Guantera de investigación de bajo costo: 35 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Objetivo:

El propósito de este Instructable es guiar en la construcción de una guantera de investigación de bajo costo. Las dimensiones generales de la caja son 3’x 2’ x 2’¾” (L x W x H) con una caja de paso de 1’x 1’ x 1’unida al costado. Esta caja incorpora control de temperatura y humedad con el fin de crear un ambiente controlado para la experimentación. El tiempo aproximado de construcción es de 10 días para la estructura principal y el cableado / tubería. Algunas pruebas de la codificación utilizada para este proyecto también deberán incorporarse en ese tiempo, que variará según su nivel de confianza con la programación de Arduino. El costo total de la construcción es de aproximadamente $ 320 USD en madera, tornillos, hardware, cableado, tuberías, PVC, acrílico, pintura, sensores y artículos diversos adicionales. Se usó un carro de metal en esta construcción, pero no es obligatorio. La caja se puede colocar sobre una mesa o un banco de trabajo.

Herramientas necesarias:

· Sierra de mesa

· Sierra caladora

· Enrutador

· Sierra circular

· Taladro eléctrico

· Borde recto

· Cinta métrica

· Sierra de corona de 6”

· Cepillo de pintura

· Rodillo de pintura de 6”y fundas de espuma

· Papel de lija de grano 220

Materiales usados:

· 2 x (8'x4 'x ¾ ) madera contrachapada de abedul para gabinetes

· 1 X (36 "x 30" x 0,093 ") hoja de acrílico

· Lámina acrílica 2 X (24 "x 18" x 0,093 ")

· Tornillos Deck Plus (8 x 1 5/8”) (incluye broca)

· Sellador de silicona Gorilla Glue, 2.8oz., Transparente

· Epoxi de cola de gorila

· PLA para piezas impresas en 3D

· 3 X Gatehouse 1.75”elevador de guillotina de ventana corrediza fundida a presión

· 6 X Herrajes / bisagras para puertas de entrada, 1.5”galvanizados

· 5 tarros de cristal de 1 pinta

· Pintura exterior de látex satinado Valspar Duramax, blanca, 1 cuarto

· Calafateo de silicona

· Microcontrolador Arduino

· Tablero de pruebas (o se puede usar soldadura para conectar cables)

· 5 colores diferentes de cableado

· Batería de 9 voltios

· Adafruit DHT22 (sensor de humedad y temperatura)

· Resistencia de 10kΩ

· Motor paso a paso (28BYJ-48)

· Dos relés (JQC-3FF-S-Z)

· Cableado CAT 5

· 2 x codo de 90 grados (cobre)

· Manguera de plástico

· Abrazadera de manguera de ½”

· Panel de aluminio extruido

· Madera contrachapada de ½”para caja de almacenamiento (piezas de desecho usadas)

· Tira de luces LED

· Convertidor de CA a CC adecuado para las luces que se utilicen

· Abrazaderas de manguera de 2 x 6"

Paso 1: hacer una hoja cortada para madera contrachapada

Trace las líneas de corte para todos los lados de la caja principal y la caja de paso en la hoja de madera contrachapada. La lista de cortes es la siguiente:

· (1x) 36 "x 12 ¾" (frente donde irán los orificios de los guantes)

· (1x) 36 "x 24" (atrás)

· (2x) 24”x 22 ½” MÁS corte de 45 grados desde el centro (marca de 12”) del lado de 24” hasta el lado de 22 ½”

· (1x) 34 ½”x 22 ½” (parte inferior)

· (1x) 36 "x 11 ¾" (arriba)

· (1x) 36 "x 17 5/8" (puerta del gabinete frontal)

Paso 2: haz todos los cortes

Haga todos los cortes con una sierra circular utilizando una regla como guía, como se muestra en la foto de Google Imágenes a continuación. Lije todos los bordes una vez cortados. Las caras superior y frontal de la caja deberán tener cortes en ángulo de 45 ° en los bordes largos para que estén al ras con los lados que se cortan en un ángulo de 45 °. Alinee y mida estos a mano para hacer los cortes correctos. Utilice una sierra para cortar ingletes o una sierra de mesa para hacer estos cortes de borde en ángulo.

Paso 3: Prueba de ajuste de cortes

Prueba de ajuste en todos los lados. En esta construcción, la parte inferior de la caja se coloca "dentro" de todos los lados de la caja; y los lados izquierdo y derecho se colocan "dentro" del frente y la parte posterior de la caja. Utilice una rebajadora para recortar los lados a la altura adecuada. En esta construcción, hubo un error de aproximadamente 1/16”entre el lado trasero y los lados izquierdo y derecho, por lo que la parte trasera se recortó a la longitud más corta para que coincida con los lados usando una rebajadora.

Paso 4: Corte el orificio para la caja de paso

Corte un orificio para la caja de paso en el lado derecho. Use una sierra de vaivén para cortar el agujero y un enrutador para enderezar los cortes. Este orificio debe tener el tamaño de la caja de paso menos el doble del grosor de la madera utilizada. En nuestro caso, el agujero era cuadrado de 10,5 "x 10,5". Desea que la parte inferior del orificio para el paso a través esté nivelada con el piso de la caja principal, como se ve en la foto.

Paso 5: corte los agujeros de los guantes

Haga agujeros en la cara frontal para los guantes. Se obtuvo una distancia cómoda entre los orificios de los guantes de un gabinete de chorro de arena de 6.5”. Cada agujero de guante se cortó con una sierra de corona de 6”. Los agujeros se miden a 3,5”desde la parte inferior de la caja. Se midió el centro de la cara frontal y los agujeros se basaron en eso en lugar de en la distancia desde los bordes exteriores.

Paso 6: armar la caja

Atornille todos los lados para crear la caja, menos la puerta del gabinete frontal. Marque la línea central del grosor de la madera (en este caso, a 3/8”de los bordes de los lados que se atornillarán a los bordes de los lados adyacentes). Perfore previamente los orificios con una broca avellanadora cada 2”, dejando espacio en las esquinas para los tornillos de las tablas adyacentes.

Paso 7: Construya la caja de paso

Construya la caja de paso. Este es el cubo de 1 'x 1' x 1 '. Corte los 5 lados necesarios para construir la caja con la misma madera contrachapada de ¾”que la caja principal. Recuerda incorporar el grosor del contrachapado en los cortes. La lista de cortes es la siguiente:

· (2x) 11 ¼ "x 11 ¼" (parte posterior y superior)

· (1x) 12”x 11 ¼” (frente); + Ranura de aproximadamente 2/5 "en el costado que se unirá a la caja para que la" puerta "acrílica pueda deslizarse

· (1x) 10 ½ "x 11 ¼" (parte inferior)

· (1x) 30 x 30 cm (esta será la puerta de la caja en el borde más externo)

Dos de estos lados (superior y frontal) deberán tener ventanas de visualización cortadas. Marque estas ventanas de visualización con el tamaño deseado. Esta caja tiene una ventana superior con dimensiones de 7 ½”x 7 ½” y una ventana frontal con dimensiones de 7 ½”x 8”. Use una sierra de vaivén para cortar las aberturas y luego un enrutador para terminarlas. Use un bocado de conejo en las aberturas para que la ventana tenga una superficie a la que adherirse.

Para la pequeña hendidura en el lado frontal, mida aproximadamente 2/5”del borde y ¾” hacia adentro en la parte superior e inferior de este borde. Use un tupí para cortar la hendidura de 2/5”de profundidad y 10 ½” de ancho en el borde de este lado.

Ensamble la caja de la misma manera que la caja principal como se vio en el Paso 6, dejando la puerta en el lado derecho.

Paso 8: Instale las ventanas acrílicas en la caja de paso a través

Instale ventanas de visualización en dos aberturas de la caja de paso. Corte la lámina acrílica al tamaño de ventana deseado + superpóngala para adherirla. Use tornillos pequeños para sujetar las esquinas para mantenerlo en su lugar en la abertura y use sellador de silicona para adherir completamente la ventana a la superficie desde la parte posterior.

Paso 9: Construya la puerta corrediza para la caja de paso

Construya una ventana deslizante que separará la caja principal de la caja de paso. Corta una lámina acrílica de las dimensiones deseadas. Para esta caja, esas dimensiones fueron 14 ¼ "x 11". Coloque una manija pequeña hecha de madera contrachapada sobrante con tornillos pequeños para que el usuario pueda deslizarla fácilmente. Use cinta de fieltro en todos los bordes de la ventana corrediza para ayudar a sellar cuando esté cerrada, incluida una tira en la dimensión de la abertura de la caja de paso.

Paso 10: conecte la caja de paso a la caja principal

Conecte la caja de paso a la caja principal. Aplique adhesivo de construcción a los bordes de la caja de paso que se unirá a la caja principal. Luego, use de 6 a 12 tornillos desde el interior de la caja principal en los bordes del pasante para mantenerlos unidos mientras se seca el adhesivo.

Paso 11: Corte la abertura e instale el acrílico en la puerta de la caja principal

Corte la abertura en la puerta del gabinete para ver la ventana e instale la ventana. Utilice una sierra de vaivén para cortar en bruto la ventana de visualización del tamaño deseado. Esta caja tiene una ventana con dimensiones de 30”x 12”. Use un bocado de conejo en la abertura para que la ventana tenga una superficie a la que adherirse. Corte la lámina acrílica al tamaño de ventana deseado + superpóngala para adherirla. Use tornillos pequeños para sujetar las esquinas para mantenerlo en su lugar en la abertura y use sellador de silicona para adherir completamente la ventana a la superficie desde la parte posterior.

Paso 12: Caja de pintura

Use masilla para sellar todas las juntas interiores de la caja. Aplique masilla en todos los orificios de los tornillos y pinte todos los componentes de la caja con pintura blanca. Haga esto ahora antes de instalar cualquier hardware. Use cinta de pintor para sellar las ventanas instaladas antes de pintar.

Paso 13: Instale las puertas

Instale ambas puertas del gabinete en la caja principal y la caja de paso. Use bisagras pequeñas, 4 en el gabinete de la caja principal y 2 en la puerta pequeña para la caja de paso.

Paso 14: instalar cerraduras

Coloque elevadores de guillotina de ventana corrediza a cada lado de la puerta de la caja principal y uno a la puerta para el paso.

Paso 15: Construya una caja de almacenamiento de solución salina saturada

Construya una caja de almacenamiento para soluciones salinas saturadas. Esta caja de almacenamiento fue construida para caber dentro de los límites del carro que se utilizó. Cualquier caja de almacenamiento que construya solo es realmente necesaria para almacenar las soluciones de sal saturada para que no se caigan. Para esta aplicación, se tomaron las medidas de los estantes medio e inferior del carro utilizado para tener una idea del tamaño de la caja de almacenamiento.

Paso 16: corte la madera y ensamble la caja de almacenamiento

Corte madera contrachapada de ½”de manera que la altura entre los estantes y sujete los lados de la caja de almacenamiento con tornillos para madera de 1”.

Paso 17: Haga espacio interior para soluciones de sal

Una vez que se haya ensamblado el marco de la caja de almacenamiento, coloque los recipientes de solución de sal (frascos de albañil de 5x pinta) en la caja, luego mida y corte madera de pino de 1”x 3” para el marco del recipiente. Esto debe quedar bien ajustado para que los frascos no se puedan mover, pero debe estar lo suficientemente suelto para que se puedan quitar fácilmente. Esta caja se colocó en el estante del medio del carro para facilitar el acceso.

Paso 18: haz una funda para pistola de calor

Haz una funda para pistola de calor. Coloque la pistola de calor sobre un pequeño trozo de madera contrachapada sobrante y trace la forma.

Paso 19: corte de madera para la funda

Recorta la forma con una herramienta múltiple.

Paso 20: Modifique la pistola de calor para colocarla

Taladre un pequeño agujero en la parte inferior del mango, asegurándose de no perforar los cables. Este pequeño orificio es para montar la pistola de calor en la madera cortada en el paso anterior.

Paso 21: coloque la abrazadera para la boquilla de la pistola de calor

Coloque una pequeña pieza cuadrada de madera contrachapada en el extremo de la madera cortada como un espaciador para asegurarse de que la pistola se montará recta. A continuación, coloque una abrazadera de ½”en el extremo de la pequeña pieza cuadrada de madera para sujetar el tubo de calefacción que se conectará a la pistola de calor.

Paso 22: Monte la pistola de calor en la forma de madera

Monte la pistola de calor en la madera cortada con un tornillo en el orificio perforado en el mango. También coloque el adaptador del tubo de calefacción en la abrazadera y apriete para asegurarse de que el ajuste sea correcto. Una vez que se haya verificado el ajuste, retire la pistola de calor y la abrazadera de la madera cortada para que pueda pintarla.

Paso 23: Prepare el codo de cobre

Envuelva el tubo calefactor de ½”con una envoltura de escape para asegurarse de que el tubo no queme la madera mientras pasa por la caja y también por seguridad al no permitir que el usuario se queme con el tubo.

Paso 24: coloque la funda en la caja principal

Fije la pieza pintada de madera cortada atornillándola a la caja principal. Taladre un agujero de ¾”en la parte trasera derecha de la caja en la esquina inferior para insertar el tubo de calor envuelto. Inserte el tubo de calor en la abrazadera y apriete la abrazadera para asegurar un montaje estable.

Paso 25: Instale la pistola de calor

Asegure la pistola de calor a la madera cortada insertando el cilindro calefactor de la pistola de calor en el tubo calefactor y luego apriete el tornillo en el mango.

Paso 26: Prepare la caja para el flujo de humedad

Taladre un orificio en la esquina inferior izquierda de la caja para insertar la manguera para el flujo de aire húmedo.

Paso 27: Instale el codo para flujo de humedad

Inserte el segundo codo de cobre de 90 grados en este orificio perforado y la manguera en este codo de cobre como se ve en la foto.

Paso 28: corte e instale el difusor de flujo de aire

Corte la pieza de aluminio extruido al ancho del interior de la caja principal. Esta es una pieza de repuesto de la carcasa de la luz fluorescente del techo. Este mide 34 3/8”. Luego, taladre 1/16”cada par de pulgadas a lo largo de la pieza de aluminio en dos líneas.

Paso 29: Instale bridas para guantes y guantes

Instale bridas de guantes impresas en 3D en dos orificios para guantes para la caja. El archivo.stl para estas bridas se incluye aquí. Coloque los guantes con abrazaderas de manguera de 6.

Paso 30: Instale los elementos de control de humedad

Instale frascos de albañil con dos agujeros cortados en las tapas. En un orificio se correrá la manguera desde la bomba de aire, mientras que en el otro se correrá la manguera hacia afuera y dentro de la caja para la humedad. El método de control de la humedad que se utiliza aquí son las soluciones salinas saturadas. Se utilizan cinco sales diferentes para controlar las condiciones de humedad específicas, por lo que se utilizan 5 tarros de cristal. La bomba utilizada es una bomba de colchón de aire estándar. Las cinco mangueras que salen de los frascos y entran en la caja primero pasan por un colector para pasar las 5 mangueras separadas en 1 antes de introducirlas en el interior de la caja. La válvula rotativa utilizada es accionada por el motor paso a paso (28BYJ-48). Este sistema fue diseñado e impreso en 3D. Los archivos.stl para cada parte de la válvula rotativa se incluyen aquí. El motor paso a paso debe estar conectado a la pieza b2 como se ve en la foto.

Paso 31: Instale las luces LED en la cámara principal

Use tiras de luces LED (las que se usaron aquí fueron repuestos de otro proyecto) y móntelas en la parte superior de la cámara principal. Use epoxi para adherir la tira al "techo" de la caja.

Paso 32: Ensamble el hardware de Arduino

una. Hardware del sensor: (los pines del sensor están numerados de izquierda a derecha, como se ve desde la parte frontal del sensor)

I. Conecte una resistencia de 10 kΩ entre el pin1 y el pin2

ii. Conecte el extremo pin1 de la resistencia al pin de 5 voltios en el Arduino

iii. Conecte el extremo pin2 de la resistencia al pin digital 2

iv. IGNORAR pin3. No es necesario para nada.

v. Conecte el pin 4 a tierra

vi. DEBE descargar la biblioteca DHT o no funcionará

B. Hardware del motor:

I. Conecte los cables del motor a la placa intermedia

ii. En la placa intermedia, conecte Vin y GND a una batería de 9 voltios

iii. Conecte IN1, IN2, IN3 e IN4 a los pines digitales 4, 5, 6 y 7, respectivamente

C. Hardware de relé:

I. Conecte VCC a la fuente de alimentación de 5 V

ii. Conecte GND a tierra

iii. Conecte IN1 e IN2 a los pines digitales 12 y 13, respectivamente

Paso 33: Obtenga la codificación Arduino

Copie o descargue la codificación Aruino, consulte las instrucciones de funcionamiento para los archivos.

Nota:

*** DEBE descargar la biblioteca para el sensor que está utilizando (DHT22 en este caso) o el código no funcionará. Para obtener la biblioteca, vaya a GitHub (https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library) y descargue la biblioteca. También asegúrese de descargar la biblioteca de sensores unificados de Adafruit (que se encuentra en la parte inferior de la página vinculada). Una vez que descargue estos archivos comprimidos, descomprímalos y agréguelos a la carpeta Arduino Libraries (Computadora / Documentos / Adafruit / Bibliotecas).

Paso 34: instale el soporte de la cámara GoPro, si lo desea

Se fabricó e instaló un soporte de cámara GoPro impreso en 3D en la parte frontal de la cámara principal para tomar videos de los experimentos. También se puede usar un soporte comprado en la tienda.

Paso 35: Método de control de humedad opcional

Después de un trabajo adicional en la guantera de investigación de bajo costo, se diseñó y utilizó otra opción de control de humedad. Este diseño no requiere un motor o una válvula giratoria para elegir el frasco de solución de sal saturada que el usuario desea. En cambio, se montan 5 válvulas separadas con una línea de alimentación desde la bomba de aire y cada válvula se alimenta a los 5 frascos de solución de sal saturada diferentes. Finalmente, cada jarra se alimenta a un colector y una línea de manguera se alimenta a la cámara principal de la caja.

Herramientas necesarias:

• Broca Forstner de 5/8"
• Taladro eléctrico

Materiales usados:

• 5 x Rain Bird Drip Válvula de encendido / apagado con púas de 1/2 pulg.
• 4 x Rain Bird 1/2 pulg. Camisetas con púas
• 11 x Codos de púas Rain Bird de 1/2 pulg.
• Tubería de vinilo ID de 1/2"
• Tubería de vinilo de 1/4 "ID
• Empalme de 6 x 1/2 "DE a 1/4" DE
• 1 x 1/4 "ID a 1/4" ID en T con púas
• Correa de dos orificios de 10 x 1/2"
• Bomba de aire Imagitarium, 4W
• Tornillos de 20 x 1/2"
• 4 tornillos de 1"
• Tablero de madera de roble macizo de repuesto de 3/4 "x 7"
• Válvula rotativa de otra opción de humedad utilizada como colector
• Gorilla Glue epoxi de 5 minutos

Pasos:

1. Empareje cada una de las 5 válvulas en ambos lados con los codos de púas usando el tubo de vinilo de 1/2 "ID como se ve en las fotos.
2. Construya la configuración de la entrada de aire usando 4 de las tees con púas y 1 codo con púas como se ve en las fotos.
3. Mida la distancia de centro a centro de la apertura de las válvulas en T para determinar el espacio para las válvulas cuando se montan en la tabla de madera. Emparejamos los tees lo más cerca posible del contacto, por lo que nuestra distancia fue de 3 ".
4. Se usó una pieza de repuesto de roble macizo para montar las válvulas. La pieza de repuesto que teníamos tenía aproximadamente 1,5 'de largo, por lo que centramos nuestro sistema de válvulas en eso. Las válvulas debían estar a una distancia horizontal de 3 "(como se encontró en el paso anterior) entre sí para poder acoplarse con el conjunto de entrada de aire. Use un cuadrado de velocidad para marcar 5 líneas de 45 grados espaciadas 3" entre sí. Mida la distancia de centro a centro de las aberturas de los codos acoplados con las válvulas. Medimos alrededor de 6 1/4 ". Marque la tabla en las líneas de 45 grados donde le gustaría perforar para que los codos se asienten y se acoplen en la parte trasera con el conjunto de entrada de aire.
5. Use una broca Forstner (5/8 "era un tamaño utilizable que teníamos a mano) para perforar los 10 orificios marcados en el paso anterior.
6. Monte las válvulas en el tablero usando 10 correas de dos orificios como se usa en el tendido de conductos (ver fotos).
7. Utilice el tubo de vinilo de 1/2 "de diámetro interno para acoplar el sistema de entrada de aire a la fila inferior de codos acoplados a las válvulas (estos se acoplaron a la fila inferior debido a la orientación final de la bomba de aire y las soluciones salinas saturadas).
8. Acople los empalmes de 5 1/2 "de DE a 1/4" de DE a la fila superior de codos acoplados a las válvulas usando la tubería de vinilo de 1/2 "de DI.
9. Monte el tablero de válvulas en un lugar conveniente para el usuario. Esta tabla se montó en la esquina superior derecha del carro. Mida y taladre previamente 4 agujeros en la tabla y el carro. Utilice pernos de 1 "para sujetar la tabla al carro.
10. Coloque las soluciones de sal saturada en los lugares designados y coloque un tubo de 1/4 "de diámetro interno desde los empalmes hasta el fondo de los frascos. La longitud de la tubería necesaria dependerá de su configuración. Estos se probaron y luego se cortaron, por lo que no se realizaron mediciones. (Ver fotos)
11. Finalmente, use una T de 1/4 "de DI a 1/4" de DI para acoplar los dos tubos de salida de la bomba de aire a un empalme de 1/4 "de DE a 1/2" de DE y acople esto al sistema de entrada de aire en el parte posterior del tablero.
12. La válvula rotativa de la solución de control de humedad anterior se utilizó como colector en este diseño. Se utilizó epoxi de cinco minutos para sellar la válvula.
13. Ejecute un tubo de 1/4 "de diámetro interno desde cada frasco de solución de sal saturada hasta el colector de" válvula giratoria ". Utilice el mismo tubo del diseño original para alimentar el colector al interior de la cámara.