Centrifugeuse du pauvre et Suzan paresseuse : 3 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Introduction + Mathématiques et design

Centrifugeuses

Les centrifugeuses sont utilisées pour séparer les matériaux par densité. Plus la différence de densité entre les matériaux est grande, plus ils sont faciles à séparer. Ainsi, dans les émulsions telles que le lait, une centrifugeuse peut séparer une partie de la crème plus grasse vers le haut tandis que le lait écrémé va vers le bas. Sigma aldrich a un bon article sur la physique de la séparation par centrifugation ainsi que sur ce qu'il est possible de séparer à différentes vitesses de centrifugation.

La centrifugeuse que j'ai fabriquée doit être dans la catégorie de faible vitesse qu'ils spécifient (2 000 à 6 000 tr/min). A ces vitesses, si vous aviez une suspension de cellules eucaryotes en solution, vous pourriez éventuellement les mettre en culot (comme dans, les séparer de la solution). Les suspensions de choses comme la farine ou les particules de saleté pourraient également être séparées à ces vitesses.

Suzan paresseuse

Un suzan paresseux motorisé est une plate-forme à rotation lente habituellement utilisée pour la vidéographie. Vous pouvez y placer quelque chose comme une statue ou un aliment et obtenir une vidéo fluide de tous les côtés de l'objet. La vitesse de révolution est idéalement < 1 révolution par seconde.

Vitesse, force et tr/min du moteur

Dans une description de produit d'un moteur électrique, vous verrez généralement deux choses: la tension et le régime. Vous pouvez probablement utiliser en toute sécurité des tensions à + ou - 50 % de la tension spécifiée. En théorie, des tensions plus élevées signifient plus de force derrière le moteur et un régime plus élevé. Mais disons que vous avez un moteur qui a un régime standard de 1000 tours par minute. Comment faire tourner quelque chose plus vite ou plus lentement que 1000 tr/min avec ce moteur ? Avec des engrenages.

Changer de vitesse sur un vélo fonctionne de la même manière que ce que vous devez faire ici. Si vous avez un engrenage avec 20 dents attaché au moteur 1000 RPM. Ensuite, un engrenage à 5 dents en contact avec l'engrenage à 20 dents, tournera à 4000 RPM. La relation étant: Cible RPM = (Motor RPM)*(Dents sur l'engrenage du moteur)/(Dents sur l'engrenage tournant). Pour info, le nombre de dents sur l'engrenage doit être directement proportionnel au rayon des engrenages, donc le rayon peut être utilisé à la place. Ainsi, dans cet exemple, l'engrenage à 5 dents est l'engrenage rotatif et la plate-forme de centrifugeuse et les tubes y sont attachés.

Mais c'est en théorie, en réalité, l'engrenage tournant tournera à une vitesse plus faible que prévu. C'est parce qu'il y aura une plus grande quantité de friction, surtout si vous ajoutez du poids à l'engrenage à 5 dents.

Au lieu d'engrenages, vous pouvez utiliser des élastiques, ce que j'utilise pour mon paresseux suzan. Et le calcul fonctionne de la même manière, en termes de circonférence ou de rayon au lieu de dents.

Étape 1: Matériaux

Liste générale:

1. Des contenants vides comme les contenants d'ovatine et de flocons d'avoine que j'ai utilisés. Les boîtes de soupe pourraient également fonctionner.
2. Moteurs. Évalué 12V ou plus pour la centrifugeuse. Autour de 3-6V pour le paresseux suzan.
3. Pistolet à colle chaude
4. Ruban adhésif - en option
5. Super Glue - en option - portez des gants si vous utilisez
6. Fils, engrenages, élastique, plate-forme rotative, batteries, etc. - Je discuterai plus en détail dans les étapes suivantes

Les moteurs que j'ai utilisés sont des moteurs électriques réguliers à 2 fils, pas des moteurs pas à pas. J'en ai reçu un (noté 12V et 1200 RPM) d'une imprimante Canon qui a cessé de fonctionner, et un autre (éventuellement 3V, < 300 RPM probablement) d'un lecteur DVD qui a cessé de fonctionner. Si vous n'avez pas de moteurs sous la main, il y en a des tonnes sur eBay et d'autres sites pour moins de 10 dollars qui devraient fonctionner.

Les engrenages et les essieux que j'ai proviennent d'un "kit RC Snap Rover" que j'ai démonté. En réalité, tout ce dont vous avez besoin est une roue qui peut tourner librement sur un axe et un moyen de la faire tourner plus vite ou plus lentement que le moteur, selon ce que vous souhaitez que votre produit final soit.

Étape 2: Centrifuger

Les récipients Ovaltine ont un fond en métal. Pour former un trou pour le passage du haut du moteur, je recommande d'utiliser un marteau et un clou et de faire un cercle en perforant lentement le matériau. L'utilisation d'une perceuse ou d'un dremel fonctionnerait également. Assurez-vous que la tête du moteur s'adapte et est perpendiculaire à la base de la boîte, puis appliquez de la colle chaude sur la zone autour de la tête du moteur et mettez-la en place. J'ai utilisé du ruban adhésif pour soutenir le moteur pendant que la colle durcissait. Je recommande d'attacher de longs fils au moteur avant de le coller au conteneur. J'ai simplement enroulé les extrémités des fils dénudés autour des fils du moteur.

Une fois la colle durcie, vous pouvez percer deux trous sur le côté du récipient et tirer les fils à travers. J'ai la batterie à l'extérieur du conteneur afin que je puisse toucher manuellement les fils de la batterie pour allumer la centrifugeuse. Idéalement, un interrupteur serait utilisé mais je n'en ai pas.

J'ai ensuite super-collé un gros engrenage à la tête du moteur. J'ai utilisé du papier de verre pour rendre la surface de l'engrenage rugueuse avant d'appliquer de la colle, ce qui en théorie devrait augmenter la force de liaison. J'ai marqué une zone sur la base ovaltine où le prochain engrenage devrait aller (comme dans, un point où les dents des deux engrenages s'emboîteront) et j'ai percé un trou à cet endroit avec un clou. Ensuite, j'ai placé un axe légèrement à travers ce trou et je l'ai collé à chaud en place. Ceci est le plus visible dans l'image 2 pour cette étape.

L'engrenage rotatif a un disque de papier épais super-collé dessus. J'ai découpé le disque à l'arrière d'un cahier. Le disque, en papier, devrait mieux adhérer que le plastique, mais il est suffisamment solide pour supporter la vitesse du moteur. Un trou doit être placé au centre du disque de papier, en ligne avec le trou de l'engrenage. De cette façon, lorsque l'engrenage rotatif est placé sur l'essieu, l'essieu se terminera à un point au-dessus de la plate-forme en papier. J'ai ensuite placé un cordon de colle chaude, visible sur l'image d'en-tête de la première page, sur le haut de l'axe. Ce qui durcira au-dessus de la plate-forme et garantira qu'il ne s'envolera pas de l'essieu.

Le fichier mp4 est une vidéo de ma centrifugation en rotation. Vous devrez peut-être le télécharger pour le voir, le fichier n'est pas si volumineux. Les tubes que j'utilise sont en plastique et contiennent du lait. Je les ai recouverts d'un film plastique. Je ne recommanderais pas d'utiliser des tubes en verre étant donné qu'il peut y avoir un risque qu'ils s'envolent du disque pendant la rotation. Les tubes sont simplement scotchés sur le disque. J'utilise une batterie 9V dans la vidéo, ce qui est inférieur à la tension nominale du moteur. Pour augmenter les niveaux de tension, vous pouvez connecter des batteries en série.

Étape 3: Suzan paresseuse

Pour le Lazy Suzan, l'engrenage dans l'image n'agit pas réellement comme un engrenage, il est simplement capable de pivoter autour de l'essieu. La roue qui est attachée à l'engrenage me fournit une base pour placer une assiette dessus, puis un article sur le dessus de l'assiette.

L'image 2 montre l'essieu qui a été enfoncé à travers la base du récipient de farine d'avoine, puis collé à chaud en place. Le moteur a été positionné et collé à chaud dans un endroit qui assure la tension de l'élastique lorsqu'il est tiré entre l'engrenage et le moteur (image 1). Si vous avez simplement une roue qui tourne sur un axe, l'élastique peut être étiré directement autour de la roue, notez simplement que si la roue est grande, elle tournera à un régime beaucoup plus bas que le moteur.

Je dois le faire fonctionner à 6 volts en fait. Soit 4 piles 1.5V en série. L'image 3 pour cette étape montre comment je recommande de connecter les batteries en série (si vous n'avez que des batteries de 1,5 V). Fondamentalement, une bande de papier d'aluminium pliée sur elle-même plusieurs fois et placée sur du ruban adhésif. Le ruban fixe ensuite l'aluminium en contact avec les extrémités + et - de la batterie et fixe les batteries ensemble. Ainsi, lorsque les choses sont configurées comme dans l'image quatre, vous pliez l'extrémité libre du ruban adhésif sur les piles et vous le scellez ensemble. Assurez-vous que le papier d'aluminium est plié au moins 10 fois ou il chauffera une quantité inquiétante.

J'aurais aussi pu faire tourner le moteur avec un 9V plus une résistance mais je voulais que ce soit simple. Sachez simplement qu'il existe plusieurs façons d'atteindre des tensions ou des courants optimaux.