DIY-Ultraviolett-Sterilisationsgerät (UVClean) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Einführung

Hallo zusammen und willkommen zu meinem allerersten instructable! In dieser Schritt-für-Schritt-Anleitung erfahren Sie, wie Sie Ihr eigenes Ultraviolett-Sterilisationsgerät erstellen, das entweder als Stab oder als automatische Sterilisationskammer verwendet werden kann. Das Gerät namens UVClean verwendet eine spezielle UVC-Lampe, die nicht poröse Oberflächen in wenigen Minuten sterilisieren kann.

Features sind:

-Robustes und ergonomisches Design

-Original 253,7 nm 3,5 W UVC-Lampe

-zweifarbiges OLED-Display

-Passwortgeschützte Schnittstelle

-Umfassendes Menüsystem

-Kontinuierlicher Handheld-Modus und automatischer Timer-Modus

WICHTIGE EDITS: Ich wusste nicht, dass das so in die Luft gehen würde, aber danke an alle, die mal reingeschaut haben! Ich habe ein paar wichtige Updates zu sagen, basierend auf etwas, das ich in den Kommentaren gesehen habe.

1) Bauen Sie dieses Gerät auf eigene Gefahr, viele Leute haben viel über UV-Sicherheit zu sagen, und ich bin sicherlich kein Experte. Ich werde versuchen, einige Fragen dazu zu beantworten, aber am Ende des Tages sollten Sie sich gut über die Sicherheitsvorkehrungen informieren, die für die UV-Bestrahlung erforderlich sind, bevor Sie sich entscheiden, dieses Gerät zu bauen.

2) Dieses Gerät ist in der Tat ein Desinfektionsmittel, kein Sterilisator. Desinfizieren ist der Prozess, bei dem die meisten Organismen zu 99,9% von einer Oberfläche entfernt werden, während das Sterilisieren der Prozess ist, ALLE Organismen von einer Oberfläche zu entfernen. Dieses Gerät hat keine medizinische Qualität und sollte nicht als solches wahrgenommen werden.

3) Es ist noch nicht nachgewiesen, dass dieses Gerät Viren und Bakterien abtötet. Ich werde es demnächst testen, siehe Punkt 4.

4) Ich werde die Wirksamkeit des Geräts demnächst testen. Dazu züchte ich einige Bakterienkulturen und setze sie meinem Gerät für unterschiedliche Zeit aus. Ich werde dann das Wachstum der Bakterien beobachten, um zu sehen, wie effektiv dieses Gerät sie beseitigt. Ich werde in den kommenden Wochen sicher Bilder und Videos dieses Experiments auf meinem Instagram und auf diesem instructable veröffentlichen, also bleiben Sie dran!

WARNUNG: Dieses Gerät emittiert UVC-Strahlung, die für menschliche Haut und Augen schädlich ist. Beim Testen des Lampenstromkreises und beim Betrieb des Geräts im Handheld-Modus müssen geeignete UV-Schutzbrillen und Ganzkörperbedeckungen verwendet werden. Dieses Gerät darf nicht in Gegenwart von Tieren oder ungeschützten Menschen betrieben werden. Aus Sicherheitsgründen muss ein Passcode eingegeben werden, um das Gerät scharfzuschalten, um zu verhindern, dass unbefugte Benutzer die Glühbirne einschalten.

Alle CAD-, Code- und Schaltpläne wurden ursprünglich von mir angesichts der COVID-19-Pandemie erstellt. Wenn einer von euch Verbesserungsvorschläge hat oder eigene Änderungen vornehmen möchtet, tut dies bitte und lasst es mich wissen! Wenn Sie sich entscheiden, einen zu machen, senden Sie mir bitte ein Bild davon!

Über mich:

Mein Name ist Henry Mayne und ich studiere derzeit Elektrotechnik im dritten Jahr an der Northeastern University in Boston. Meine Mitbewohnerin und ich machen gerne Projekte wie dieses und möchten unsere Ideen weitergeben. Schauen Sie also auf unserem Instagram vorbei, um einige unserer anderen Projekte und Dinge zu sehen, an denen wir gearbeitet haben. Wenn Sie mehr über meinen Werdegang erfahren möchten, besuchen Sie meine LinkedIn-Seite.

Lieferungen

Werkzeuge benötigt:

-3D Drucker

-Laserschneider oder Säge

-Multimeter

-Lötkolben

-Lötdocht oder Lötsauger

-Heißklebepistole

-Feuerzeug oder Heißluftpistole

-UV-Laserbrille

-Schwere Handschuhe

-Helfende Hände

-Innensechskantschlüssel

-Schraubenzieher

-Schere

-Exacto Messer

-Zange

-Abisolierzangen

Allgemeine Materialien:

-PLA-Filament (jede Farbe)

-Aluminiumband

-Isolierband

-Kolophoniumkernlot

-Heißkleber

-Sekundenkleber

-8x 20mm M3 Schrauben

-18x 10mm M3 Schrauben

-26x M3-Muttern

-Gestrandeter Kupferdraht

-Schrumpfschlauch

-2mm dickes klares Acryl

Elektronische Komponenten (Muss genau diese Teile sein, um zu funktionieren, ich werde Links bereitstellen):

-GTL-3 UVC-Lampe

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

-E17 montierbare Lampenfassung (es ist sehr wichtig, dass Sie diese GENAUE Fassung erhalten, damit sie in den Druck passt)

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

-Stromversorgung (es ist sehr wichtig, dass Sie genau diese Stromversorgung erhalten, sonst gibt es Probleme)

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

-Boost-Konverter-Board (es ist sehr wichtig, dass Sie dieses GENAUE Board erhalten, sonst werden Sie auf Probleme stoßen)

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

-MOSFET Hochleistungs-Schaltplatine

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

-3x 150 Ohm 5W Widerstände

Ich habe diese in meinem lokalen Elektronikladen, aber vielleicht findest du welche online

-Arduino-Nano

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

-Drehgebermodul

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

-Kippschalter

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

-OLED-Bildschirm

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

-2,1 mm Fassbuchse

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

-Kleiner Piezo-Summer

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

Schritt 1: 3D-Druck der Teile

Der erste Schritt ist ganz einfach, verwenden Sie die mitgelieferten.stl-Dateien und einen 3D-Drucker mit einer geeigneten Bettgröße, um alle 10 benutzerdefinierten Teile zu drucken (Sie benötigen 2 Fensterplatten und 2 Abdeckplatten). Stellen Sie sicher, dass Sie Ihr Druckbett nivellieren und vor jedem Druck mit Isopropylalkohol abwischen, insbesondere bei den großen Abdeckplatten. Ich schlage vor, ein Stück nach dem anderen zu drucken, denn wenn Ihr Drucker so ist wie meiner, kann er fehleranfällig sein. Legen Sie am Wochenende etwas Zeit fest, um alle Teile auszudrucken, da die Fertigstellung viele Stunden dauert. Stellen Sie schließlich sicher, dass Sie Ihren 3D-Drucker ständig überwachen, da er eine Brandgefahr darstellt, wenn er unbeaufsichtigt bleibt.

Schritt 2: Laminieren Sie die Verkleidung mit Aluminiumband

Laminieren Sie mit einer Rolle Aluminiumband, einer Schere und einem Exaktmesser die Innenseite der Frontplatte, der Rückplatte, des linken und rechten Rückens, der beiden Abdeckplatten und beider Fensterscheiben. Dies trägt dazu bei, das Licht von der Glühbirne in den Sterilisationsbereich zu lenken und fungiert als massiver Kühlkörper für die Glühbirne und die Widerstände. Um dies zu erleichtern, versuchen Sie, große Flächen zuerst mit ganzen Stücken Klebeband abzudecken, um ein zu starkes Schneiden zu vermeiden. Sobald die Stücke bedeckt sind, verwenden Sie ein exaktes Messer, um die Kanten und die Löcher zu schneiden.

Schritt 3: Schneiden und installieren Sie die Acrylfenster

Schneiden Sie mit einer Säge oder einem Laserschneider, falls vorhanden, einige Acrylscheiben entsprechender Größe aus, die in die rechteckigen Vertiefungen der Fensterscheiben passen. Als nächstes legen Sie die Stücke in die Vertiefungen und führen etwas Sekundenkleber entlang der Kanten. Wenn es richtig gemacht wird, sickert der Sekundenkleber von selbst in die Risse und das Fenster wird sicher befestigt. Achte darauf, nur wenig Kleber zu verwenden und berühre das Acryl nicht, um Fingerabdrücke zu vermeiden. Nachdem Sie den Sekundenkleber aufgetragen haben, lassen Sie die Teile 24 Stunden auf einer ebenen Fläche trocknen. Die UVC-Strahlung dringt nicht durch die Acrylplatten, aber das sichtbare blaue Licht der Glühbirne geht durch, was dem Gerät einen coolen Effekt verleiht.

Schritt 4: Montieren Sie das Leichentuch

Mit 3x 20mm M3-Schrauben, 16x 10mm M3-Schrauben und 19x M3-Muttern montieren Sie die neu laminierte und mit Fenster versehene Abdeckung. Beginnen Sie, indem Sie das linke und rechte Rückenteil mit einer 20-mm-Schraube im mittleren Loch zusammenfügen. Schieben Sie als nächstes die Vorder- und Rückplatte in Position und befestigen Sie sie jeweils mit den verbleibenden zwei 20-mm-Schrauben. Die Rückplatte ist an den 3 Löchern zu erkennen und sollte an der Seite montiert werden, an der der Griff hingeht. Befestigen Sie nun die beiden großen Abdeckbleche und Fensterpaneele mit den 16 10 mm M3-Schrauben. Ziehen Sie alle Schrauben fest, um alles sicher zu halten.

Schritt 5: Installieren Sie die UVC-Lampe und die Hochleistungswiderstände

Löten Sie die 3x 150 Ohm 5W Widerstände parallel um einen äquivalenten Widerstand von 50 Ohm zu erhalten. Der Grund für die Verwendung von drei Widerständen anstelle von einem besteht darin, die Verlustleistung durch jeden einzelnen Widerstand zu verringern und die thermische Masse zu erhöhen. Die Widerstände müssen ziemlich viel Leistung abführen, damit die Glühbirne richtig funktioniert, wenn nur ein Widerstand verwendet würde, würde dieser extrem heiß und würde zu einer Brandgefahr werden. Als nächstes löten Sie den 50-Ohm-Äquivalentwiderstand in Reihe mit der E17-Lampenfassung mit den richtigen Drahtlängen, wie im Bild oben zu sehen. Befestigen Sie die E17-Lampenfassung mit den verbleibenden zwei 10 mm M3-Schrauben an der Innenseite der Abdeckung und verwenden Sie ein Stück Aluminiumband, um die Widerstände direkt unter der Fassung zu befestigen. Führen Sie dann die beiden Drahtenden durch das Loch in der Mitte der Rückplatte. Am Ende sollte das Innere der Verkleidung wie auf dem Bild oben aussehen. Bei Unklarheiten bei der Verdrahtung der Glühbirne und der Widerstände ziehen Sie den mitgelieferten Schaltplan zu Rate.

Schritt 6: Programmieren Sie das Arduino

Laden Sie den bereitgestellten Code auf Ihren Arduino Nano hoch, ändern Sie meinen Code nach Belieben oder schreiben Sie sogar Ihren eigenen von Grund auf. Ich bin gespannt, was sich andere einfallen lassen. Zum Hochladen müssen Sie zuerst sowohl die Adafruit_SSD1306- als auch die Adafruit_GFX-Bibliotheken in Ihrer Arduino-IDE installieren. Der Standard-Passcode für das Gerät ist 3399. Wenn Sie den Passcode ändern möchten, müssen Sie dies in diesem Schritt tun. Suchen Sie den Abschnitt im Code im obigen Bild und ersetzen Sie die vier Zahlen des Passcodes nach Ihren Wünschen. Wenn Sie zufrieden sind, drücken Sie die Upload-Taste in der Arduino IDE und warten Sie, bis der Upload abgeschlossen ist.

Schritt 7: Testen Sie die Elektronik auf einem Steckbrett

Stellen Sie mit dem mitgelieferten Schaltplan und dem zuvor programmierten Arduino alle korrekten Verbindungen auf einem großen Steckbrett her. Denken Sie daran, beim Einschalten der Glühbirne eine UVC-Schutzbrille und einen Ganzkörper-Hautschutz zu tragen. UVC ist schädlich für die menschliche Haut und die Augen und es ist äußerst wichtig, die direkte Exposition gegenüber der Glühbirne zu begrenzen. Wenn alles wie erwartet funktioniert, können Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren. Die Verkabelung kann manchmal schwierig sein und es ist wichtig, dass Sie sich bei diesem Schritt Zeit nehmen, damit Sie die Verbindungen richtig herstellen und verstehen, wie sie funktionieren. (Haftungsausschluss: Einige der Teile in diesem Bild sind frühe Prototypenteile, aber das Konzept ist das gleiche)

Schritt 8: Verdrahten und installieren Sie die Elektronik im Griff

Dies wird der schwierigste Schritt im gesamten Projekt sein. Wenn Sie nicht viel Erfahrung mit Löt- und Verdrahtungsprojekten mit vielen Anschlüssen haben, empfehle ich Ihnen, vorher ein wenig zu üben. Stellen Sie sicher, dass Sie wissen, wie man Drähte abisoliert, starke Lötverbindungen herstellt, Schrumpfschläuche verwendet und vor allem sicherstellen, dass alles organisiert ist. Ich habe es mir ziemlich schwer gemacht, weil ich nur eine Drahtfarbe hatte, aber ich schlage wirklich vor, dass Sie ausgehen und ein paar verschiedene Farben kaufen. Bevor Sie den Lötkolben überhaupt einschalten, gibt es einige wichtige Dinge zu tun. Als erstes müssen Sie die Stifte auf der Rückseite des OLED-Bildschirms mit einer Zange so biegen, dass sie parallel zur Rückseite des Bildschirms liegen und nach unten zeigen. Das zweite, was Sie tun müssen, ist, mit einer Zange die überschüssigen Kanten der Drehgeberplatine abzuschneiden, damit sie in den Griff passt. Nachdem diese wichtigen Schritte abgeschlossen sind, schalten Sie den Lötkolben ein und besorgen Sie sich einen Lötdocht oder einen Lötsauger. Entfernen Sie mit diesen Werkzeugen alle Pins sowohl von der Drehgeberplatine als auch vom Arduino nano. Verwenden Sie als nächstes Litzendraht und Schrumpfschlauch, um lange Drähte an Summer, Bildschirm und Encoder zu befestigen. Verwenden Sie danach eine Heißklebepistole, um den Bildschirm und den Summer zu befestigen, und schrauben Sie den Encoder fest. Schneiden Sie nun mit zwei helfenden Händen die Drähte auf Länge und löten Sie sie nacheinander an den Nano. Überprüfen Sie Ihre Anschlusspunkte und isolieren Sie alles gut mit Schrumpfschlauch und Isolierband. Es ist äußerst wichtig, dass alle Ihre Kabel so kurz wie möglich sind, da sonst im Griff nicht genügend Platz für alles passt. Als nächstes verdrahten Sie die Fassbuchse und den Netzschalter und sichern Sie die Buchse mit einer großzügigen Menge Heißkleber. Für den letzten Teil müssen Sie mit der Abstimmung des Aufwärtswandlers beginnen. Verbinden Sie dazu die VIN-Klemmen des Aufwärtswandlers mit einer 5V-Stromquelle und lesen Sie mit einem Multimeter die Spannung an den VOUT-Klemmen ab. Drehen Sie das kleine blaue Potentiometer mit einem Schraubendreher, bis die Spannung an VOUT 25V beträgt. Als nächstes verdrahten Sie den abgestimmten Aufwärtswandler, den MOSFET-Schalter und die Lampenbaugruppe in den Rest der Schaltung, indem Sie die Schraubklemmen auf der MOSFET-Platine verwenden. Decken Sie als letzte Maßnahme den Aufwärtswandler und die MOSFET-Platine vollständig mit Isolierband ab, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Schritt 9: Schließen Sie die Endmontage ab

Bevor Sie alles endgültig versiegeln, testen Sie die Elektronik und stellen Sie sicher, dass keine Kurzschlüsse vorhanden sind, bevor Sie sie anschließen. Wenn alles wie erwartet funktioniert, stecken Sie das Arduino, den Aufwärtswandler und die MOSFET-Platine in die Basis des Griffs in der Nähe von die Strombuchse. Versuchen Sie, überschüssigen Draht in offene Räume im Griff zu stecken, bevor Sie versuchen, alles zusammenzusetzen. Um es zusammenzubauen, beginnen Sie, indem Sie eine Hälfte des Griffs auf den Befestigungspunkt an der Abdeckung legen und zwei 20-mm-M3-Schrauben durch die Befestigungslöcher stecken, um ihn zu befestigen. Bringen Sie als nächstes die andere Griffhälfte in Position und schieben Sie sie in die beiden Bolzen. Stecken Sie dann die restlichen drei 20 mm M3-Schrauben durch beide Griffhälften. Drücken Sie mit einem kleinen Schraubendreher alle überschüssigen Drähte in den Griff, bis er sich vollständig schließen kann. Zum Schluss die Muttern auf die Schrauben schrauben und festziehen, bis die Montage abgeschlossen ist!

Schritt 10: Viel Spaß mit Ihrer neuen Kreation

Beachten Sie bei der Verwendung dieses Geräts unbedingt die entsprechenden UV-Sicherheitsrichtlinien und lassen Sie es im eingeschalteten Zustand nie unbeaufsichtigt, da die Glühbirnenwiderstände sehr heiß werden können. In diesem Sinne viel Spaß bei der Verwendung und ich hoffe auf viele nützliche Rückmeldungen zu meinem Design!

Zweiter Platz beim Erstautorenwettbewerb