Die Zentrifuge des armen Mannes und die faule Suzan - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Einführung + Mathematik und Design

Zentrifugen

Zentrifugen werden verwendet, um Materialien nach Dichte zu trennen. Je größer der Dichteunterschied zwischen den Materialien ist, desto leichter sind sie zu trennen. In Emulsionen wie Milch kann eine Zentrifuge also einen Teil des fetteren Rahms nach oben abscheiden, während die Magermilch nach unten geht. Sigma aldrich hat einen guten Artikel über die Physik der Zentrifugentrennung und darüber, was bei verschiedenen Zentrifugationsgeschwindigkeiten möglich ist.

Die Zentrifuge, die ich hergestellt habe, sollte innerhalb der von ihnen angegebenen niedrigen Geschwindigkeitskategorie liegen (2.000 - 6.000 U / min). Bei diesen Geschwindigkeiten könnten Sie, wenn Sie eine Suspension von Eukaryontenzellen in Lösung hatten, diese möglicherweise pelletieren (wie in, sie von der Lösung trennen). Auch Suspensionen von Dingen wie Mehl oder Schmutzpartikeln könnten bei diesen Geschwindigkeiten abgeschieden werden.

Faule Suzan

Eine motorisierte Lazy Susan ist eine langsam rotierende Plattform, die normalerweise für Videografie verwendet wird. Sie können etwas wie eine Statue oder ein Lebensmittel darauf platzieren und erhalten ein flüssiges Video von allen Seiten des Objekts. Die Drehzahl beträgt idealerweise < 1 Umdrehung pro Sekunde.

Motordrehzahl, Kraft und U/min

In einer Produktbeschreibung eines Elektromotors sehen Sie normalerweise zwei Dinge: die Spannung und die Drehzahl. Sie können wahrscheinlich sicher Spannungen von + oder - 50% der angegebenen Spannung verwenden. Theoretisch bedeuten höhere Spannungen mehr Kraft hinter dem Motor und höhere Drehzahlen. Aber nehmen wir an, Sie haben einen Motor mit einer Standarddrehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute. Wie kann man mit diesem Motor etwas schneller oder langsamer als 1000 U/min drehen? Mit Zahnrädern.

Der Gangwechsel bei einem Fahrrad funktioniert ähnlich wie hier. Wenn Sie ein Zahnrad mit 20 Zähnen am 1000-RPM-Motor haben. Dann dreht sich ein Zahnrad mit 5 Zähnen in Kontakt mit dem 20-Zähne-Zahnrad mit 4000 U / min. Die Beziehung lautet: Zieldrehzahl = (Motordrehzahl)*(Zähne am Motorgetriebe)/(Zähne am umlaufenden Getriebe). Zu Ihrer Information, die Anzahl der Zähne des Zahnrads sollte direkt proportional zum Radius der Zahnräder sein, sodass stattdessen der Radius verwendet werden kann. In diesem Beispiel ist das 5-Zähne-Zahnrad also das rotierende Zahnrad, an dem die Zentrifugenplattform und die Röhrchen befestigt sind.

Aber das ist theoretisch, in Wirklichkeit dreht sich das rotierende Zahnrad mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als erwartet. Dies liegt daran, dass die Reibung höher ist, insbesondere wenn Sie das 5-Zähne-Zahnrad gewichten.

Anstelle von Zahnrädern können Sie Gummibänder verwenden, die ich für meine faule Susan verwende. Und die Mathematik funktioniert ähnlich, in Bezug auf Umfang oder Radius anstelle von Zähnen.

Schritt 1: Materialien

Allgemeine Liste:

1. Leere Behälter wie die Ovaltine- und Haferflockenbehälter, die ich verwendet habe. Suppendosen könnten auch funktionieren.
2. Motoren. Nennspannung 12V oder höher für die Zentrifuge. Ungefähr 3-6V für die faule Susan.
3. Heißklebepistole
4. Klebeband - optional
5. Sekundenkleber - optional - bei Verwendung Handschuhe tragen
6. Drähte, Zahnräder, Gummiband, rotierende Plattform, Batterien usw. - ich werde in den folgenden Schritten näher darauf eingehen

Die von mir verwendeten Motoren sind normale 2-Leiter-Elektromotoren, keine Schrittmotoren. Ich habe einen (bewertet mit 12 V und 1200 RPM) von einem Canon-Drucker, der nicht mehr funktioniert, und einen anderen (möglicherweise 3 V, < 300 RPM wahrscheinlich) von einem DVD-Player, der nicht mehr funktioniert. Wenn Sie keine Motoren zur Hand haben, gibt es bei eBay und anderen Websites Unmengen für <10 Dollar, die funktionieren sollten.

Die Zahnräder und Achsen, die ich habe, stammen aus einem "RC Snap Rover-Kit", das ich zerlegt habe. In Wirklichkeit brauchen Sie nur ein Rad, das sich frei auf einer Achse drehen kann, und eine Möglichkeit, es schneller oder langsamer als der Motor zu drehen, je nachdem, was Ihr Endprodukt sein soll.

Schritt 2: Zentrifuge

Ovomaltine-Behälter haben einen Metallboden. Um ein Loch für die Oberseite des Motors zu bilden, empfehle ich, einen Hammer und einen Nagel zu verwenden und im Kreis herumzugehen und langsam Material auszustanzen. Die Verwendung eines Bohrers oder eines Dremels würde auch funktionieren. Stellen Sie sicher, dass der Motorkopf passt und senkrecht zum Boden der Dose steht, und tragen Sie dann Heißkleber auf den Bereich um den Motorkopf auf und setzen Sie ihn ein. Ich benutzte Klebeband, um den Motor zu stützen, während der Kleber aushärtete. Ich empfehle, lange Drähte am Motor anzubringen, bevor Sie ihn an den Behälter kleben. Ich habe einfach die abisolierten Drahtenden um die Motorleitungen gewickelt.

Sobald der Kleber ausgehärtet ist, können Sie zwei Löcher aus der Seite des Behälters stechen und die Drähte durchziehen. Ich habe die Batterie außerhalb des Behälters, damit ich die Kabel zur Batterie manuell berühren kann, um die Zentrifuge einzuschalten. Idealerweise würde ein Schalter verwendet werden, aber ich habe keinen.

Ich habe dann ein großes Zahnrad an den Motorkopf geklebt. Ich benutzte Sandpapier, um die Zahnradoberfläche aufzurauen, bevor ich Kleber auftrage, was theoretisch die Bindungsstärke erhöhen sollte. Ich markierte einen Bereich auf der ovalen Basis, wo das nächste Zahnrad gehen sollte (wie in einem Punkt, an dem die Zähne für die beiden Zahnräder ineinandergreifen) und bohrte ein Loch an dieser Stelle mit einem Nagel. Dann habe ich eine Achse leicht durch dieses Loch gelegt und sie heiß verklebt. Dies ist am besten in Bild 2 für diesen Schritt sichtbar.

Auf das rotierende Zahnrad ist eine dicke Papierscheibe mit Sekundenkleber aufgeklebt. Ich schneide die Diskette aus der Rückseite eines Notebooks. Die Scheibe, die aus Papier besteht, sollte besser kleben als Plastik, ist aber stark genug, um die Geschwindigkeit des Motors zu halten. In der Mitte der Papierscheibe sollte ein Loch in einer Linie mit dem Loch im Zahnrad platziert werden. Auf diese Weise endet beim Aufsetzen des Drehwerks auf die Achse die Achse an einem Punkt über der Papierplattform. Dann habe ich eine Perle Heißkleber, sichtbar im Kopfbild auf der ersten Seite, auf die Oberseite der Achse gelegt. Das wird über der Plattform aushärten und sicherstellen, dass es nicht von der Achse hochfliegt.

Die mp4-Datei ist ein Video von meiner Zentrifuge, die sich dreht. Möglicherweise müssen Sie es herunterladen, um es anzuzeigen, die Datei ist nicht so groß. Die Tuben, die ich verwende, sind aus Plastik und sie enthalten Milch. Ich habe sie mit Plastikfolie abgedeckt. Ich würde nicht empfehlen, Glasröhrchen zu verwenden, da die Gefahr besteht, dass sie beim Drehen von der Scheibe fliegen. Die Rohre werden einfach auf die Scheibe geklebt. Ich verwende im Video eine 9-V-Batterie, die weniger Spannung hat, als der Motor ausgelegt ist. Um die Spannung zu erhöhen, können Sie Batterien in Reihe schalten.

Schritt 3: Faule Suzan

Bei der Lazy Suzan fungiert das Zahnrad im Bild nicht wirklich als Zahnrad, es kann sich einfach um die Achse drehen. Das Rad, das am Zahnrad befestigt ist, bietet mir eine Basis, um eine Platte darauf und dann einen Gegenstand auf die Platte zu legen.

Bild 2 zeigt die Achse, die durch den Boden des Haferflockenbehälters versenkt und dann heißgeklebt wurde. Der Motor wurde an einer Stelle positioniert und heißgeklebt, die sicherstellt, dass das Gummiband straff zwischen Getriebe und Motor gezogen wird (Bild 1). Wenn Sie einfach ein Rad haben, das sich auf einer Achse dreht, kann das Gummiband direkt um das Rad gespannt werden. Beachten Sie jedoch, dass sich das Rad bei einem großen Rad mit einer viel niedrigeren Drehzahl als der Motor dreht.

Ich muss das eigentlich mit 6 Volt betreiben. Das sind 4 1,5-V-Batterien in Reihe. Bild 3 für diesen Schritt zeigt, wie ich empfehle, Batterien in Reihe zu schalten (wenn Sie nur 1,5-V-Batterien haben). Im Grunde ein Streifen Aluminiumfolie, der mehrmals auf sich selbst gefaltet und auf Klebeband gelegt wird. Das Klebeband sichert dann das Aluminium in Kontakt mit den + und - Batterieenden und sichert die Batterien zusammen. Wenn die Dinge also wie in Bild vier eingerichtet sind, falten Sie das lose Ende des Klebebands auf die Batterien und versiegeln es. Achte darauf, dass die Alufolie mindestens 10 Mal zusammengefaltet ist, sonst erwärmt sie sich beträchtlich.

Ich hätte den Motor auch mit 9 V plus einem Widerstand betreiben können, aber ich wollte es einfach haben. Wissen Sie nur, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, optimale Spannungen oder Ströme zu erreichen.