جهاز التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية DIY (UVClean): 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مقدمة

مرحبًا بكم جميعًا ومرحبًا بكم في أول تدريب لي! في هذا الدليل التدريجي ، ستتعلم كيفية إنشاء جهاز التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية الخاص بك والذي يمكن استخدامه إما كعصا أو كغرفة تعقيم آلية. الجهاز ، المسمى UVClean ، يستخدم لمبة UVC خاصة يمكنها تعقيم الأسطح غير المسامية في غضون دقائق.

وتشمل الميزات:

-تصميم قوي ومريح

- أصلي 253.7nm 3.5W لمبة UVC

-شاشة OLED ثنائية اللون

-واجهة محمية برمز المرور

- نظام قائمة شامل

-وضع يدوي مستمر ، ووضع مؤقت تلقائي

تعديلات مهمة: لم أكن أعلم أن هذا سينفجر كثيرًا ، لكن شكراً لكل من ألقى نظرة! لدي بعض التحديثات المهمة لأقولها بناءً على شيء ما كنت أراه في التعليقات.

1) قم ببناء هذا الجهاز على مسؤوليتك الخاصة ، فالكثير من الناس لديهم الكثير من الأشياء ليقولوها حول سلامة الأشعة فوق البنفسجية ، وأنا بالتأكيد لست خبيرًا. سأحاول الإجابة على بعض الأسئلة حول هذا الموضوع ، ولكن في نهاية اليوم ، يجب عليك إجراء بعض الأبحاث الجيدة حول احتياطات السلامة المطلوبة للتعرض للأشعة فوق البنفسجية قبل أن تقرر بناء هذا الجهاز.

2) هذا الجهاز هو في الواقع معقم وليس معقم. التعقيم هو عملية إزالة معظم الكائنات الحية من السطح بنسبة 99.9٪ ، بينما التعقيم هو عملية إزالة جميع الكائنات الحية من السطح. هذا الجهاز ليس من الدرجة الطبية ، ولا ينبغي اعتباره كذلك.

3) هذا الجهاز لم يثبت بعد أنه يقتل الفيروسات والبكتيريا. سأختبرها قريبًا ، انظر النقطة 4.

4) سأختبر فعالية الجهاز قريبًا. للقيام بذلك ، سأقوم بزراعة بعض مزارع البكتيريا وتعريضها لجهازي لفترات متفاوتة من الوقت. سأراقب بعد ذلك نمو البكتيريا لأرى مدى فعالية هذا الجهاز في القضاء عليها. سأكون على يقين من نشر الصور ومقاطع الفيديو لهذه التجربة على instagram الخاص بي وعلى هذه التعليمات في الأسابيع القادمة ، لذا ترقبوا!

تحذير: ينبعث هذا الجهاز من الأشعة فوق البنفسجية الضارة للبشرة والعينين. يجب استخدام النظارات الواقية المناسبة من الأشعة فوق البنفسجية وأغطية جلد الجسم بالكامل عند اختبار دائرة المصباح ، وعند تشغيل الجهاز في الوضع اليدوي. يجب عدم تشغيل هذا الجهاز في وجود أي حيوانات أو بشر غير محميين. كإجراء أمان ، يجب إدخال رمز مرور لتسليح الجهاز ، وذلك لمنع المستخدمين غير المصرح لهم من تشغيل المصباح.

تم إنشاء جميع مخططات CAD والرموز والدوائر في الأصل من قبلي في ضوء جائحة COVID-19. إذا كان لدى أي منكم أي اقتراحات لتحسينه ، أو إذا كنت ترغب في إجراء أي تعديلات خاصة بك ، فيرجى القيام بذلك وإعلامي بكل شيء عنها! إذا قررت أن تصنع واحدة ، من فضلك أرسل لي صورة لها!

عني:

اسمي هنري ماين ، وأنا حاليًا طالب في السنة الثالثة في الهندسة الكهربائية بجامعة نورث إيسترن في بوسطن. أنا وزميلي في السكن نستمتع بصنع مثل هذا المشروع ، ونريد أن ننقل أفكارنا ، لذا يرجى مراجعة Instagram الخاص بنا لمشاهدة بعض مشاريعنا الأخرى والأشياء التي كنا على وشك القيام بها. إذا كنت تريد معرفة تاريخ حياتي المهنية ، فتحقق من صفحتي على LinkedIn.

اللوازم

الادوات المطلوبة:

-طابعة 3D

-قطع الليزر أو المنشار

-المقياس المتعدد

-لحام حديد

جندى الفتيل أو مصاصة اللحام

-مسدس الغراء الساخن

- أخف أو مسدس هواء ساخن

-نظارات الليزر فوق البنفسجية

- قفازات ثقيلة

-يد العون او يد المساعده

-مفتاح مسدس

-مفك براغي

-مقص

- سكين دقيق

-كماشة

-تعرية الأسلاك

المواد العامة:

خيوط PLA (أي لون)

- شريط الومنيوم

-شريط كهربائي

-لحام الصنوبري الأساسية

-الغراء الساخن

-صمغ ممتاز

-8x 20 ملم مسامير M3

-18x 10 ملم مسامير M3

-26x M3 صواميل

-أسلاك نحاسية مجدولة

- أنابيب الانكماش الحراري

-2mm سميكة الاكريليك واضحة

المكونات الإلكترونية (يجب أن تكون هذه القطع بالضبط للعمل ، سأقدم روابط):

-لمبة GL-3 UVC

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

-E17 مقبس لمبة قابل للتركيب (من المهم جدًا أن تحصل على هذا المقبس الدقيق ، لذلك يناسب الطباعة)

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

- مصدر الطاقة (من المهم جدًا أن تحصل على مصدر الطاقة هذا بالضبط ، وإلا فستواجه مشكلات)

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

-لوحة محول Boost (من المهم جدًا أن تحصل على هذه اللوحة الدقيقة ، وإلا فستواجه مشكلات)

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

-MOSFET عالية الطاقة لوحة التبديل

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

-3x 150 أوم 5 واط مقاومات

حصلت عليها من متجر الإلكترونيات المحلي الخاص بي ، ولكن ربما يمكنك العثور عليها عبر الإنترنت

- اردوينو نانو

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

وحدة التشفير الروتاري

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

-مفتاح الفصل الكهربائي

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

-شاشة OLED

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

-2.1 ملم برميل جاك

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

-جرس بيزو صغير

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

الخطوة 1: طباعة ثلاثية الأبعاد للقطع

الخطوة الأولى بسيطة للغاية ، استخدم ملفات.stl المتوفرة وطابعة ثلاثية الأبعاد بحجم سرير مناسب لطباعة جميع القطع العشر المخصصة (ستحتاج لوحتين للنافذة ولوحين للغطاء). تأكد من تسوية سرير الطباعة الخاص بك ومسحها باستخدام كحول الأيزوبروبيل قبل كل طباعة ، خاصة بالنسبة لألواح الكفن الكبيرة. أقترح طباعة قطعة واحدة في كل مرة ، لأنه إذا كانت طابعتك تشبه لي ، فقد تكون عرضة للفشل. حدد بعض الوقت في عطلة نهاية الأسبوع لطباعة جميع القطع لأن الأمر سيستغرق عدة ساعات لإكمالها. أخيرًا ، تأكد من مراقبة الطابعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بك باستمرار ، حيث إنها تشكل خطر حريق إذا تركت دون رقابة.

الخطوة 2: صفيح الكفن بشريط من الألومنيوم

باستخدام لفة من شريط الألمنيوم ، والمقص ، وسكين دقيق ، صفيح الجزء الداخلي من اللوحة الأمامية ، واللوحة الخلفية ، والعمود الفقري الأيمن والأيسر ، وكلا لوحات الكفن ، وكلا ألواح النوافذ. سيساعد هذا في توجيه الضوء من المصباح نحو منطقة التعقيم ، بالإضافة إلى العمل كمشتت حراري هائل للمصباح والمقاومات. لتسهيل ذلك ، حاول تغطية مساحات كبيرة بقطع كاملة من الشريط أولاً لتجنب الكثير من القطع. بمجرد تغطية القطع ، استخدم سكينًا دقيقًا لقص الحواف والثقوب.

الخطوة 3: قص وتثبيت نوافذ الأكريليك

باستخدام منشار ، أو قاطع ليزر إذا كان لديك واحد ، قم بقص بعض ألواح الأكريليك ذات الحجم المناسب والتي تتناسب مع المنخفضات المستطيلة على ألواح النوافذ. بعد ذلك ، ضع القطع في المنخفضات ، وقم بتشغيل بعض الغراء الفائق على طول الحواف. إذا تم القيام به بشكل صحيح ، فسوف يتسرب الغراء الفائق إلى الشقوق من تلقاء نفسه وسيتم تأمين النافذة بإحكام. تأكد من استخدام كمية صغيرة فقط من الغراء ، ولا تلمس الأكريليك لتجنب الحصول على بصمات الأصابع عليه. بمجرد وضع الغراء الفائق ، اترك القطع تجف على سطح مستو لمدة 24 ساعة. لن يمر إشعاع UVC عبر ألواح الأكريليك ، لكن الضوء الأزرق المرئي من المصباح سيمر من خلاله ، مما يمنح الجهاز مظهرًا رائعًا.

الخطوة 4: تجميع الكفن

باستخدام مسامير 3 × 20 مم M3 ، ومسامير 16 × 10 مم M3 ، وصواميل 19 × M3 ، قم بتجميع الكفن المصفح والمغطى حديثًا. ابدأ بربط قطع العمود الفقري اليمنى واليسرى مع مسمار واحد 20 مم في الفتحة الوسطى. بعد ذلك ، حرك اللوحين الأمامي والخلفي في مكانهما وثبتيهما باستخدام البراغي المتبقية 20 مم. يمكن التعرف على اللوحة الخلفية من خلال الفتحات الثلاثة الموجودة عليها ، ويجب تثبيتها على الجانب حيث ستذهب القبضة. الآن ، قم بتوصيل لوحتين كبيرتين للغطاء وألواح النوافذ باستخدام مسامير 16 10 مم M3. أحكم ربط جميع البراغي لإبقاء كل شيء آمنًا.

الخطوة 5: قم بتثبيت لمبة UVC ومقاومات الطاقة العالية

قم بتلحيم المقاومات 3 × 150 أوم 5 وات بالتوازي للحصول على مقاومة مكافئة تبلغ 50 أوم. سبب استخدام ثلاث مقاومات بدلاً من 1 هو تقليل الطاقة المشتتة من خلال كل مقاوم فردي ، وزيادة الكتلة الحرارية. يجب أن تبدد المقاومات قدرًا كبيرًا من الطاقة حتى تعمل اللمبة بشكل صحيح ، إذا تم استخدام مقاوم واحد فقط ، فسيصبح ساخنًا للغاية ويصبح خطر الحريق. بعد ذلك ، قم بتلحيم المقاومة المكافئة 50 أوم بالتسلسل باستخدام مقبس المصباح E17 ، مع أطوال الأسلاك المناسبة كما هو موضح في الصورة أعلاه. قم بتأمين مقبس المصباح E17 بالجزء الداخلي من الغطاء باستخدام المسمارين المتبقيين مقاس 10 مم M3 ، واستخدم قطعة من شريط الألمنيوم لتأمين المقاومات أسفل المقبس مباشرةً. بعد ذلك ، مرر طرفي السلكين من خلال الفتحة الموجودة في وسط اللوحة الخلفية. في النهاية ، يجب أن يبدو الجزء الداخلي من الكفن مثل الصورة أعلاه. إذا كان هناك أي تشويش في توصيلات المصباح والمقاومات ، فاستشر مخطط الدائرة المزود.

الخطوة 6: برمجة Arduino

قم بتحميل الكود المقدم إلى Arduino nano الخاص بك ، ولا تتردد في تعديل الكود الخاص بي كما تريد ، أو حتى كتابة الرمز الخاص بك من الألف إلى الياء. أنا متحمس لرؤية ما سيأتي به الآخرون. من أجل التحميل ، يجب عليك أولاً تثبيت كل من مكتبات Adafruit_SSD1306 و Adafruit_GFX لك Arduino IDE رمز المرور الافتراضي للجهاز هو 3399 ، إذا كنت ترغب في تغيير رمز المرور ، فيجب عليك القيام بذلك في هذه الخطوة. ابحث عن القسم الموجود في الكود الظاهر في الصورة أعلاه واستبدل الأرقام الأربعة لرمز المرور حسب رغبتك. بمجرد أن تشعر بالرضا ، اضغط على زر التحميل في Arduino IDE وانتظر حتى يقول انتهاء التحميل.

الخطوة 7: اختبر الإلكترونيات على اللوح

باستخدام مخطط الأسلاك المتوفر و Arduino المبرمج مسبقًا ، قم بإجراء جميع التوصيلات الصحيحة على لوحة توصيل كبيرة. تذكر أن ترتدي نظارات واقية من الأشعة فوق البنفسجية وحماية كاملة لجلد الجسم عند تشغيل المصباح ، فإن الأشعة فوق البنفسجية ضارة لبشرة وعين الإنسان ومن المهم للغاية الحد من التعرض المباشر للبصلة. إذا كان كل شيء يعمل كما هو متوقع ، يمكنك الانتقال إلى الخطوة التالية. قد يكون توصيل الأسلاك أمرًا صعبًا في بعض الأحيان ومن المهم أن تأخذ وقتك في هذه الخطوة حتى تحصل على الاتصالات الصحيحة وتفهم كيفية عملها. (إخلاء المسئولية: بعض الأجزاء في هذه الصورة هي أجزاء من النموذج الأولي ، لكن المفهوم هو نفسه)

الخطوة 8: قم بتوصيل وتثبيت الإلكترونيات في المقبض

ستكون هذه هي الخطوة الأكثر تحديًا في المشروع بأكمله. إذا لم يكن لديك الكثير من الخبرة في مشاريع اللحام والأسلاك مع الكثير من التوصيلات ، أقترح عليك التدرب قليلاً قبل ذلك. تأكد من أنك تعرف كيفية تجريد الأسلاك ، وإنشاء وصلات لحام قوية ، واستخدام أنابيب الانكماش الحراري ، وتأكد بشكل خاص من أنه يمكنك الحفاظ على كل شيء منظمًا. لقد جعلت هذا الأمر صعبًا على نفسي لأنني لم يكن لدي سوى لون واحد من الأسلاك ، لكنني أقترح حقًا الخروج وشراء مجموعة من الألوان المختلفة. قبل تشغيل مكواة اللحام ، هناك بعض الأشياء المهمة التي يجب القيام بها. أول شيء يجب القيام به هو استخدام زوج من الزردية لثني المسامير الموجودة على الجزء الخلفي من شاشة OLED بحيث تكون موازية للجزء الخلفي من الشاشة ، وتشير نحو الأسفل. الشيء الثاني الذي يجب القيام به هو استخدام بعض الزردية لقص الحواف الزائدة للوحة التشفير الدوارة بحيث تناسب القبضة. الآن وقد اكتملت هذه الخطوات المهمة ، قم بتشغيل مكواة اللحام واحصل على فتيل لحام أو مصاصة لحام. باستخدام هذه الأدوات ، قم بإزالة جميع المسامير من كل من لوحة التشفير الدوارة و Arduino nano. بعد ذلك ، استخدم الأسلاك المجدولة وأنابيب الانكماش الحراري لتوصيل أسلاك طويلة بالجرس والشاشة والمشفرة. بعد الانتهاء من ذلك ، استخدم مسدس الغراء الساخن لتأمين الشاشة والجرس في مكانهما ، ثم قم بربط المشفر في مكانه. الآن ، باستخدام زوج من أيدي المساعدة ، قم بقص الأسلاك بالطول ولحامها بالنانو واحدًا تلو الآخر ، مع التأكد من مضاعفة التحقق من نقاط الاتصال الخاصة بك وعزل كل شيء جيدًا باستخدام أنابيب الانكماش الحراري والشريط الكهربائي. من المهم للغاية أن تكون جميع الأسلاك الخاصة بك قصيرة قدر الإمكان ، وإلا فلن يكون هناك مساحة كافية في المقبض لتناسب كل شيء. بعد ذلك ، سلك في مقبس البرميل ومفتاح الطاقة ، مما يؤمن المقبس بكمية كبيرة من الغراء الساخن. بالنسبة للجزء الأخير ، عليك أن تبدأ بضبط محول التعزيز. للقيام بذلك ، قم بتوصيل أطراف VIN لمحول التعزيز بمصدر طاقة 5 فولت واستخدم مقياسًا متعددًا لقراءة الجهد عند أطراف VOUT. أدر مقياس الجهد الأزرق الصغير باستخدام مفك البراغي حتى يقرأ الجهد عند VOUT 25 فولت. بعد ذلك ، سلك في محول التعزيز المضبوط ، ومفتاح MOSFET ، ومجموعة المصباح في بقية الدائرة ، مع الاستفادة من المحطات اللولبية على لوحة MOSFET. كإجراء نهائي ، قم بتغطية محول التعزيز ولوحة MOSFET بالكامل بشريط كهربائي لمنع السروال القصير.

الخطوة 9: أكمل التجميع النهائي

قبل أن تغلق كل شيء للأبد ، قم بإجراء اختبار للإلكترونيات ، وتأكد من عدم وجود شورتات قبل توصيلها. إذا كان كل شيء يعمل كما هو متوقع ، ضع Arduino ، وتعزيز المحول ، ولوحة MOSFET في قاعدة القبضة القريبة مقبس الطاقة. حاول إدخال أي أسلاك زائدة في المساحات المفتوحة في المقبض قبل محاولة تجميعها معًا. لتجميعها ، ابدأ بوضع نصف المقبض على نقطة التثبيت على الكفن ، ثم ضع مسامير ملولبة مقاس 20 مم من خلال فتحات التثبيت لتثبيتها في مكانها. بعد ذلك ، ضع النصف الآخر من المقبض في مكانه وادفعه في المسمارين. بعد ذلك ، ضع مسامير M3 الثلاثة المتبقية 20 مم من خلال نصفي المقبض. باستخدام مفك براغي صغير ، ادفع أي أسلاك زائدة داخل المقبض حتى يمكن إغلاقها تمامًا. أخيرًا ، اربط الصواميل على البراغي وشدها حتى يكتمل التجميع!

الخطوة 10: استمتع باستخدام إبداعك الجديد

تأكد من اتباع إرشادات السلامة المناسبة للأشعة فوق البنفسجية عند استخدام هذا الجهاز ، ولا تتركه أبدًا دون رقابة أثناء تشغيله ، حيث يمكن أن تسخن مقاومات اللمبة. مع ما يقال ، استمتع باستخدامه وآمل أن أحصل على الكثير من التعليقات المفيدة حول تصميمي!

الوصيف في مسابقة المؤلف لأول مرة