Dispositivo de esterilización ultravioleta de bricolaje (UVClean): 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Introducción

¡Hola a todos y bienvenidos a mi primer instructable! En esta guía paso a paso, aprenderá a crear su propio dispositivo de esterilización ultravioleta que se puede utilizar como varita o como cámara de esterilización automática. El dispositivo, llamado UVClean, utiliza una bombilla UVC especial que puede esterilizar superficies no porosas en cuestión de minutos.

Las características incluyen:

-Diseño robusto y ergonómico

-Bombilla UVC original de 253,7 nm y 3,5 W

-Pantalla OLED bicolor

-Interfaz protegida con contraseña

-Sistema de menú completo

-Modo de mano continuo y modo de temporizador automático

EDICIONES IMPORTANTES: No sabía que esto explotaría tanto, ¡pero gracias a todos los que han echado un vistazo! Tengo algunas actualizaciones importantes que decir en función de algo que he estado viendo en los comentarios.

1) Construya este dispositivo bajo su propio riesgo, mucha gente tiene muchas cosas que decir sobre la seguridad UV, y ciertamente no soy un experto. Trataré de responder algunas preguntas al respecto, pero al final del día, debería hacer una buena investigación sobre las precauciones de seguridad que se requieren para la exposición a los rayos UV antes de decidir construir este dispositivo.

2) Este dispositivo es de hecho un desinfectante, no un esterilizador. La desinfección es el proceso de eliminar la mayoría de los organismos de una superficie en un 99,9%, mientras que la esterilización es el proceso de eliminar TODOS los organismos de una superficie. Este dispositivo no es de grado médico y no debe percibirse como tal.

3) Aún no se ha demostrado que este dispositivo elimine virus y bacterias. Lo probaré pronto, vea el punto 4.

4) Pronto probaré la eficacia del dispositivo. Para hacer esto, cultivaré algunos cultivos de bacterias y los expondré a mi dispositivo durante diferentes períodos de tiempo. Luego observaré el crecimiento de las bacterias para ver qué tan efectivo es este dispositivo para eliminarlas. Me aseguraré de publicar fotos y videos de este experimento en mi Instagram y en este instructivo en las próximas semanas, ¡así que estad atentos!

ADVERTENCIA: Este dispositivo emite radiación UVC, que es dañina para la piel y los ojos humanos. Deben usarse gafas protectoras UV adecuadas y cubiertas de piel para todo el cuerpo al probar el circuito de la bombilla y al operar el dispositivo en modo portátil. Este dispositivo no debe utilizarse en presencia de animales o seres humanos desprotegidos. Como medida de seguridad, se debe ingresar una contraseña para armar el dispositivo, a fin de evitar que usuarios no autorizados enciendan la bombilla.

Todos los CAD, los códigos y los diagramas de circuitos fueron creados originalmente por mí a la luz de la pandemia de COVID-19. Si alguno de ustedes tiene alguna sugerencia para mejorarlo, o si desea hacer alguna modificación propia, ¡hágalo y hágamelo saber! Si decides hacer uno, ¡envíame una foto!

Sobre mí:

Mi nombre es Henry Mayne y actualmente soy un estudiante de ingeniería eléctrica de tercer año en la Northeastern University de Boston. Mi compañero de cuarto y yo disfrutamos haciendo proyectos como este y queremos compartir nuestras ideas, así que echa un vistazo a nuestro Instagram para ver algunos de nuestros otros proyectos y las cosas que hemos estado haciendo. Si desea conocer mi historial profesional, consulte mi página de LinkedIn.

Suministros

Herramientas necesarias:

-impresora 3d

-Cortador láser o sierra

-Multímetro

-Soldador

-Mecha de soldadura o ventosa de soldadura

-Pistola de silicona

-Pistola de aire caliente o encendedor

-Gafas láser UV

-Guantes resistentes

-Manos amigas

-Llave Allen

-Destornillador

-Tijeras

-Cuchillo exacto

-Alicates

-Alambres pelacables

Materiales generales:

-Filamento PLA (cualquier color)

-Cinta de aluminio

-Cinta eléctrica

-Soldadura de núcleo de resina

-Pegamento caliente

-Super pegamento

-8 tornillos M3 de 20 mm

-18 tornillos M3 de 10 mm

-26x tuercas M3

-Alambre de cobre trenzado

-Tubo termoretráctil

Acrílico transparente de -2 mm de espesor

Componentes electrónicos (deben ser estas piezas exactas para que funcionen, proporcionaré enlaces):

-Bombilla UVC GTL-3

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

-Zócalo de bombilla montable E17 (es muy importante que obtenga este zócalo EXACTO, para que encaje en la impresión)

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

-Fuente de alimentación (es muy importante que obtenga esta fuente de alimentación EXACTA, de lo contrario tendrá problemas)

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

-Placa convertidor de refuerzo (es muy importante que obtenga esta placa EXACTA, de lo contrario tendrá problemas)

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

-MOSFET Tablero de interruptores de alta potencia

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

-3x resistencias de 150 ohmios 5W

Los conseguí en mi tienda de electrónica local, pero tal vez puedas encontrar algunos en línea.

-Arduino nano

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

-Módulo codificador rotatorio

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

-Interruptor de palanca

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

-Pantalla OLED

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

Conector de barril de -2,1 mm

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

-Pequeño zumbador piezoeléctrico

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

Paso 1: Imprime las piezas en 3D

El primer paso es bastante simple, use los archivos.stl provistos y una impresora 3D con un tamaño de cama adecuado para imprimir las 10 piezas personalizadas (necesitará 2 paneles de ventana y 2 placas de cubierta). Asegúrese de nivelar su lecho de impresión y límpielo con alcohol isopropílico antes de cada impresión, especialmente para los grandes paneles de la cubierta. Sugiero imprimir una pieza a la vez, porque si su impresora es como la mía, puede ser propensa a fallar. Establezca algo de tiempo el fin de semana para imprimir todas las piezas, ya que tardará muchas horas en completarse. Por último, asegúrese de monitorear constantemente su impresora 3D, ya que es un peligro de incendio si no se supervisa.

Paso 2: lamina la cubierta con cinta de aluminio

Con un rollo de cinta de aluminio, tijeras y un cuchillo de precisión, lamine el interior de la placa frontal, la placa posterior, el lomo izquierdo y derecho, ambas placas de la cubierta y ambos paneles de las ventanas. Esto ayudará a canalizar la luz de la bombilla hacia el área de esterilización, además de actuar como un disipador de calor masivo para la bombilla y las resistencias. Para hacer esto más fácil, intente cubrir áreas grandes con pedazos enteros de cinta primero para evitar cortar demasiado. Una vez que las piezas estén cubiertas, use un cuchillo de precisión para recortar los bordes y los agujeros.

Paso 3: corte e instale las ventanas acrílicas

Con una sierra o un cortador láser, si tiene uno, corte algunos paneles acrílicos de tamaño adecuado que encajen en las depresiones rectangulares de los paneles de las ventanas. Luego, coloque las piezas en las depresiones y pase un poco de pegamento a lo largo de los bordes. Si se hace correctamente, el superpegamento se filtrará en las grietas por sí solo y la ventana quedará asegurada firmemente. Asegúrese de usar solo una pequeña cantidad de pegamento y no toque el acrílico para evitar dejar huellas dactilares de pegamento en él. Una vez que hayas aplicado el superpegamento, deja secar las piezas en una superficie nivelada durante 24 horas. La radiación UVC no pasará a través de los paneles acrílicos, pero la luz azul visible de la bombilla pasará, lo que le dará al dispositivo un efecto de aspecto fresco.

Paso 4: Ensamble la Sábana Santa

Con 3 pernos M3 de 20 mm, 16 pernos M3 de 10 mm y 19 tuercas M3, monte la cubierta recién laminada y con ventana. Comience por unir las piezas de la columna izquierda y derecha con un perno de 20 mm en el orificio central. A continuación, deslice las placas frontal y posterior en su lugar y asegúrelas con los dos pernos de 20 mm restantes. La placa trasera se puede identificar por los 3 orificios que tiene, y debe montarse en el lado donde irá la empuñadura. Ahora, coloque las dos placas protectoras grandes y los paneles de la ventana con los 16 pernos M3 de 10 mm. Apriete todos los tornillos para mantener todo seguro.

Paso 5: instale la bombilla UVC y las resistencias de alta potencia

Suelde las 3 resistencias de 150 ohmios y 5 W en paralelo para obtener una resistencia equivalente de 50 ohmios. La razón para usar tres resistencias en lugar de 1 es disminuir la potencia disipada a través de cada resistencia individual y aumentar la masa térmica. Las resistencias tienen que disipar bastante energía para que la bombilla funcione correctamente, si solo se usara una resistencia, se calentaría mucho y se convertiría en un peligro de incendio. A continuación, suelde la resistencia equivalente de 50 ohmios en serie con el casquillo de la bombilla E17, con las longitudes de cable adecuadas como se ve en la imagen de arriba. Asegure el casquillo de la bombilla E17 al interior de la cubierta con los dos pernos M3 de 10 mm restantes y use un trozo de cinta de aluminio para asegurar las resistencias directamente debajo del casquillo. Luego, pase los dos extremos del cable a través del orificio en el centro de la placa posterior. Al final, el interior de la mortaja debe verse como la imagen de arriba. Si hay alguna confusión en el cableado de la bombilla y las resistencias, consulte el diagrama de circuito proporcionado.

Paso 6: programa el Arduino

Sube el código provisto a tu Arduino nano, siéntete libre de modificar mi código todo lo que quieras, o incluso escribe el tuyo desde cero. Estoy emocionado de ver lo que se les ocurre a otras personas. Para cargar, primero debe instalar las bibliotecas Adafruit_SSD1306 y Adafruit_GFX en su IDE de Arduino. El código de acceso predeterminado para el dispositivo es 3399, si desea cambiar el código de acceso, debe hacerlo en este paso. Busque la sección en el código que se ve en la imagen de arriba y reemplace los cuatro números del código de acceso a su gusto. Una vez que esté satisfecho, presione el botón de carga en el IDE de Arduino y espere hasta que diga que terminó de cargar.

Paso 7: prueba los componentes electrónicos en una placa de pruebas

Usando el diagrama de cableado provisto y el Arduino previamente programado, haga todas las conexiones correctas en una placa grande. Recuerde usar gafas UVC y protección para la piel de todo el cuerpo cuando encienda la bombilla, la UVC es dañina para la piel y los ojos humanos y es extremadamente importante limitar la exposición directa a la bombilla. Si todo funciona como se esperaba, puede pasar al siguiente paso. El cableado puede ser complicado a veces y es importante que se tome su tiempo con este paso para que obtenga las conexiones correctas y comprenda cómo funcionan. (Descargo de responsabilidad: algunas de las partes en esta imagen son partes prototipo tempranas, pero el concepto es el mismo)

Paso 8: cablee e instale los componentes electrónicos en la empuñadura

Este será el paso más desafiante de todo el proyecto. Si no tiene mucha experiencia en proyectos de soldadura y cableado con muchas conexiones, le sugiero que practique un poco antes de esto. Asegúrese de saber cómo pelar cables, hacer conexiones de soldadura fuertes, usar tubos termorretráctiles y, especialmente, asegúrese de que puede mantener todo organizado. Hice esto bastante difícil para mí porque solo tenía un color de alambre, pero realmente te sugiero que salgas y compres varios colores diferentes. Antes de encender el soldador, hay algunas cosas importantes que hacer. Lo primero que debe hacer es usar un par de alicates para doblar los pines en la parte posterior de la pantalla OLED de manera que queden paralelos a la parte posterior de la pantalla y apuntando hacia la parte inferior. Lo segundo que debe hacer es usar unos alicates para cortar los bordes sobrantes de la placa del codificador rotatorio para que encaje en la empuñadura. Ahora que se han completado estos importantes pasos, encienda el soldador y consiga un poco de mecha de soldadura o una ventosa de soldadura. Con estas herramientas, retire todos los pines tanto de la placa del codificador rotatorio como del Arduino nano. A continuación, utilice cables trenzados y tubos termorretráctiles para conectar cables largos al timbre, la pantalla y el codificador. Una vez hecho esto, use una pistola de pegamento caliente para asegurar la pantalla y el zumbador en su lugar, y atornille el codificador en su lugar. Ahora, con un par de manos amigas, recorte los cables a la longitud adecuada y suéldelos al nano uno por uno, asegurándose de verificar dos veces los puntos de conexión y aislar todo bien con tubos termorretráctiles y cinta aislante. Es extremadamente importante que todo el cableado sea lo más corto posible; de lo contrario, no habrá suficiente espacio en la empuñadura para que todo encaje. A continuación, conecte el conector de barril y el interruptor de encendido, asegurando el conector con una cantidad generosa de pegamento caliente. Para la parte final, debe comenzar ajustando el convertidor elevador. Para hacer esto, conecte los terminales VIN del convertidor elevador a una fuente de alimentación de 5V y use un multímetro para leer el voltaje en los terminales VOUT. Gire el pequeño potenciómetro azul con un destornillador hasta que el voltaje en VOUT indique 25V. A continuación, conecte el convertidor elevador sintonizado, el interruptor MOSFET y el conjunto de la bombilla al resto del circuito, haciendo uso de los terminales de tornillo en la placa MOSFET. Como medida final, cubra completamente el convertidor elevador y la placa MOSFET con cinta aislante para evitar cortocircuitos.

Paso 9: completa el ensamblaje final

Antes de sellar todo para siempre, haga una prueba de la electrónica, asegurándose de que no haya cortocircuitos antes de enchufarlo. Si todo funciona como se esperaba, coloque el Arduino, el convertidor de impulso y la placa MOSFET en la base del agarre cerca la toma de corriente. Trate de meter cualquier exceso de cable en los espacios abiertos de la empuñadura antes de intentar juntarlo todo. Para ensamblarlo, comience colocando la mitad de la empuñadura en el punto de montaje de la cubierta y coloque dos pernos M3 de 20 mm a través de los orificios de montaje para asegurarlo en su lugar. A continuación, coloque la otra mitad de la empuñadura en su lugar y empújela hacia los dos pernos. Luego, coloque los tres pernos M3 de 20 mm restantes a través de ambas mitades de la empuñadura. Con un destornillador pequeño, empuje los cables sobrantes dentro de la empuñadura hasta que se pueda cerrar por completo. Por último, enrosque las tuercas en los pernos y apriételas hasta completar el montaje.

Paso 10: ¡Disfrute usando su nueva creación

Asegúrese de seguir las pautas de seguridad UV adecuadas al usar este dispositivo y nunca lo deje desatendido mientras está encendido, ya que las resistencias de la bombilla pueden calentarse bastante. Habiendo dicho eso, disfruto usándolo y espero obtener muchos comentarios útiles sobre mi diseño.

Finalista en el concurso de autores por primera vez