DIY Ultraviolet Sterilization Device (UVClean): 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Introduktion

Hej alla och välkommen till min allra första instruerbara! I den här steg -för -steg -guiden lär du dig hur du skapar din alldeles ultravioletta steriliseringsenhet som kan användas som antingen en trollstav eller som en automatisk steriliseringskammare. Enheten, kallad UVClean, använder en speciell UVC -lampa som kan sterilisera icke -porösa ytor på några minuter.

Funktioner inkluderar:

-Stabil och ergonomisk design

-Äkta 253,7 nm 3,5 W UVC -lampa

-Bi-färg OLED-skärm

-Lösenordsskyddat gränssnitt

-Omfattande menysystem

-Kontinuerligt handhållet läge och automatiskt timerläge

VIKTIGA REDIGERINGAR: Jag visste inte att detta skulle sprängas så mycket, men tack till alla som har tittat! Jag har några viktiga uppdateringar att säga baserat på något jag har sett i kommentarerna.

1) Bygg denna enhet på egen risk, många människor har många saker att säga om UV -säkerhet, och jag är verkligen ingen expert. Jag kommer att försöka svara på några frågor om det, men i slutet av dagen bör du göra några bra undersökningar om de säkerhetsåtgärder som krävs för UV -exponering innan du bestämmer dig för att bygga den här enheten.

2) Denna enhet är i själva verket en desinfektionsmedel, inte en sterilisator. Sanering är processen för att avlägsna de flesta organismer från en yta 99,9%, medan sterilisering är processen att ta bort ALLA organismer från en yta. Denna enhet är inte av medicinsk kvalitet, och den ska inte uppfattas som sådan.

3) Denna enhet har ännu inte bevisats döda virus och bakterier. Jag ska testa det snart, se punkt 4.

4) Jag kommer att testa enhetens effektivitet snart. För att göra detta kommer jag att odla några bakteriekulturer och exponera dem för min enhet under varierande tid. Jag kommer sedan att observera bakteriens tillväxt för att se hur effektiv denna enhet är för att eliminera dem. Jag kommer säkert att lägga upp bilder och videor av detta experiment på min instagram och på detta instruerbara under de kommande veckorna, så håll utkik!

VARNING: Denna enhet avger UVC -strålning, vilket är skadligt för människors hud och ögon. Lämpliga UV -skyddsglasögon och helkroppsskydd måste användas vid testning av glödlampskretsen och vid användning av enheten i handhållet läge. Denna enhet får inte användas i närvaro av djur eller oskyddade människor. Som en säkerhetsåtgärd måste ett lösenord anges för att tillkoppla enheten för att förhindra att obehöriga användare slår på lampan.

Alla CAD-, kod- och kretsscheman skapades ursprungligen av mig mot bakgrund av COVID-19-pandemin. Om någon av er har några förslag för att göra det bättre, eller om ni vill göra några egna ändringar, vänligen gör det och låt mig veta allt om det! Om du bestämmer dig för att göra en, skicka mig en bild på den!

Om mig:

Mitt namn är Henry Mayne, och jag är för närvarande en tredje års elingenjörstudent vid Northeastern University i Boston. Min rumskamrat och jag tycker om att göra sådana här projekt och vill förmedla våra idéer, så kolla in vår Instagram för att se några av våra andra projekt och saker som vi har gjort. Om du vill veta mer om min karriärhistoria, kolla in min LinkedIn -sida.

Tillbehör

Nödvändiga verktyg:

-3d skrivare

-Laserskärare eller såg

-Multimeter

-Lödkolv

-Lödvicks- eller lödsugare

-Lim pistol

-Lättare eller varmluftspistol

-UV laserglasögon

-Tunga handskar

-Hjälpande händer

-Allen skiftnyckel

-Skruvmejsel

-Sax

-Exact-o kniv

-Tång

-Wire strippers

Allmänna material:

-PLA -filament (valfri färg)

-Aluminiumtejp

-Elektrisk tejp

-Los av kärnkärna

-Varmt lim

-Superlim

-8x 20 mm M3 bultar

-18x 10 mm M3 bultar

-26x M3 muttrar

-Handlad koppartråd

-Värmekrympslang

-2 mm tjock klar akryl

Elektroniska komponenter (Måste vara dessa exakta delar för att fungera, jag kommer att tillhandahålla länkar):

-GTL-3 UVC-lampa

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

-E17 monterbar glödlampa (det är mycket viktigt att du får detta EXAKTA uttag, så det passar i utskriften)

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

-Strömförsörjning (det är mycket viktigt att du får denna EXAKTA strömförsörjning, annars kommer du att stöta på problem)

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

-Boost converter board (det är mycket viktigt att du får det här EXAKTA kortet, annars kommer du att stöta på problem)

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

-MOSFET High power switch board

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

-3x 150 ohm 5W motstånd

Jag fick dessa i min lokala elektronikbutik, men kanske kan du hitta några online

-Arduino nano

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

-Rotary encoder modul

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

-Brytare

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

-OLED skärm

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

-2,1 mm fatuttag

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

-Liten piezo -summer

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

Steg 1: 3D -utskrift av bitarna

Det första steget är ganska enkelt, använd de medföljande.stl -filerna och en 3D -skrivare med lämplig sängstorlek för att skriva ut alla 10 anpassade bitar (du behöver 2 fönsterpaneler och 2 höljesplattor). Var noga med att jämna ut skrivbädden och torka av den med isopropylalkohol före varje tryck, särskilt för de stora höljespanelerna. Jag föreslår att du skriver ut en bit i taget, för om din skrivare är ungefär som min kan den vara benägen att misslyckas. Sätt lite tid på helgen för att skriva ut alla bitar eftersom det kommer att ta många timmar att slutföra. Slutligen, se till att hela tiden övervaka din 3D -skrivare, eftersom det är en brandrisk om den lämnas utan uppsikt.

Steg 2: Laminera kåpan med aluminiumtejp

Laminera insidan av frontplattan, bakplattan, vänster och höger ryggrad, båda höljesplattorna och båda fönsterpanelerna med en rulle aluminiumtejp, sax och en exakt kniv. Detta kommer att hjälpa till att kanalisera ljuset från glödlampan mot steriliseringsområdet, samt fungera som en massiv kylfläns för glödlampan och motstånden. För att göra detta enklare, försök att täcka stora områden med hela tejpbitar först för att undvika för mycket skärning. När bitarna är täckta, använd en exakt o-kniv för att trimma kanterna och hålen.

Steg 3: Klipp och installera akrylfönstren

Använd en såg eller laserskärare om du har en. Skär några akrylrutor av lämplig storlek som passar in i de rektangulära fördjupningarna på fönsterpanelerna. Lägg sedan bitarna i fördjupningarna och kör lite superlim längs kanterna. Om det görs på rätt sätt kommer superlimet att sippra in i sprickorna helt själv och fönstret kommer att vara ordentligt säkrat. Se till att endast använda en liten mängd lim och rör inte vid akrylen för att undvika limfingeravtryck på den. När du har applicerat superlimet, låt bitarna torka på en plan yta i 24 timmar. UVC -strålningen kommer inte att passera genom akrylpanelerna, men det synliga blå ljuset från glödlampan kommer att passera, vilket ger enheten en cool effekt.

Steg 4: Montera höljet

Använd 3x 20mm M3 -bultar, 16x 10mm M3 -bultar och 19x M3 -muttrar för att montera det nylaminerade och fönsterhöljet. Börja med att fästa vänster och höger ryggrad bitar tillsammans med en 20 mm bult i det mellersta hålet. Skjut sedan de främre och bakre plattorna på plats och säkra dem var och en med de återstående två 20 mm bultarna. Bakplattan kan identifieras med de 3 hålen på den, och den bör monteras på sidan där greppet kommer att gå. Fäst nu de två stora höljesplattorna och fönsterpanelerna med de 16 10 mm M3 -bultarna. Dra åt alla bultar för att hålla allt säkert.

Steg 5: Installera UVC -lampan och motstånden med hög effekt

Löd 3x 150 ohm 5W motstånd parallellt för att få ett ekvivalent motstånd på 50 ohm. Anledningen till att använda tre motstånd istället för 1 är att minska effekten som försvinner genom varje enskilt motstånd och öka termisk massa. Motstånden måste släppa ut ganska mycket ström för att lampan ska fungera korrekt, om bara ett motstånd skulle användas skulle det bli extremt varmt och bli en brandrisk. Löd därefter det 50 ohm ekvivalenta motståndet i serie med E17 -lampans sockel, med korrekta trådlängder enligt bilden ovan. Sätt fast E17 -lampans sockel på insidan av höljet med de återstående två 10 mm M3 -bultarna och använd en bit aluminiumtejp för att fästa motstånden direkt under sockeln. Kör sedan de två trådändarna genom hålet i mitten av bakplattan. I slutändan ska insidan av höljet se ut som på bilden ovan. Om det finns någon förvirring i lampans ledningar och motstånd, se det medföljande kretsschemat.

Steg 6: Programmera Arduino

Ladda upp den angivna koden till din Arduino nano, ändra gärna min kod allt du vill, eller skriv till och med din egen från grunden. Jag är spänd på att se vad andra människor hittar på. För att ladda upp måste du först installera både Adafruit_SSD1306- och Adafruit_GFX -biblioteken till dig Arduino IDE. Standardlösenordet för enheten är 3399, om du vill ändra lösenordet måste du göra det i det här steget. Hitta avsnittet i koden som visas på bilden ovan och ersätt de fyra numren i lösenordet efter eget tycke. När du är nöjd trycker du på uppladdningsknappen i Arduino IDE och väntar tills det står klart att ladda upp.

Steg 7: Testa elektroniken på ett brödbräda

Använd det medföljande kopplingsschemat och den tidigare programmerade Arduino, gör alla rätt anslutningar på en stor brödbräda. Kom ihåg att bära UVC -skyddsglasögon och skydd för hela kroppen när lampan slås på, UVC är skadligt för människors hud och ögon och det är oerhört viktigt att begränsa direkt exponering för glödlampan. Om allt fungerar som förväntat kan du gå vidare till nästa steg. Ledningar kan vara knepiga ibland och det är viktigt att du tar dig tid med detta steg så att du får rätt anslutningar och förstår hur de fungerar. (Friskrivningsklausul: Några av delarna i den här bilden är tidiga prototypdelar, men konceptet är detsamma)

Steg 8: Anslut och installera elektroniken i greppet

Detta blir det mest utmanande steget i hela projektet. Om du inte har mycket erfarenhet av lödning och ledningsprojekt med många anslutningar föreslår jag att du övar lite innan detta. Se till att du vet hur du tar bort ledningar, gör starka lödanslutningar, använder värmekrympslangar, och särskilt se till att du kan hålla allt organiserat. Jag gjorde det ganska svårt för mig själv eftersom jag bara hade en trådfärg, men jag föreslår verkligen att du går ut och köper ett gäng olika färger. Innan du ens slår på lödkolven finns det några viktiga saker att göra. Det första du ska göra är att använda en tång för att böja stiften på baksidan av OLED -skärmen så att de är parallella med skärmens baksida och pekar mot botten. Det andra du ska göra är att använda en tång för att klippa bort överskottskanterna på det roterande givarkortet så att det passar i greppet. Nu när dessa viktiga steg är slutförda, slå på lödkolven och skaffa en lödvicka eller en lödsug. Med hjälp av dessa verktyg, ta bort alla stiften från både det roterande givarkortet och Arduino nano. Använd sedan strängad tråd och krympslang för att fästa långa ledningar till summern, skärmen och kodaren. När detta är gjort, använd en varm limpistol för att säkra skärmen och summern på plats och skruva fast pulsgivaren. Nu, med hjälp av ett par hjälpande händer, trimma trådarna i längd och löd dem till nano en efter en, se till att dubbelkolla dina anslutningspunkter och isolera allt väl med värmekrympslang och tejp. Det är oerhört viktigt att alla dina ledningar är så korta som möjligt, annars kommer det inte att finnas tillräckligt med plats i greppet för att allt ska passa. Dra sedan in pipen och strömbrytaren och säkra domkraften med en generös mängd varmt lim. För den sista delen måste du börja med att ställa in boost -omvandlaren. För att göra detta, anslut VIN -terminalerna på boost -omvandlaren till en 5V strömkälla och använd en multimeter för att läsa av spänningen vid VOUT -terminalerna. Vrid den lilla blå potentiometern med en skruvmejsel tills spänningen vid VOUT är 25V. Dra sedan in den inställda boost -omvandlaren, MOSFET -omkopplaren och lampan i resten av kretsen, med hjälp av skruvplintarna på MOSFET -kortet. Som en sista åtgärd täcker du helt enkelt boost -omvandlaren och MOSFET -kortet i eltejp för att förhindra shorts.

Steg 9: Slutför den slutliga monteringen

Innan du förseglar allt för gott, gör ett test av elektroniken, se till att det inte finns några shorts innan du kopplar in den. Om allt fungerar som förväntat, stoppa Arduino, boost -omvandlaren och MOSFET -kortet i greppets bas nära strömuttaget. Försök att stoppa in överflödig tråd i öppna utrymmen i greppet innan du försöker sätta ihop allt. För att montera det, börja med att sätta hälften av greppet på fästpunkten på höljet och sätt två två M3 -bultar genom monteringshålen för att fästa det på plats. Sätt sedan den andra halvan av greppet på plats och skjut in det i de två bultarna. Sätt sedan de återstående tre 20 mm M3 -bultarna genom båda halvorna av greppet. Använd en liten skruvmejsel och tryck in eventuella överflödiga trådar inuti greppet tills det kan stängas helt. Slutligen, trä muttrarna på bultarna och dra åt tills monteringen är klar!

Steg 10: Njut av att använda din nya skapelse

Var noga med att följa riktlinjerna för UV -säkerhet när du använder den här enheten och lämna den aldrig utan uppsikt medan den är på, eftersom lampmotstånden kan bli ganska heta. Med det sagt, njut av att använda det och jag hoppas få mycket användbar feedback på min design!

Tvåa i författartävlingen för första gången