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

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Uvod

Pozdrav svima i dobrodošli u moje prve instrukcije! 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 žarulju koja može sterilizirati neporozne površine u nekoliko minuta.

Značajke uključuju:

-Čvrst i ergonomski dizajn

-Originalna 253.7nm 3,5W UVC žarulja

-Dvobojni OLED zaslon

-Sučelje zaštićeno lozinkom

-Sveobuhvatan sustav izbornika

-Kontinuirani ručni način rada i automatski način rada timera

VAŽNI IZMJENE: Nisam znao da će ovo toliko eksplodirati, ali hvala svima koji ste pogledali! Moram reći nekoliko važnih ažuriranja na temelju 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 postupak uklanjanja većine organizama s 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 točku 4.

4) Uskoro ću testirati učinkovitost uređaja. Za to ću uzgajati 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 videozapise ovog eksperimenta sigurno ću objaviti na svom instagramu i na ovom uputstvu u narednim tjednima, stoga pratite nas!

UPOZORENJE: Ovaj uređaj emitira UVC zračenje koje je štetno za ljudsku kožu i oči. Pri testiranju kruga žarulje i pri radu uređaja u ručnom načinu rada moraju se koristiti odgovarajuće zaštitne naočale za zaštitu od UV zraka i prekrivači 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 izvorno sam stvorio u svjetlu pandemije COVID-19. Ako netko od vas ima prijedloge za poboljšanje, ili ako želite napraviti vlastite izmjene, učinite to i obavijestite me o tome! Ako se odlučite za izradu, pošaljite mi njegovu sliku!

O meni:

Zovem se Henry Mayne i trenutno sam student treće godine elektrotehnike na Sveučilištu 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.

Pribor

Potrebni alati:

-3D pisač

-Laserski rezač ili pila

-Multimetar

-Lemilica

-Fitilj za lemljenje ili usisavač lemljenja

-Pištolj za vruće ljepilo

-Lakši ili pištolj s toplim zrakom

-UV laserske naočale

-Rukavice za teške uslove rada

-Pomažu ruke

-imbus ključ

-Odvijač

-Škare

-Točan-o nož

-Kliješta

-Skrivači za žice

Opći materijali:

-PLA filament (bilo koje boje)

-Aluminijska traka

-Električna traka

-Lemljenje jezgre kolofonija

-Vruće ljepilo

-Super ljepilo

-8x20 mm M3 vijci

-18x10 mm vijci M3

-26x M3 matice

-Vračunata bakrena žica

-Termoskupljajuće cijevi

Prozirni akril debljine -2 mm

Elektroničke komponente (moraju raditi upravo ovi komadi, navest ću veze):

-GTL-3 UVC žarulja

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

-Utičnica za žarulju E17 (vrlo je važno da nabavite ovaj TAČAN utičnicu, tako da stane u otisak)

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

-Napajanje napajanjem (vrlo je važno da nabavite ovo TOČNO 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

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

-Arduino nano

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

-Motor rotacijskog davača

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

-Prekidač

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

-OLED ekran

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

Utikač 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 isporučene.stl datoteke i 3D pisač s odgovarajućom veličinom kreveta za ispis svih 10 prilagođenih komada (trebat će vam 2 prozorske ploče i 2 ploče za pokrivanje). Prije svakog ispisa poravnajte svoj ispisni sloj i obrišite ga izopropilnim alkoholom, posebno za velike ploče omotača. Predlažem ispisivanje jednog po jednog komada, jer ako je vaš pisač sličan mom, može biti sklon kvaru. Odredite neko vrijeme tijekom vikenda za ispis svih komada jer će trebati mnogo sati da se dovrši. 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 svitak aluminijske trake, škare i točno o nož, laminirajte unutrašnjost prednje ploče, stražnju ploču, lijevu i desnu kralježnicu, obje ploče pokrova i obje prozorske ploče. To će pomoći usmjeravanju svjetla iz žarulje prema području sterilizacije, a također će djelovati i kao veliki hladnjak za žarulju i otpornike. Kako biste to olakšali, pokušajte prvo pokriti velike površine cijelim komadima trake kako biste izbjegli previše rezanja. Nakon što su dijelovi prekriveni, nožem s točno o 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 provucite super ljepilo po rubovima. Ako se pravilno izvede, super ljepilo će samo prodrijeti u pukotine i prozor će biti čvrsto pričvršćen. Pazite da koristite samo malu količinu ljepila i ne dodirujte akril kako ne biste na njega 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 svaka s preostala dva vijka od 20 mm. Stražnju ploču možete prepoznati po 3 rupe na njoj, a treba je montirati sa strane na koju će držač ići. Sada pričvrstite dvije velike ploče pokrova 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 3x 150 ohmske 5W otpornike kako biste dobili ekvivalentni otpor od 50 ohma. Razlog korištenja tri otpornika umjesto 1 je smanjenje snage rasipane kroz svaki pojedini otpornik i povećanje toplinske mase. Otpornici moraju rasipati dosta energije da bi žarulja radila ispravno, ako bi se koristio samo jedan otpornik, jako bi se zagrijao i postao požar. Zatim zalemite ekvivalentni otpor od 50 ohma uzastopno s grlom za žarulju E17, s odgovarajućim duljinama žice kao što je prikazano na gornjoj slici. Pričvrstite grlo žarulje E17 s unutarnje strane 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 bi unutrašnjost pokrova trebala izgledati kao na gornjoj slici. Ako postoji zabuna u ožičenju žarulje i otpornika, pogledajte priloženi dijagram kruga.

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 što drugi ljudi smisle. Da biste mogli učitati, najprije morate instalirati biblioteke Adafruit_SSD1306 i Adafruit_GFX na vaš Arduino IDE. Zadana lozinka za uređaj je 3399, ako želite promijeniti lozinku, to morate učiniti u ovom koraku. Pronađite odjeljak u kodu koji se vidi na gornjoj slici i zamijenite četiri broja pristupnog koda po svom ukusu. Nakon što ste zadovoljni, pritisnite gumb za prijenos u Arduino IDE -u i pričekajte dok ne kaže da je prijenos gotov.

Korak 7: Testirajte elektroniku na pločici

Koristeći isporučeni dijagram ožičenja i prethodno programirani Arduino, napravite sve ispravne veze na velikoj ploči. Prilikom uključivanja žarulje nosite UVC naočale i zaštitu cijelog tijela, UVC je štetan za ljudsku kožu i oči, a iznimno 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 oni funkcioniraju. (Odricanje od odgovornosti: Neki dijelovi 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. Pobrinite se da skinete žice, napravite čvrste spojeve za lemljenje, upotrijebite termoskupljajuće cijevi i posebno pazite da sve bude organizirano. Ovo sam si 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 zaslona 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 hvat. Sada kada su ovi važni koraci dovršeni, uključite lemilicu i nabavite fitilj za lemljenje ili usisavač lemljenja. Pomoću ovih alata uklonite sve igle s ploče rotacijskog davača i Arduino nano. Zatim upotrijebite nasukanu žicu i termoskupljajuću cijev za pričvršćivanje dugih žica na zujalicu, zaslon i koder. Nakon što to učinite, pištoljem za vruće ljepilo pričvrstite zaslon 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 spojne točke i sve dobro izolirate toplinski skupljajućom cijevi i električnom trakom. Izuzetno je važno da vam sve ožičenje bude što kraće jer u protivnom neće biti dovoljno mjesta u ručki 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 u blizini utičnicu za napajanje. Pokušajte ugurati višak žice u otvorene prostore u hvatu prije nego što sve pokušate spojiti. Da biste ga sastavili, počnite tako da jednu polovicu držača stavite na mjesto za pričvršćivanje na poklopcu, te 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 pridržavajte se odgovarajućih sigurnosnih smjernica o UV zrakama 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 natjecanju autora