Hộp mặt nạ tái sinh: Cuộc sống mới cho mặt nạ cũ: 12 bước (có hình ảnh)

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

Chúng tôi đã tạo ra một bộ dụng cụ tại nhà, giá cả phải chăng để kéo dài tuổi thọ của mặt nạ để bạn có thể tham gia cuộc chiến chống lại đại dịch bằng cách giúp đỡ cộng đồng của mình

Đã gần năm tháng kể từ khi ý tưởng đổi mới những chiếc mặt nạ đã qua sử dụng ra đời. Ngày nay, mặc dù ở một số quốc gia, COVID-19 dường như không nghiêm trọng, nhưng hầu hết thế giới vẫn đang chịu đựng không chỉ về cơ thể, và cả cấu trúc xã hội. Ở đây, tôi tham khảo một số hồ sơ từ trang web dự án của chúng tôi, Dự án hỗ trợ mặt nạ, để cho bạn biết lý do tại sao chúng tôi bắt đầu nó.

Nhóm dự án viện trợ mặt nạ:

Kalimov Lok

Jason Leong

Torrey Nommesen

John Lee

Daniel Feng

Halima Ouatab

Xin cảm ơn Tiến sĩ Jian-Feng Chen, Viện sĩ Học thuật Kỹ thuật Trung Quốc, và các thành viên trong nhóm của ông. Chúng tôi dựa trên quy trình của mình dựa trên báo cáo của họ về cách tái sử dụng khẩu trang dùng một lần một cách an toàn. Đây là tiến trình tương tự được sử dụng bởi Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (Xem Hình 2)

Các chuyên gia từ sách trắng Tái sử dụng khẩu trang N95 của Dana Mackenzie với nghiên cứu của Giáo sư Jian-Feng Chen và các đồng nghiệp tại Đại học Công nghệ Hóa học Bắc Kinh Một nguồn thông tin hữu ích khác đã giúp chúng tôi xác nhận quy trình của mình là sách trắng Stanford Mặt nạ phòng độc N95 có thể được tái sử dụng sau khi khử trùng ? Và trong bao nhiêu lần? bởi Lei Liao, Wang Xiao, Mervin Zhao, Xuanze Yu.

Cảm ơn đồng đội của tôi, Torrey Nommesen. Nếu không có sự sửa lỗi và cách diễn đạt của anh ấy, tôi không thể chia sẻ toàn bộ nội dung theo cách nói tiếng Anh bản ngữ.

Nếu bạn muốn đọc "cách xây dựng" trước, bạn có thể bỏ qua phần này và chuyển sang phần vật liệu.

Một ý tưởng được sinh ra

Kalimov Lok (Tham khảo từ

Khi đất nước của tôi tuyên bố tình trạng khẩn cấp, tôi có một cảm giác tồi tệ rằng tôi không thể đặt ngón tay của mình vào. Tôi thực sự không thể quấn lấy nó vào lúc đó - tôi đang ở trong một màn sương mù. Đó là ngày 23 tháng 1 năm 2020.

Ngày hôm sau, mẹ tôi từ Hungary đến Thượng Hải để tổ chức lễ hội mùa xuân với tôi. Khi tôi đón cô ấy ở sân bay Phố Đông, cô ấy đã đeo khẩu trang. Ngày hôm sau, chúng tôi nghe nói rằng chính phủ đã có lệnh cách ly. Mẹ tôi là giáo viên dạy sinh học ở Macao nên bà nhận ra rằng tình hình có thể trở nên nghiêm trọng rất nhanh vì Macao có mật độ dân số cao nhất thế giới. Cô cũng biết rằng sẽ rất khó xác định ai là người mang vi rút trừ khi họ được chẩn đoán. Đeo khẩu trang không chỉ để bảo vệ bản thân mà còn vì sự an toàn của người khác. Vì vậy, cô ấy đã trở lại Macao hai ngày sau đó để lấy khoảng 70 chiếc mặt nạ cho tôi. Cô ấy đã mua chúng ở Hungary, nhưng chúng được ghi là ‘Made in China.’ Nhờ mẹ tôi, tôi đã có thể tuân thủ luật pháp ở Trung Quốc và ra ngoài trời trong thời gian cách ly với khẩu trang. Sau đó, tôi đã có thể sử dụng những chiếc mặt nạ này để thử nghiệm.

Khi mọi người ở nhà trong thời gian dài hơn nhiều so với trước đây, họ đã tìm hiểu rất nhiều về vi-rút từ TV và internet. Tôi dần dần nhận ra cảm giác tồi tệ mà tôi từng trải qua trước đó: mặc dù có nhiều người bị nhiễm bệnh ở Trung Quốc hơn bất cứ nơi nào khác, nó sẽ sớm trở thành một đại dịch trên toàn thế giới. Trung Quốc là nhà sản xuất khẩu trang lớn nhất trên thế giới, và hầu hết chúng được sản xuất tại Xiantao, một thành phố ngay cạnh Vũ Hán. Nguồn cung cấp mặt nạ trên thế giới đến từ vùng không có dịch bệnh.

Mọi người bắt đầu hỏi, 'Làm mặt nạ khó đến mức nào?' Chúng tôi nhanh chóng phát hiện ra: một chiếc máy có thể may một chiếc mặt nạ trong vòng nửa giây, nhưng phải mất một tuần hoặc đôi khi lên đến nửa tháng để chúng sẵn sàng. sử dụng. Mặt nạ cần được khử trùng bằng khí epoxy etan và sau đó mặt nạ cần được thông gió tự nhiên trước khi đóng gói để vận chuyển. Trong khi chờ làm mặt nạ, mọi người tự túc. Rõ ràng rằng trong kịch bản tốt nhất, đó sẽ là Ngày lễ tình nhân trước khi có bất kỳ loại mặt nạ mới nào.

Tôi đã tính toán xem người Trung Quốc sẽ cần bao nhiêu chiếc mặt nạ. Sau đó, tôi cần phải tái cấu trúc lại vì nó đã trở thành một đại dịch toàn cầu. Tôi đã bị sốc. Theo tính toán của tôi, chúng tôi cần sản xuất hơn 500 triệu mặt nạ mỗi ngày! Tôi nghĩ đây là lý do chính để chính phủ muốn sưởi ấm những người mà họ cần ở nhà. Tôi vui mừng lưu ý rằng hầu hết mọi người ở Trung Quốc đã ở nhà.

Nhưng chúng ta cần phải đi ra ngoài để tồn tại. Chúng ta cần phải đi ra ngoài mua thức ăn, và khi đi ra ngoài, chúng ta cần phải đeo khẩu trang. Nhưng nếu mặt nạ bị thiếu hụt, chúng ta có thể làm gì? Một số người đã cố gắng đun sôi mặt nạ thải bỏ, hoặc xịt cồn vào chúng để khử trùng. Các chuyên gia y tế đã cảnh báo chúng tôi rằng điều này có thể làm hỏng một chiếc mặt nạ. Điều này là tốt cho khẩu trang vải thông thường, nhưng không hiệu quả với khẩu trang N95 hoặc PM2.5. Mặt nạ N95 ngăn chặn vi rút không chỉ vì mật độ của bộ lọc của nó mà nó còn cần được tích điện tĩnh để bắt giữ các phần tử. Không nhiều người biết điều này trước đại dịch này. Sử dụng cồn để hòa tan lớp giữa và nước nóng loại bỏ tĩnh điện cần thiết để làm cho mặt nạ trở nên hữu ích. Cách duy nhất được chấp nhận để khử trùng khẩu trang là chiếu tia UVC hoặc không khí khô, nóng. Bằng cách này, nó không làm hỏng mặt nạ nhiều vì nó không loại bỏ điện tích tĩnh trong khi mặt nạ đang được khử trùng. Điện sẽ vẫn tiêu tan sau một hoặc hai ngày, nhưng nó vẫn được bảo vệ tốt hơn so với việc không làm vệ sinh.

Vì vậy, chúng ta có thể tìm ra một cách để sạc lại mặt nạ? Nếu chúng tôi có thể khử trùng và sạc lại chúng, chúng có thể được đổi mới ít nhất 90%. Càng nhiều người làm điều này, chúng ta càng có ít sự thiếu hụt và hoảng sợ trong giai đoạn đầu của đại dịch.

Tôi bắt đầu nghiên cứu khả năng xây dựng một nhà máy nhỏ tại nhà và tôi đã có một cái nhìn sâu sắc. Một nhà máy bình thường sử dụng epoxy etan sau khi may khẩu trang vì nó hiệu quả hơn với số lượng khẩu trang mà họ sản xuất. Họ không thể khử trùng vải trước khi may vì máy móc sẽ làm ô nhiễm mặt nạ. Tuy nhiên, để sử dụng trong gia đình, khối lượng sản xuất sẽ không phải là một yếu tố. Có lẽ chúng ta hoàn toàn có thể vệ sinh khẩu trang đã qua sử dụng mà không cần lo lắng về việc loại bỏ tĩnh điện rồi sạc lại sau đó.

Tôi đã kiểm tra giá máy sạc tĩnh điện cao áp và thất vọng. Những thứ duy nhất tôi có thể tìm thấy là để sử dụng trong công nghiệp. Bên cạnh việc quá lớn, giá của các đơn vị có sẵn ngày càng đắt hơn do các nhà máy cần chúng để sản xuất nhiều khẩu trang hơn. Tôi chắc chắn rằng có một giải pháp khác ngoài việc mang mặt nạ toàn diện vào nhà hoặc vào trung tâm cộng đồng. Tôi cần làm cho nó di động, hoặc ít nhất là kích thước máy tính để bàn, và tôi cần làm cho nó có giá cả phải chăng để mọi người có thể biến nơi ở của họ thành những nhà máy nhỏ và đến giải cứu trong giai đoạn đầu của đại dịch.

Vì vậy, tôi đã có một nhóm quốc tế cùng nhau để giúp tôi. Tôi, Kalimov Lok, đang thực hiện các thí nghiệm nguyên tắc và tạo ra nguyên mẫu. Jason Liang, nhà sản xuất PVCBOT, bị mắc kẹt ở Nghi Xương, Hồ Bắc, gần Vũ Hán, vì vậy anh ta đang nghiên cứu thị trường và thử nghiệm. Torrey Nommesen là một người Mỹ hiện đang bị cách ly ở Nam Phi và đang tạo trang web của chúng tôi và trợ giúp báo chí bằng tiếng Anh cho dự án của chúng tôi. Daniel Feng, một nhà thiết kế công nghiệp ở Quảng Châu, sẽ làm việc để hoàn thiện thiết kế để sản xuất sau khi nguyên mẫu được chế tạo. John Lee, một giáo sư ở Trung Sơn, đang giúp chúng tôi sản xuất và chế tạo. Chúng tôi đã làm việc từ tháng Ba. Chúng tôi sẽ đăng trực tuyến tiến trình của mình tại https://maskaidproject.com/ nếu bạn muốn theo dõi hành trình của chúng tôi

Quân nhu

Các thành phần phần cứng

1. Đầu vào DC 5V tăng áp cao áp và đầu ra 400KV × 1
2. Mô-đun LM2596 Bộ điều chỉnh DC-DC 12V / 5V × 2
3. Chuyển đổi nguồn điện AC 110 / 220V DC 12V 100 watt × 1
4. Chuyển đổi nguồn điện AC 110 / 220V DC 5V 3,5 watt × 1
5. Quạt DC DC 12V 0.6A × 1
6. Máy sưởi PTC AC 220V 300 watt × 1. Bạn có thể thay đổi thành AC 110V tùy thuộc vào nơi bạn sống.
7. Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm DHT11 × 1
8. rơ le điều khiển DC 5V, 4 đầu nối × 6
9. Gói SMD diode SS14 × 7
10. Gói S8050 triode SOT-23 × 6
11. 0603 LED 0603 SMD gói × 6
12. 300 ohm điện trở 0805 gói SMD × 6
13. Điện trở 10K ohm 0603 Gói SMD × 6
14. Tụ điện, gói SMD 220 µF × 1
15. Tụ điện, gói SMD 470 µF × 1
16. Gói tụ điện 1000 uF SMD × 1
17. Gói tụ điện 22 uF 0402 SMD × 2
18. Ổ cắm XH2.54 2P × 6
19. Ổ cắm 3P XH2.54 × 2
20. Ổ cắm XH2.54 4P × 1
21. Dây XH2.54 2P × 6. 5 là tiêu đề đơn, 1 là tiêu đề kép.
22. Dây XH2.54 3P × 1
23. Tiêu đề đôi dây XH2.54 4P × 1
24. Nút chuyển đổi × Ổ cắm 5PH2.0 2P × 6
25. Đầu cắm đơn dây PH2.0 2P × 6
26. KF-235 Thiết bị đầu cuối mùa xuân × 8
27. Ống ánh sáng UVC (bước sóng ngắn hơn 285nm) × 2
28. Trình điều khiển ống ánh sáng UVC (hỗ trợ 2 ống trên 1 trình điều khiển) × 1
29. Điện trở điện áp cao 5,6M ohm × 1
30. Điện trở xi măng 1 ohm 5 watt × 1
31. Độ phân giải OLED 128 * 64, giao diện IIC × 1
32. Bo mạch MCU LGT8F328P × 1. Bo mạch tương thích nano củarduino và tôi sử dụng Arduino IDE để lập trình nó. Điều này cần thư viện hội đồng quản trị. Bạn có thể sử dụng arduino nano thông thường thay vì nó.
33. Sợi carbon không dệt × 1 mảnh lớn
34. Lá nhôm × 1 (kích thước lớn)
35. băng dính kép (khổ lớn). Bạn có thể sử dụng một số băng keo để thay thế.
36. Một số băng bọt
37. Lưới nhựa
38. khóa dán
39. một miếng nam châm mạnh nhỏ
40. Công tắc Reed, SPST-NO × 1
41. Kẹp dây × 20
42. Ổ cắm 2,54 chân (15P) × 2
43. Dây 3P (dài 60 ~ 80cm) × 1
44. Thanh góc nhựa dài 6 mét
45. Góc nhựa tam giác × 4
46. Ổ cắm AC AC-01 × 1
47. Dây nguồn chính, 14 AWG × 1
48. Dây 18 AWG khoảng 1 mét
49. Bước chân 5,08mm × 2, 1 là 2P, một là 3P.
50. Bảng rỗng PP × 5. Kích thước 50 * 50cm, độ dày 5mm
51. Bảng rỗng PC × 3. Cấu trúc bên trong bảng tốt hơn là giống như tổ ong. Kích thước 50 * 50cm, độ dày 12mm.
52. Bơm chìm × 1. Bằng ống cao su.
53. Công tắc điều nhiệt × 1. Nhiệt độ phản ứng 100/70 độ celcius.
54. Thiết bị bảo vệ ESD ESD5B5.0ST1G × 30. Bảo vệ bo mạch điều khiển không bị điện giật do tĩnh điện.

Công cụ phần mềm

Arduino IDE, LCEDA,

Dụng cụ cầm tay và máy chế tạo

Hàn sắt

Dây hàn, không chì

Máy cắt & tuốt dây, 30-10 AWG rắn & dây bện

máy cắt giấy

Máy cắt laser

Máy đo tĩnh điện (Nó được sử dụng để đo điện tích tĩnh bề mặt còn lại.)

Bước 1: Trước khi xây dựng, hãy xem một số sự kiện

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ của khẩu trang

Kích thước lỗ lọc - Do kích thước của các lỗ siêu nhỏ trong khẩu trang, không khí lưu thông nhưng các giọt nước và các hạt bụi bị chặn lại. Nhưng có thể chỉ bảo vệ trong vài giờ trước khi chúng bị tắc nghẽn và không còn thoáng khí.

Chất liệu - Mặt nạ N95 được sản xuất bằng cách sử dụng loại vải không dệt thổi nóng chảy electret. Khi thổi tan chảy được thực hiện, nó cần được sạc. Nhưng nếu bạn làm sạch những chiếc mặt nạ này bằng cồn hoặc chất khử trùng, nó sẽ làm hỏng sợi vải. Nước sạch không làm hư hỏng khi tan chảy nhưng nó sẽ hút bớt điện tích tĩnh điện còn lại.

Điện tích tĩnh - Các hạt nhỏ ở quy mô được gọi là PM2.5 hoặc PM0.3 có thể lọt qua các lỗ trong vải. Để ngăn chặn các hạt này, một điện tích tĩnh điện được áp dụng cho lớp vải không dệt được thổi tan chảy của khẩu trang y tế. Điện tích tĩnh thu hút các hạt nhỏ như sương mù, vi khuẩn và vi rút để chúng bám vào sợi trong khi vẫn cho phép luồng không khí lưu thông. Đây là điểm khác biệt giữa khẩu trang y tế và khẩu trang vải thông thường. Tuy nhiên, hơi nước sinh ra từ độ ẩm không khí bình thường, hơi thở và chất ngọt của chúng ta có thể làm mất điện tích. Đó là một trong những lý do tại sao các chuyên gia khuyên chúng ta nên thay khẩu trang 4 giờ một lần.

Quy trình của chúng tôi là gì?

1. Chúng tôi giặt khẩu trang hoặc khẩu trang N95 đã qua sử dụng một cách nhẹ nhàng mà không cần chất tẩy rửa. Điều này giúp loại bỏ bụi bẩn, mồ hôi và điện tích còn lại trên chúng.

2. Chúng tôi làm khô mặt nạ với không khí 56 ~ 70ºC trong 30 phút. Đây là cơ sở dựa trên các bài báo khoa học cho thấy COVID-19 bị loại bỏ trên 56ºC.

3. Chúng tôi cũng áp dụng đèn UVC cùng lúc hoặc sau quá trình làm khô.

4. Chúng tôi sạc lại mặt nạ bằng điện trường cao áp. Đây là mục đích chính của máy của chúng tôi. Chúng tôi muốn thu nhỏ một máy điện tử công nghiệp xuống kích thước máy tính để bàn để mọi gia đình hoặc trung tâm cộng đồng có thể nạp năng lượng cho mặt nạ của họ.

Tại sao các nhà máy sản xuất mặt nạ không thể chỉ làm thêm mặt nạ?

Để tôi kể cho bạn nghe một câu chuyện có thật xảy ra ở Trung Quốc. Chính phủ cảnh báo người dân không mua bất kỳ loại mặt nạ mới nào trước ngày 14 tháng Hai. Lý do là mặc dù mỗi chiếc mặt nạ chỉ mất nửa giây để được khâu và sau đó 4 hoặc 5 giờ để tiệt trùng, nhưng phải mất đến 2 tuần để hơi khử trùng tan hết và an toàn khi sử dụng. Điều này là do họ sử dụng hơi ethylene oxide, cần thời gian để khí độc tan ra trước khi được bán.

Các nhà máy khó có thể thay đổi quy trình của mình một cách nhanh chóng vì chúng được thiết kế để sản xuất hàng loạt. Họ không sử dụng nước nóng giặt vì nó làm mất phí. Họ không sử dụng không khí nóng hoặc xử lý UVC vì cần không gian và thiết bị mới để thực hiện. Họ sử dụng hơi ethylene oxide vì nó không ảnh hưởng đến điện tích nhưng nó giúp loại bỏ vi khuẩn gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất. Nó hiệu quả hơn và giảm chi phí sản xuất mặt nạ. Trong cuộc khủng hoảng này, 15 ngày chờ đợi chúng tôi giống như 15 năm. Vì bạn không cần quy mô của một nhà máy, chúng tôi có thể thu nhỏ những máy móc khổng lồ mà họ sẽ sử dụng. Vì chúng tôi có thể áp dụng lại điện tích tĩnh, chúng tôi không cần phải lo lắng về việc mất điện tích trong khi chúng tôi vệ sinh. Và chúng ta không cần phải đắp mặt nạ vì chúng có thể được làm mới nhiều lần.

Trước khi xây dựng, chúng ta hãy xem một số sự kiện

Trong Pic 1, đó là một chiếc mặt nạ cũ. Tôi đã sử dụng một máy đo tĩnh để kiểm tra nó. Nó gần như vô dụng. Phí tĩnh điện thấp.

Trong Pic 2, một mặt nạ mới phải có tĩnh như thế này. Tôi đã thực hiện một thử nghiệm về việc sạc lại. Bạn có thể tải xuống tệp đính kèm video thô.

Từ Hình 3, bạn có thể thấy kết quả của một mặt nạ thải bỏ được sạc lại. Và thật ngạc nhiên là mặt nạ đã sạc lại có thể có điện tích tĩnh mạnh hơn nhiều so với mặt nạ mới! Theo tôi, đó là do quá trình sản xuất mặt nạ. Chậm trễ hai tuần trước khi giao hàng và đến tay người dùng cuối cùng, điều này có thể làm suy yếu điện tích tĩnh trên mặt nạ.

Bước 2: Thiết kế bao vây

Tôi đã xây dựng nguyên mẫu bằng ván rỗng PP vì chúng nhẹ và không thấm nước. Tuy nhiên, do không khí nóng có thể làm mềm các bảng bên trong, tôi đã làm ba tầng ở giữa bằng ván rỗng PC. Bạn không phải lo lắng về vỏ bọc bên ngoài vì các bo mạch có thể được làm mát bằng không khí bên ngoài.

Dưới đây tôi cho bạn thấy kích thước bạn sẽ chuẩn bị. Máy cắt giấy đủ sắc để cắt ván PP. Bạn có thể sử dụng máy cắt laser nếu muốn gọn gàng và nhanh chóng hơn.

Đầu tiên, chúng ta cần ván rỗng PP. Chúng dày 5mm.

Các phần màu vàng và đen là các góc và hình tam giác bằng chất dẻo.

Hình thứ tư là bảng điều khiển & hiển thị. Kích thước của các lỗ phụ thuộc vào OLED và các nút. (Hình cuối cùng có năm lỗ tròn thay vì 4 hình ở trên như đồng đội của tôi đã đề xuất một nút đặt lại)

Trong Pic 5, tấm này giữ vị trí của lưới nhựa, có chứa mặt nạ bên trong.

Hình 6 cho thấy bảng rỗng của PC trông như thế nào. Nó mạnh mẽ và nó được đánh giá là có thể tồn tại ở nhiệt độ 100ºC. Trong thực tế, nó thực sự có thể vượt quá thông số kỹ thuật 100º C. Nó dày hơn ván rỗng PP mà chúng tôi đã sử dụng và dày khoảng 12mm. Chúng tôi cần 3 miếng 45 x 45cm.

Có một ngăn kéo bằng nhựa PP, được sử dụng để làm bể rửa. Với kích thước này, chúng ta có thể đặt 6 chiếc mặt nạ bên trong nó. Tất nhiên bạn có thể đặt nhiều hơn vì mặt nạ phẫu thuật mỏng. Đối với mặt nạ phòng độc N95, tốt hơn bạn nên sử dụng lưới nhựa được đề cập ở các bước sau để ép chúng nhằm tiết kiệm không gian. Đừng lo lắng, việc bóp mặt nạ phòng độc N95 sẽ không làm tổn thương các sợi vải trên chúng.

Tôi đã sử dụng các thanh góc bằng nhựa in 3D thay vì những thanh mà tôi tìm thấy sau đó trên internet khi chúng tôi tham gia MIT Hackathon Challenge "Africa Takes on COVID-19". Sử dụng góc nhựa thật sẽ rẻ hơn nhưng phải có thời gian.

Sau đó, tôi đặt các bảng tổ ong PC trên sàn của mỗi lớp. Những tấm ván này cứng hơn ván rỗng PP và có thể chịu được khí nóng mà không phải lo lắng về tính toàn vẹn của cấu trúc. Tuy nhiên, nó đắt hơn nên tôi chỉ sử dụng 3 miếng, mỗi miếng có kích thước 45 x 45cm và dày 12mm. Các tấm PP được trình bày trước đó hoạt động tốt đối với bên ngoài hộp vì chúng có thể giữ được độ bền của chúng do tiếp xúc với không khí mát hơn bên ngoài hộp.

Bước 3: Nạp tiền tĩnh hoạt động như thế nào?

Nguyên tắc chính của hộp của chúng tôi là nó đổi mới mặt nạ vì sạc lại tĩnh điện. Về cơ bản, tôi đã chế tạo một máy điện tử thu nhỏ. Đây là nguồn gốc của ý tưởng Dự án viện trợ mặt nạ. Khi các loại sợi thổi tan chảy khan hiếm trong giai đoạn đầu của đợt bùng phát dịch bệnh, một số người bắt đầu nghĩ về cách tái sử dụng mặt nạ thải bỏ. Chúng tôi đã thử nghiệm nhiều cách để nạp lại tĩnh trên mặt nạ thải bỏ cũ. Có quá nhiều thứ để đề cập ở đây, vì vậy tôi sẽ tập trung vào kết quả cuối cùng. (Hãy xem câu chuyện của chúng tôi trên trang web của Dự án viện trợ mặt nạ nếu bạn tò mò.)

Hình ảnh đầu tiên cho thấy vật liệu lớp giữa của khẩu trang được sản xuất như thế nào trong một nhà máy: điện áp của máy đạt khoảng 120 kilovolt. Thông qua một quá trình được gọi là đánh thủng điện môi, sợi ở giữa cấu trúc giống như tụ điện trở nên tích điện. Về mặt kỹ thuật, nó không phải là một sự cố hoàn toàn vì không thể có bất kỳ tia lửa nào hoặc máy có thể đốt cháy sợi quang. Ngoài ra, một phần quan trọng của quá trình này là việc sử dụng "điện hào quang", vì vậy chúng tôi nói đùa rằng chúng tôi đang chiến đấu "Corona vs Corona".

Vì chúng ta đang nói về điện áp cao, một số có thể lo lắng về sự an toàn của nó. Đầu tiên, bạn sẽ không chạm vào nó. Thứ hai, chúng ta không thể có những cỗ máy khổng lồ, mạnh mẽ, đắt tiền ngồi trong phòng khách của mình. Thứ ba, Joule’s Law thật tuyệt vời! Chúng tôi tăng cường 5V đến 400KV để dòng điện quá thấp sẽ gây tử vong. Nhiệm vụ nguy hiểm hơn nhiều.

Electro-corona là một phương tiện hạnh phúc giữa sự cố hoàn toàn biện chứng và một mạch hở. Sử dụng Định luật Ohm và một số dữ liệu tôi tìm thấy trên mạng, tôi đã chọn một điện trở cao áp khoảng 5 hoặc 6 triệu ohms. Điều này có thể kiểm soát dòng điện trong khi ngăn chặn tia lửa điện. Hình thứ hai cho thấy điện trở cao áp trông như thế nào.

Hình thứ ba là máy phát điện cao áp. Các dây màu đỏ và xanh lá cây là đầu vào tích cực và tiêu cực. Bạn cần một máy đo tĩnh để tìm ra phí đầu ra. Nó rẻ và bạn có thể kiếm được rất nhiều. Hầu hết chúng được nhập khẩu từ Trung Quốc và chúng thực sự rất rẻ. (Một sự thật thú vị là nó được sử dụng để xua đuổi gia súc về nhà của những người nông dân ở Trung Quốc.)

Khi bật, cơ thể của nó trở nên nóng vì nó tạo ra một mạch điện gần. Mô-đun không được thiết kế để hoạt động theo cách này. Nó được thiết kế để chỉ hoạt động trong vài giây tại một thời điểm. Chúng tôi cần nó hoạt động liên tục nên chúng tôi đã hack nó.

Chúng tôi đặt một điện trở gốm 1 ohm giữa nguồn và đầu vào tích cực.

Kết quả là, sửa đổi đối với mạch sẽ là hình ảnh cuối cùng.

Bước 4: Xây dựng cột xả

Khi bắt đầu bùng phát, tôi đã tìm hiểu các lựa chọn cho các vật liệu mà tôi có thể sử dụng trong các nguyên mẫu của mình. Các bộ phận không thể bị hạn chế hoặc quá đắt. Một sự thất vọng đến với các bàn chải xả có sẵn trên thị trường. Chúng có hiệu quả, nhưng chúng được làm bằng sợi carbon nên đắt tiền. Ngoài ra, do nhu cầu sử dụng máy làm mặt nạ tăng cao, giá của chúng gấp khoảng 50 lần bình thường.

Vì vậy, tôi đã phải thay đổi quan điểm của mình. Những người làm việc trong ngành công nghiệp chip vi mạch rất quan tâm đến tĩnh điện vì nó có thể làm hỏng sản phẩm. Họ sử dụng nhiều cách để bảo vệ khỏi một điện tích tĩnh. Vật liệu họ sử dụng làm chất dẫn điện không tốt bằng kim loại, nhưng nó hút ra điện tích tĩnh liên tục. Chúng tôi nhận thấy tài liệu có giá cả phải chăng hơn nhiều nếu bạn biết cách hack chúng. Bạn có thể tìm thấy tài liệu này trong B. O. M. danh sách này có thể hướng dẫn.

Tôi đã làm hai bảng phóng điện (một bảng màu đen vì tôi đã hết băng keo màu trắng của tôi). Cuối cùng, tôi chôn dây bên dưới chúng như một kết nối.

Bước 5: Xây dựng mô-đun quạt không khí nóng

Tại sao không sử dụng máy sấy tóc để thay thế? Ban đầu, các chuyên gia đã gợi ý rằng chúng ta nên sử dụng máy sấy tóc để khử trùng mặt nạ. Tuy nhiên, họ cũng lưu ý mọi người không nên sử dụng chúng quá lâu vì nó có thể làm hỏng máy sấy. Ngoài ra, rất nhiều người không đủ kiên nhẫn cầm máy sấy tóc cả nửa tiếng đồng hồ. Ngoài ra, kiểm soát nhiệt độ trên máy sấy tóc không chính xác. Một khi nó quá nóng, không khí có thể làm tan chảy mặt nạ thải bỏ.

Vì vậy, chúng tôi đã chế tạo một cái được hiển thị trong Hình 1. Việc làm nóng một lớp lớn như vậy sẽ tốn quá nhiều điện năng. Chúng tôi đã chọn một lò sưởi PTC giống như loại bạn tìm thấy trong các đơn vị AC. Chúng tôi kết hợp nó với một quạt không chổi than DC, công suất khá mạnh ở 12V 0,6A. Tôi đã sử dụng một số vít để gắn PTC trên quạt, Hình 2 cho thấy chi tiết.

Chúng tôi có hai cách để kiểm soát nhiệt độ: Một bằng cách hàn một công tắc điều nhiệt trên PTC, một cách khác bằng cách sử dụng cảm biến DHT11 để báo cho MCU biết khi nào thì tắt thiết bị sưởi. Tôi đã sử dụng cả hai.

Bước 6: Điều trị UVC

Bức xạ UVC tiêu diệt vi khuẩn và vi rút. Nhiều người biết về công nghệ này. Vấn đề là ít người biết sự khác biệt giữa UVA, UVB và UVC. Một số nghĩ rằng chúng giống nhau. Đó là lý do tại sao có đèn UVC giả trên thị trường khi dịch bệnh bắt đầu. Trong dự án của chúng tôi, chúng tôi chỉ tin tưởng UVC, không giống như loại ánh sáng mà máy đánh bóng móng tay sử dụng.

Ở đây một lần nữa, tôi phải đối mặt với một số lựa chọn khó khăn. Chúng tôi biết có ba cách để tạo ra UVC, phổ biến nhất là cực âm nóng (HCFL), hiếm hơn là cực âm lạnh (CCFL), và sau đó là đèn LED UVC. Đối với môi trường và vận chuyển, ban đầu có vẻ như UVC LED là sự lựa chọn tốt nhất. Nhưng - cuối cùng chúng tôi đã chọn CCFL vì nhiều lý do. Giống như tôi đã nói trước đây, chúng tôi không muốn các bộ phận bị hạn chế hoặc định giá quá cao. Rất nhiều nghiên cứu đã đi vào cách chúng tôi giải quyết CCFL.

Tôi đã lắp đặt hai ống trong hộp, một ống trên sàn của lớp giữa, và một ống khác trên trần nhà. Tôi mắc một số kẹp dây để giữ các ống.

Các ống UVC cực âm lạnh và bảng điều khiển có chi phí thấp nhưng vẫn mạnh mẽ. Chúng chạy ở 12V và tiêu thụ tổng công suất 10 watt. Một bài báo khoa học cho biết 15 phút tiếp xúc với tia UVC trên các bề mặt có thể tiêu diệt gần như tất cả vi khuẩn. Chúng tôi quyết định tốt nhất là ghép nó với không khí nóng.

P. S. Dây gốc trên các ống quá ngắn, vì vậy chúng ta cần phải cắt và hàn các dây dài hơn để kéo dài chúng.

Bước 7: Chức năng giặt

Bạn có thể hỏi, tại sao phải rửa mặt nạ nếu nó sẽ sạch hết điện tích tĩnh?

Giặt là tùy chọn. Đầu tiên, chúng tôi không lo lắng về việc mất phí tĩnh vì chúng tôi có thể sạc lại sau. Mục đích chính của việc rửa khẩu trang phẫu thuật hoặc mặt nạ phòng độc N95 không phải để loại bỏ vi khuẩn, mà là để loại bỏ bụi cản trở luồng không khí. Điện tích tĩnh không chỉ dính virus mà còn dính vào các hạt bụi nhỏ. Xử lý bằng không khí nóng có thể tiêu diệt vi khuẩn nhưng không thể loại bỏ bụi. Mồ hôi và chất béo của con người cũng chặn không khí, tương tự như cách mụn trứng cá hình thành trên khuôn mặt. Sau khi đọc các đặc tính vật liệu của thổi tan chảy, nước là sự lựa chọn hợp lý nhất. Nó có thể hòa tan muối khoáng và các vết bẩn hòa tan và rửa sạch các hạt không hòa tan khi hết điện tích tĩnh. Không chỉ là ngâm, bạn cần nước để chảy. Vì vậy, tôi đã sử dụng một máy bơm nhỏ có thể đặt chìm và một đoạn ống nhựa ngắn. Tôi dán một miếng băng dính hai mặt vào máy bơm để dán vào thành bể nước. Tôi cũng kéo dài dây dài hơn khoảng 50cm.

Nếu bạn muốn giặt tốt hơn, tôi khuyên bạn nên đặt một máy sưởi bên trong. Điều này giúp tiêu diệt vi khuẩn và đánh tan vết bẩn. Nó sẽ là một trợ giúp lớn ở các nước lạnh. Nhớ thêm cảm biến hoặc công tắc điều chỉnh nhiệt để kiểm soát nhiệt độ nước.

Bước 8: Các phụ kiện khác

Bạn cần hai miếng lưới nhựa, được liệt kê trong danh sách vật liệu, để giữ mặt nạ tại chỗ trong khi chúng được giặt và thổi. Mặt nạ phòng độc N95 có thể được ép lại để vừa với lưới và không làm hỏng chúng. Bạn cần một số dây buộc zip buộc ở một bên để làm bản lề để nó có thể hoạt động như một tấm lưới.

Tiếp xúc với tia UVC có hại cho con người vì vậy chúng ta cần một cánh cửa để ngăn chặn nó. Tôi đã nghĩ ra một giải pháp đơn giản. Tôi cắt một miếng ván rỗng PP có kích thước 45 x 14cm. Tôi khoan 4 lỗ, đường kính 4mm, mỗi lỗ ở 4 góc và đặt 4 đinh tán nhựa qua chúng. Sau đó, bảng có thể được đặt vào giữa các khoảng trống của bảng rỗng PC. Cuối cùng, tôi dán một ít khóa dán vào hai mặt của hộp và trên cửa để che nó. Nó trông thô nhưng nó hoạt động. Bạn có thể nâng cấp nó bằng bản lề hoặc công tắc sậy có nam châm để chắc chắn hơn như cửa lò vi sóng.

Tôi đã đặt một màn hình OLED và 5 nút bấm (bốn chức năng và một lần đặt lại khẩn cấp) vào bảng điều khiển. Tất cả các nút được hàn bằng dây XH2.54 2P. OLED cần một dây gấp đôi XH2.54 4P để kết nối.

Bước 9: Ban kiểm soát

Nguyên mẫu này cần nhiều nâng cấp nhỏ để hoạt động tốt hơn, vì vậy tôi đã để lại một số plug-in trên bảng. Đó là: công tắc cửa, cảm biến nhiệt độ cho két nước và hai đầu vào analog nữa. Vì có rất nhiều khả năng xảy ra lỗi do tích điện - thứ cũng tạo ra nhiều ion trong không khí - nên có rất nhiều bộ phận bảo vệ ESD trên bo mạch. Ngoài ra, tôi phải mất 3 ngày để đợi bảng từ các nhà sản xuất PCB, lâu hơn một chút so với ước tính do tác dụng phụ COVID-19.

Tôi đã sử dụng LCEDA để vẽ bảng. Pic2 hiển thị kết xuất 3D. Do thiếu một số thư viện của các thành phần nên có 2 khoảng trống. Một là nguồn điện 110V / 220V AC đến 5V DC, nằm ở góc trên bên phải của bảng. Một mô-đun khác là LM2596 được xếp chồng lên nhau thành hai. Bạn có thể thấy bảng trông như thế nào trong thực tế trong Hình 3.

Pic 4 là nguồn điện chuyển đổi AC-DC 110 / 220V sang 12V. Có ba loại nguồn trong thiết bị này, nguồn AC, DC 12V và DC 5V. Vì lý do ổn định, tôi đặt một mô-đun AC-DC 5V khác đặc biệt cho MCU, cảm biến và điều khiển rơ le. Chúng được cách ly về điện với các thiết bị truyền động khác.

Bảng điện cao áp nên được đặt cách xa các bảng khác. Khi nó được bật, bạn sẽ nghe thấy tiếng vo ve giống như muỗi. Đó là sự phóng điện corona. Pic 5 và Pic 6 là bảng điện áp cao.

Hình cuối cho thấy mọi chức năng được kết nối với bảng.

Bước 10: Chạy thử nghiệm

Hãy cùng xem cách sử dụng Box từ Video 1.

Tôi đã mua một máy đo PM2.5, loại này đã được ai đó sử dụng để trang trí nhà trước đây. Tôi đã thử nghiệm nhiều lần. Các video thô hiển thị kết quả thử nghiệm. Chữ số màu vàng là giá trị PM2.5.

Video 2: Mặt nạ cũ không được vệ sinh và sạc lại

Video 3: Thử nghiệm PM2.5 rửa mặt nạ mà không cần sạc lại. Nó hoạt động tệ hơn một chiếc mặt nạ cũ.

Video 4: Thử nghiệm PM2.5 rửa mặt nạ sau khi sạc lại. Nó phục hồi khả năng ngăn chặn sol khí và các hạt nhỏ.

Bước 11: Tệp đính kèm

Ở đây tôi chia sẻ cho bạn mã và sơ đồ. Bạn cần 123D Design để mở tệp phác thảo hoặc mô phỏng.

Bước 12: Điều gì đó muốn kể

Khi đại dịch vẫn hoành hành trên thế giới, chúng tôi muốn chia sẻ và cung cấp bộ tài liệu để giúp đỡ mọi người. Chúng tôi đã triển khai huy động vốn từ cộng đồng và muốn tìm hiểu xem có bao nhiêu người cần điều này.

www.indiegogo.com/projects/mask-reborn-box…

Trong chiến dịch, có một loại khác là Hộp tái sinh mặt nạ. Ở đây tôi cho bạn xem công việc của Jason, video thử nghiệm Semi-PMRB PM0.3.