Thiết bị khử trùng bằng tia cực tím tự làm (UVClean): 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Giới thiệu

Xin chào tất cả và chào mừng đến với hướng dẫn đầu tiên của tôi! Trong hướng dẫn từng bước này, bạn sẽ học cách tạo thiết bị khử trùng bằng tia cực tím của riêng mình có thể được sử dụng như một cây đũa phép hoặc như một buồng khử trùng tự động. Thiết bị được gọi là UVClean, sử dụng một bóng đèn UVC đặc biệt có thể khử trùng các bề mặt không xốp chỉ trong vài phút.

Các tính năng bao gồm:

-Thiết kế chắc chắn và tiện dụng

- Bóng đèn UVC 253,7nm 3.5W chính hãng

-Màn hình OLED hai màu

-Giao diện được bảo vệ bằng mật mã

-Hệ thống menu toàn diện

-Chế độ cầm tay liên tục và chế độ hẹn giờ tự động

CÁC CHỈNH SỬA QUAN TRỌNG: Tôi không biết điều này sẽ làm nổ tung nhiều như vậy, nhưng cảm ơn tất cả mọi người đã xem qua! Tôi có một vài cập nhật quan trọng cần nói dựa trên một số điều tôi đã thấy trong các nhận xét.

1) Xây dựng thiết bị này có rủi ro của riêng bạn, rất nhiều người có rất nhiều điều để nói về an toàn tia cực tím, và tôi chắc chắn không phải là một chuyên gia. Tôi sẽ cố gắng trả lời một số câu hỏi về nó, nhưng vào cuối ngày, bạn nên thực hiện một số nghiên cứu kỹ lưỡng về các biện pháp phòng ngừa an toàn cần thiết cho việc tiếp xúc với tia cực tím trước khi bạn quyết định chế tạo thiết bị này.

2) Thiết bị này trên thực tế là một chất khử trùng, không phải là một máy tiệt trùng. Vệ sinh là quá trình loại bỏ hầu hết các sinh vật khỏi bề mặt 99,9%, trong khi khử trùng là quá trình loại bỏ TẤT CẢ các sinh vật khỏi bề mặt. Thiết bị này không phải là thiết bị y tế, và nó không nên được coi là như vậy.

3) Thiết bị này vẫn chưa được chứng minh là có thể tiêu diệt vi rút và vi khuẩn. Tôi sẽ sớm thử nghiệm nó, xem điểm 4.

4) Tôi sẽ sớm kiểm tra tính hiệu quả của thiết bị. Để làm điều này, tôi sẽ nuôi cấy một số vi khuẩn và để chúng tiếp xúc với thiết bị của tôi trong những khoảng thời gian khác nhau. Sau đó, tôi sẽ quan sát sự phát triển của vi khuẩn để xem hiệu quả của thiết bị này trong việc loại bỏ chúng. Tôi chắc chắn sẽ đăng hình ảnh và video về thử nghiệm này trên instagram của mình và trên trang này có hướng dẫn trong những tuần tới, vì vậy hãy chú ý theo dõi!

CẢNH BÁO: Thiết bị này phát ra bức xạ UVC, có hại cho da và mắt của con người. Phải sử dụng kính bảo vệ chống tia cực tím thích hợp và bao da toàn thân khi kiểm tra mạch điện của bóng đèn và khi vận hành thiết bị ở chế độ cầm tay. Thiết bị này không được vận hành khi có bất kỳ động vật nào hoặc con người không được bảo vệ. Như một biện pháp an toàn, mật mã phải được nhập để gắn thiết bị, để ngăn người dùng trái phép bật bóng đèn.

Tất cả CAD, mã và sơ đồ mạch đều do tôi tạo ra ban đầu do đại dịch COVID-19. Nếu bất kỳ người nào trong số bạn có bất kỳ đề xuất nào để làm cho nó tốt hơn, hoặc nếu bạn muốn thực hiện bất kỳ sửa đổi nào của riêng mình, vui lòng làm như vậy và cho tôi biết tất cả về nó! Nếu bạn quyết định làm một chiếc, vui lòng gửi cho tôi một bức ảnh của nó!

Về tôi:

Tên tôi là Henry Mayne, và tôi hiện đang là sinh viên năm 3 kỹ thuật điện tại Đại học Northeastern ở Boston. Bạn cùng phòng của tôi và tôi thích thực hiện các dự án như thế này và muốn truyền đạt ý tưởng của chúng tôi, vì vậy vui lòng kiểm tra Instagram của chúng tôi để xem một số dự án khác và những thứ mà chúng tôi đã thực hiện. Nếu bạn muốn biết về lịch sử sự nghiệp của tôi, hãy xem trang LinkedIn của tôi.

Quân nhu

Công cụ yêu cầu:

-máy in 3D

- Máy cắt hoặc máy cưa

-Đa số

-Bàn sắt

-Bấc lạnh hoặc mút hàn

- Súng bắn keo

-Đèn hoặc súng hơi nóng

-Kính kính laser UV

- Găng tay cao cấp

-Giúp đỡ

- Cờ lê chống

-Cái vặn vít

-Cây kéo

- Dao chính xác

-Kìm

- Vũ nữ thoát y

Vật liệu chung:

-PLA filament (bất kỳ màu nào)

-Băng nhôm

-Băng điện

-Rosin lõi hàn

-Keo nóng

-Keo siêu dính

-8x 20mm M3 bu lông

-18x 10mm M3 bu lông

-26x đai ốc M3

-Dây đồng chuyển mạch

-Ống co nhiệt

Acrylic dày -2mm

Linh kiện điện tử (Phải là những phần chính xác này để hoạt động, tôi sẽ cung cấp liên kết):

-GTL-3 bóng đèn UVC

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

-Ổ cắm bóng đèn có thể lắp E17 (điều quan trọng là bạn phải có ổ cắm CHÍNH XÁC này, để nó phù hợp với bản in)

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

-Nguồn điện (điều rất quan trọng là bạn phải nhận được nguồn cung cấp CHÍNH XÁC này, nếu không bạn sẽ gặp sự cố)

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

-Bảng chuyển đổi mạnh mẽ (điều rất quan trọng là bạn phải nhận được bảng CHÍNH XÁC này, nếu không bạn sẽ gặp sự cố)

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

-Bảng chuyển mạch công suất cao -MOSFET

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

-3x 150 ohm điện trở 5W

Tôi có những thứ này tại cửa hàng điện tử địa phương của mình, nhưng có thể bạn có thể tìm thấy một số trực tuyến

-Arduino nano

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

-Mô-đun mã hóa quay vòng

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

-Nút chuyển đổi

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

- Màn hình OLED

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

-2.1mm thùng jack

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

-Bộ rung piezo nhỏ

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

Bước 1: In 3D các mảnh

Bước đầu tiên khá đơn giản, sử dụng các tệp.stl được cung cấp và một máy in 3D với kích thước giường phù hợp để in tất cả 10 tấm tùy chỉnh (Bạn sẽ cần 2 tấm cửa sổ và 2 tấm vải liệm). Đảm bảo san phẳng giường in của bạn và lau nó bằng cồn isopropyl trước mỗi bản in, đặc biệt là đối với các tấm vải liệm lớn. Tôi khuyên bạn nên in từng tờ một, bởi vì nếu máy in của bạn giống máy in của tôi, nó có thể dễ bị hỏng. Đặt một chút thời gian vào cuối tuần để in tất cả các tác phẩm vì sẽ mất nhiều giờ để hoàn thành. Cuối cùng, hãy đảm bảo liên tục theo dõi máy in 3D của bạn, vì nó có nguy cơ hỏa hoạn nếu không được giám sát.

Bước 2: Ép tấm vải liệm bằng băng nhôm

Sử dụng một cuộn băng nhôm, kéo và một con dao chính xác, cán mặt trong của tấm trước, tấm sau, xương sống trái và phải, cả hai tấm vải liệm và cả hai tấm cửa sổ. Điều này sẽ giúp truyền ánh sáng từ bóng đèn đến khu vực khử trùng, cũng như hoạt động như một bộ tản nhiệt lớn cho bóng đèn và điện trở. Để thực hiện việc này dễ dàng hơn, hãy cố gắng dùng toàn bộ miếng băng dính che phủ các khu vực rộng rãi trước để tránh bị cắt quá nhiều. Sau khi các miếng được bao phủ, hãy sử dụng một con dao chính xác để cắt các cạnh và lỗ.

Bước 3: Cắt và cài đặt Windows Acrylic

Sử dụng cưa hoặc máy cắt laser nếu bạn có, hãy cắt một số tấm acrylic có kích thước thích hợp sẽ vừa với chỗ lõm hình chữ nhật trên cửa sổ. Tiếp theo, đặt các mảnh vào chỗ lõm, và chạy một ít keo siêu dính dọc theo các cạnh. Nếu làm đúng cách, keo siêu dính sẽ tự thấm vào các vết nứt và cửa sổ sẽ được cố định chắc chắn. Đảm bảo chỉ sử dụng một lượng nhỏ keo và không chạm vào acrylic để tránh dính dấu vân tay của keo. Khi bạn đã bôi keo siêu dính, hãy để các miếng keo khô trên bề mặt phẳng trong 24 giờ. Bức xạ UVC sẽ không đi qua các tấm acrylic, nhưng ánh sáng xanh có thể nhìn thấy từ bóng đèn sẽ đi qua, tạo cho thiết bị một hiệu ứng trông thật bắt mắt.

Bước 4: Lắp ráp tấm vải liệm

Sử dụng bu lông 3x 20mm M3, bu lông M3 16x 10mm và đai ốc 19x M3, lắp ráp tấm vải liệm mới nhiều lớp và có cửa sổ. Bắt đầu bằng cách gắn các mảnh gai bên trái và bên phải với nhau bằng một chốt 20mm ở lỗ giữa. Tiếp theo, trượt các tấm mặt trước và mặt sau vào vị trí và cố định chúng bằng hai bu lông 20mm còn lại. Tấm mặt sau có thể được xác định bằng 3 lỗ trên đó và nó phải được gắn ở phía mà tay cầm sẽ đi tới. Bây giờ, gắn hai tấm vải liệm lớn và tấm cửa sổ bằng cách sử dụng 16 bu lông M3 10mm. Vặn chặt tất cả các bu lông để giữ mọi thứ an toàn.

Bước 5: Lắp đặt bóng đèn UVC và điện trở công suất cao

Hàn song song các điện trở 3x 150 ohm 5W để có điện trở tương đương là 50 ohm. Lý do sử dụng ba điện trở thay vì 1 là để giảm công suất tiêu tán qua từng điện trở riêng lẻ và tăng khối lượng nhiệt. Các điện trở phải tiêu hao khá nhiều điện năng để bóng đèn hoạt động tốt, nếu chỉ sử dụng một điện trở, nó sẽ cực kỳ nóng và trở thành nguy cơ cháy nổ. Tiếp theo, hàn điện trở tương đương 50 ohm nối tiếp với ổ cắm bóng đèn E17, với độ dài dây thích hợp như trong hình trên. Cố định ổ cắm bóng đèn E17 vào bên trong tấm vải che bằng cách sử dụng hai bu lông M3 10mm còn lại và sử dụng một miếng băng nhôm để cố định các điện trở ngay bên dưới ổ cắm. Sau đó, luồn hai đầu dây qua lỗ chính giữa tấm lưng. Cuối cùng, bên trong tấm vải liệm sẽ giống như hình trên. Nếu có bất kỳ sự nhầm lẫn nào trong hệ thống dây điện của bóng đèn và điện trở, hãy tham khảo sơ đồ mạch điện được cung cấp.

Bước 6: Lập trình Arduino

Tải mã đã cung cấp lên nano Arduino của bạn, thoải mái sửa đổi mã của tôi tất cả những gì bạn muốn hoặc thậm chí viết mã của riêng bạn từ đầu. Tôi rất hào hứng để xem những gì người khác nghĩ ra. Để tải lên, trước tiên bạn phải cài đặt cả hai thư viện Adafruit_SSD1306 và Adafruit_GFX cho Arduino IDE của bạn. Mật mã mặc định cho thiết bị là 3399, nếu muốn thay đổi mật mã, bạn phải thực hiện ở bước này. Tìm phần trong mã được thấy trong hình trên và thay thế bốn số của mật mã theo ý thích của bạn. Khi bạn đã hài lòng, hãy nhấn nút tải lên trong Arduino IDE và đợi cho đến khi nó thông báo tải lên xong.

Bước 7: Kiểm tra thiết bị điện tử trên bảng mạch

Sử dụng sơ đồ đi dây được cung cấp và Arduino đã được lập trình trước đó, tạo tất cả các kết nối chính xác trên một breadboard lớn. Nhớ đeo kính chống tia UVC và bảo vệ da toàn thân khi bật bóng đèn, UVC có hại cho da và mắt người và hạn chế tiếp xúc trực tiếp với bóng đèn là điều cực kỳ quan trọng. Nếu mọi thứ hoạt động như mong đợi, bạn có thể chuyển sang bước tiếp theo. Việc đấu dây đôi khi có thể phức tạp và điều quan trọng là bạn phải dành thời gian cho bước này để bạn có được các kết nối chính xác và hiểu cách chúng hoạt động. (Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Một số bộ phận trong hình này là các bộ phận nguyên mẫu ban đầu, nhưng khái niệm vẫn giống nhau)

Bước 8: Nối dây và lắp đặt thiết bị điện tử trong tay cầm

Đây sẽ là bước thử thách nhất trong toàn bộ dự án. Nếu bạn không có nhiều kinh nghiệm hàn và đi dây dự án với nhiều mối nối, tôi khuyên bạn nên thực hành một chút trước khi làm việc này. Đảm bảo rằng bạn biết cách dải dây, tạo mối hàn chắc chắn, sử dụng ống co nhiệt và đặc biệt là đảm bảo rằng bạn có thể giữ mọi thứ ngăn nắp. Tôi đã làm điều này khá khó khăn cho bản thân vì tôi chỉ có một màu dây, nhưng tôi thực sự khuyên bạn nên đi ra ngoài và mua một loạt các màu khác nhau. Trước khi bật mỏ hàn, có một số việc quan trọng cần làm. Điều đầu tiên cần làm là sử dụng một chiếc kìm để uốn cong các chốt ở mặt sau của màn hình OLED sao cho chúng song song với mặt sau của màn hình và hướng về phía dưới. Điều thứ hai cần làm là sử dụng một số kìm để cắt các cạnh thừa của bảng mã hóa vòng quay để nó vừa với chuôi. Bây giờ các bước quan trọng này đã hoàn tất, hãy bật mỏ hàn lên và lấy một ít bấc hàn hoặc một miếng mút hàn. Sử dụng các công cụ này, hãy tháo tất cả các chân khỏi cả bảng mã hóa quay và nano Arduino. Tiếp theo, sử dụng dây bện và ống co nhiệt để gắn các dây dài vào bộ rung, màn hình và bộ mã hóa. Sau khi hoàn tất, hãy sử dụng súng bắn keo nóng để cố định màn hình và bộ rung vào vị trí, đồng thời vặn bộ mã hóa vào đúng vị trí. Bây giờ, sử dụng một đôi tay trợ giúp, cắt dây theo chiều dài và hàn chúng vào nano từng cái một, đảm bảo kiểm tra kỹ các điểm kết nối của bạn và cách điện tốt mọi thứ bằng ống co nhiệt và băng dính điện. Điều cực kỳ quan trọng là tất cả hệ thống dây điện của bạn càng ngắn càng tốt, nếu không sẽ không có đủ chỗ trong chuôi để mọi thứ khớp với nhau. Tiếp theo, luồn dây vào giắc cắm thùng và công tắc nguồn, cố định giắc cắm bằng một lượng keo nóng. Đối với phần cuối cùng, bạn cần bắt đầu bằng cách điều chỉnh bộ chuyển đổi tăng cường. Để thực hiện việc này, hãy nối các đầu cuối VIN của bộ chuyển đổi tăng áp lên nguồn điện 5V và sử dụng đồng hồ vạn năng để đọc điện áp tại các đầu nối VOUT. Xoay chiết áp nhỏ màu xanh lam bằng tuốc nơ vít cho đến khi điện áp tại VOUT đọc 25V. Tiếp theo, đấu dây trong bộ chuyển đổi tăng hiệu chỉnh, công tắc MOSFET và cụm bóng đèn vào phần còn lại của mạch, tận dụng các đầu nối vít trên bảng MOSFET. Biện pháp cuối cùng, hãy che hoàn toàn bộ chuyển đổi tăng cường và bảng MOSFET trong băng dính điện để tránh bị chập.

Bước 9: Hoàn thành Hội đồng cuối cùng

Trước khi bạn niêm phong mọi thứ cho tốt, hãy kiểm tra thiết bị điện tử, đảm bảo rằng không có quần đùi trước khi bạn cắm nó vào. Nếu mọi thứ hoạt động như mong đợi, hãy cắm Arduino, bộ chuyển đổi tăng cường và bảng MOSFET vào đế của báng cầm gần giắc cắm nguồn. Cố gắng nhét bất kỳ dây thừa nào vào khoảng trống trong báng cầm trước khi cố gắng ghép tất cả lại với nhau. Để lắp ráp nó, hãy bắt đầu bằng cách đặt một nửa chuôi vào điểm lắp trên tấm vải liệm và đặt hai bu lông M3 20mm qua các lỗ lắp để cố định nó vào đúng vị trí. Tiếp theo, đưa nửa chuôi còn lại vào vị trí và đẩy vào hai bu lông. Sau đó, đặt ba bu lông M3 20mm còn lại qua cả hai nửa của chuôi. Sử dụng một tuốc nơ vít nhỏ, đẩy bất kỳ dây thừa nào bên trong chuôi cho đến khi nó có thể đóng hoàn toàn. Cuối cùng, luồn các đai ốc vào bu lông và siết chặt cho đến khi việc lắp ráp hoàn tất!

Bước 10: Sử dụng Sáng tạo mới của bạn

Đảm bảo tuân thủ các nguyên tắc an toàn tia cực tím thích hợp khi sử dụng thiết bị này và không bao giờ để thiết bị mà không được giám sát khi đang bật, vì điện trở của bóng đèn có thể khá nóng. Với điều đó đã được nói, hãy tận hưởng việc sử dụng nó và tôi hy vọng sẽ nhận được nhiều phản hồi hữu ích về thiết kế của tôi!

Về nhì trong cuộc thi tác giả lần đầu tiên