende handen

-Inbussleutel

-Schroevendraaier

-Schaar

-Exact-o mes

-Tang

-Draadstrippers

Algemene materialen:

-PLA-filament (elke kleur)

-Aluminium tape

-Elektrische tape

-Hars kern soldeer

-Hete lijm

-Superlijm

-8x 20mm M3 bouten

-18x 10 mm M3-bouten

-26x M3 moeren

-Gestrande koperdraad

-Krimpkous

-2 mm dik helder acryl

Elektronische componenten (moeten deze exacte stukken zijn om te werken, ik zal links geven):

-GTL-3 UVC-lamp

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

-E17 monteerbare lampfitting (het is erg belangrijk dat u deze EXACTE fitting krijgt, zodat deze in de print past)

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

- Voeding (het is erg belangrijk dat je deze EXACTE voeding krijgt, anders loop je tegen problemen aan)

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

-Boost converter board (het is erg belangrijk dat je dit EXACT board krijgt, anders loop je tegen problemen aan)

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

-MOSFET High power schakelbord

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

-3x 150 ohm 5W weerstanden

Ik heb deze bij mijn plaatselijke elektronicawinkel, maar misschien kun je er online vinden

-Arduino nano

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

- Roterende encodermodule

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

-tuimelschakelaar

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

-OLED-scherm

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

-2,1 mm vataansluiting

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

-Kleine piëzo-zoemer

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

Stap 1: 3D print de stukken

De eerste stap is vrij eenvoudig, gebruik de meegeleverde.stl-bestanden en een 3D-printer met een geschikt bedformaat om alle 10 aangepaste stukken af te drukken (u hebt 2 raampanelen en 2 shroudplaten nodig). Zorg ervoor dat je je printbed waterpas maakt en veeg het vóór elke print af met isopropylalcohol, vooral voor de grote shroud-panelen. Ik raad aan om stuk voor stuk af te drukken, want als uw printer zoiets als de mijne is, kan deze defect raken. Trek in het weekend wat tijd uit om alle stukjes uit te printen, want het zal vele uren in beslag nemen. Zorg er ten slotte voor dat u uw 3D-printer constant in de gaten houdt, aangezien deze brandgevaarlijk is als deze onbeheerd wordt achtergelaten.

Stap 2: Lamineer de lijkwade met aluminiumtape

Gebruik een rol aluminiumtape, een schaar en een exact-o-mes om de binnenkant van de voorplaat, achterplaat, linker- en rechterrug, beide lijkwadeplaten en beide raampanelen te lamineren. Dit helpt het licht van de lamp naar het sterilisatiegebied te kanaliseren en fungeert als een enorm koellichaam voor de lamp en weerstanden. Om dit gemakkelijker te maken, probeert u eerst grote gebieden te bedekken met hele stukken tape om te veel snijden te voorkomen. Zodra de stukken bedekt zijn, gebruikt u een exact-o-mes om de randen en de gaten bij te snijden.

Stap 3: Knip en installeer de acrylramen

Gebruik een zaag of lasersnijder als je die hebt, snijd een aantal acrylruiten van de juiste maat die in de rechthoekige holtes op de raampanelen passen. Plaats vervolgens de stukjes in de holtes en laat wat superlijm langs de randen lopen. Als het goed wordt gedaan, zal de superlijm vanzelf in de scheuren sijpelen en zal het raam stevig worden vastgezet. Zorg ervoor dat u slechts een kleine hoeveelheid lijm gebruikt en raak het acryl niet aan om te voorkomen dat er lijmvingerafdrukken op komen. Nadat u de superlijm hebt aangebracht, laat u de stukken 24 uur drogen op een vlakke ondergrond. De UVC-straling gaat niet door de acrylpanelen, maar het zichtbare blauwe licht van de lamp gaat er wel doorheen, waardoor het apparaat een cool ogend effect krijgt.

Stap 4: Monteer de lijkwade

Gebruik 3x 20 mm M3-bouten, 16x 10 mm M3-bouten en 19x M3-moeren om de nieuw gelamineerde en van een venster voorziene mantel te monteren. Begin met het bevestigen van de linker- en rechterrugstukken aan elkaar met een 20 mm bout in het middelste gat. Schuif vervolgens de voor- en achterplaten op hun plaats en zet ze elk vast met de resterende twee 20 mm bouten. De achterplaat is te herkennen aan de 3 gaten erop en moet worden gemonteerd aan de kant waar de greep komt. Bevestig nu de twee grote shroudplaten en raampanelen met behulp van de 16 10 mm M3-bouten. Draai alle bouten vast om alles veilig te houden.

Stap 5: installeer de UVC-lamp en hoogvermogenweerstanden

Soldeer de 3x 150 ohm 5W weerstanden parallel om een equivalente weerstand van 50 ohm te krijgen. De reden voor het gebruik van drie weerstanden in plaats van 1 is om het door elke afzonderlijke weerstand gedissipeerde vermogen te verminderen en de thermische massa te vergroten. De weerstanden moeten behoorlijk wat vermogen dissiperen om de lamp goed te laten werken, als er maar één weerstand zou worden gebruikt, zou deze extreem heet worden en brandgevaarlijk worden. Soldeer vervolgens de equivalente weerstand van 50 ohm in serie met de E17-lampfitting, met de juiste draadlengtes zoals te zien in de bovenstaande afbeelding. Bevestig de E17-lampfitting aan de binnenkant van de mantel met behulp van de resterende twee 10 mm M3-bouten en gebruik een stuk aluminiumtape om de weerstanden direct onder de fitting vast te zetten. Leid vervolgens de twee draaduiteinden door het gat in het midden van de achterplaat. Uiteindelijk zou de binnenkant van de lijkwade eruit moeten zien als de afbeelding hierboven. Raadpleeg bij verwarring in de bedrading van de lamp en de weerstanden het meegeleverde schakelschema.

Stap 6: Programmeer de Arduino

Upload de meegeleverde code naar je Arduino nano, voel je vrij om mijn code aan te passen zoals je wilt, of schrijf zelfs je eigen code vanaf het begin. Ik ben benieuwd wat andere mensen bedenken. Om te kunnen uploaden, moet u eerst zowel de Adafruit_SSD1306- als de Adafruit_GFX-bibliotheken op uw Arduino IDE installeren. De standaardtoegangscode voor het apparaat is 3399, als u de toegangscode wilt wijzigen, moet u dit bij deze stap doen. Zoek het gedeelte in de code in de bovenstaande afbeelding en vervang de vier cijfers van de toegangscode naar wens. Als je tevreden bent, druk je op de upload-knop in de Arduino IDE en wacht je tot het klaar is met uploaden.

Stap 7: Test de elektronica op een breadboard

Maak met behulp van het meegeleverde bedradingsschema en de eerder geprogrammeerde Arduino alle juiste verbindingen op een groot breadboard. Denk eraan om een UVC-bril en volledige lichaamsbescherming te dragen wanneer u de lamp aanzet, UVC is schadelijk voor de menselijke huid en ogen en het is uiterst belangrijk om directe blootstelling aan de lamp te beperken. Als alles werkt zoals verwacht, kunt u doorgaan naar de volgende stap. Bedrading kan soms lastig zijn en het is belangrijk dat u de tijd neemt voor deze stap, zodat u de juiste aansluitingen krijgt en begrijpt hoe ze werken. (Disclaimer: sommige onderdelen op deze foto zijn vroege prototypeonderdelen, maar het concept is hetzelfde)

Stap 8: Bedraad en installeer de elektronica in de handgreep

Dit zal de meest uitdagende stap in het hele project zijn. Als je niet veel ervaring hebt met soldeer- en bedradingsprojecten met veel verbindingen, raad ik je aan eerst een beetje te oefenen. Zorg ervoor dat je weet hoe je draden moet strippen, sterke soldeerverbindingen maakt, krimpkous gebruikt en vooral dat je alles georganiseerd kunt houden. Ik maakte dit vrij moeilijk voor mezelf omdat ik maar één kleur draad had, maar ik raad je echt aan om een heleboel verschillende kleuren te kopen. Voordat u de soldeerbout zelfs maar aanzet, zijn er enkele belangrijke dingen die u moet doen. Het eerste dat u moet doen, is met een tang de pinnen aan de achterkant van het OLED-scherm buigen, zodat ze evenwijdig aan de achterkant van het scherm zijn en naar de onderkant wijzen. Het tweede dat u moet doen, is een tang gebruiken om de overtollige randen van de roterende encoderkaart af te knippen zodat deze in de greep past. Nu deze belangrijke stappen zijn voltooid, zet u de soldeerbout aan en krijgt u een soldeerlont of een soldeerzuiger. Verwijder met deze tools alle pinnen van zowel het roterende encoderbord als de Arduino nano. Gebruik vervolgens gevlochten draad en krimpkous om lange draden aan de zoemer, het scherm en de encoder te bevestigen. Nadat dit is gebeurd, gebruikt u een heet lijmpistool om het scherm en de zoemer op hun plaats te bevestigen en schroeft u de encoder op zijn plaats. Knip nu met een paar helpende handen de draden op lengte en soldeer ze één voor één aan de nano, zorg ervoor dat u uw verbindingspunten dubbel controleert en alles goed isoleert met krimpkous en elektrische tape. Het is uiterst belangrijk dat al uw bedrading zo kort mogelijk is, anders is er niet genoeg ruimte in de greep om alles te laten passen. Sluit vervolgens de cilinderaansluiting en de aan / uit-schakelaar aan en zet de aansluiting vast met een royale hoeveelheid hete lijm. Voor het laatste deel moet je beginnen met het afstemmen van de boost-converter. Om dit te doen, sluit u de VIN-aansluitingen van de boost-converter aan op een 5V-voedingsbron en gebruikt u een multimeter om de spanning op de VOUT-aansluitingen af te lezen. Draai de kleine blauwe potentiometer met een schroevendraaier totdat de spanning op VOUT 25V aangeeft. Sluit vervolgens de afgestemde boost-converter, MOSFET-schakelaar en lampeenheid aan op de rest van het circuit, gebruikmakend van de schroefklemmen op het MOSFET-bord. Bedek als laatste maatregel de boost-converter en MOSFET-kaart volledig met isolatietape om kortsluiting te voorkomen.

Stap 9: Voltooi de eindmontage

Voordat je alles voorgoed afsluit, moet je de elektronica testen en ervoor zorgen dat er geen kortsluiting is voordat je het aansluit. Als alles werkt zoals verwacht, stop je de Arduino, de boost-converter en het MOSFET-bord in de basis van de handgreep in de buurt van de stroomaansluiting. Probeer overtollige draad in open ruimtes in de greep te stoppen voordat u probeert alles in elkaar te zetten. Om het te monteren, begint u door de ene helft van de greep op het montagepunt op de mantel te plaatsen en twee 20 mm M3-bouten door de montagegaten te steken om het op zijn plaats te bevestigen. Breng vervolgens de andere helft van de greep op zijn plaats en duw deze in de twee bouten. Steek vervolgens de resterende drie 20 mm M3-bouten door beide helften van de handgreep. Gebruik een kleine schroevendraaier om overtollige draden in de greep te duwen totdat deze volledig kan sluiten. Draai tenslotte de moeren op de bouten en draai ze vast tot de montage compleet is!

Stap 10: Geniet van het gebruik van je nieuwe creatie

Zorg ervoor dat u de juiste UV-veiligheidsrichtlijnen volgt bij het gebruik van dit apparaat, en laat het nooit onbeheerd achter terwijl het aan staat, aangezien de lampweerstanden behoorlijk heet kunnen worden. Dat gezegd hebbende, veel plezier met het gebruik ervan en ik hoop veel nuttige feedback op mijn ontwerp te krijgen!

Tweede plaats in de eerste auteurswedstrijd