Boîte à gants de recherche à faible coût : 35 étapes (avec photos)

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

But:

Le but de ce Instructable est de guider dans la construction d'une boîte à gants de recherche à faible coût. Les dimensions globales de la boîte sont de 3 pi x 2 pi x 2 pi ¾ (L x l x h) avec une boîte de passage de 1 pi x 1 pi x 1 pi fixée sur le côté. Cette boîte intègre un contrôle de la température et de l'humidité afin de créer un environnement contrôlé pour l'expérimentation. Le temps de construction approximatif est de 10 jours pour la structure principale et le câblage/la tuyauterie. Certains tests du codage utilisé pour ce projet devront également être intégrés à cette période, ce qui variera en fonction de votre niveau de confiance en la programmation Arduino. Le coût global de la construction est d'environ 320 USD en bois, vis, matériel, câblage, tuyauterie, PVC, acrylique, peinture, capteurs et autres éléments divers. Un chariot en métal a été utilisé dans cette construction, mais n'est pas requis. La boîte peut être installée sur une table ou un établi.

Outils nécessaires:

· Banc de scie

· Scie sauteuse

· Routeur

· Scie circulaire

· Perceuse électrique

· Bord droit

· Mètre à ruban

· Scie cloche de 6"

· Pinceau

· Rouleau à peinture 6 et manchons en mousse

· papier de verre grain 220

Les matériaux utilisés:

· 2 x (8'x4' x ¾ ) contreplaqué de bouleau de qualité armoire

· 1 feuille acrylique (36" x 30" x 0,093")

· 2 feuilles acryliques (24" x 18" x 0,093")

· Vis Deck Plus (8 x 1 5/8 ) (comprend un embout)

· Scellant au silicone Gorilla Glue, 2,8 oz, transparent

· Gorilla Glue Epoxy

· PLA pour les pièces imprimées en 3D

· 3 X Gatehouse 1,75 lève-vitre coulissant moulé sous pression

· 6 X Quincaillerie/charnières de porte de maison de gardien 1,5 zingué

· 5 pots Mason de 1 pinte

· Peinture extérieure au latex satiné Valspar Duramax, blanche, 1 pinte

· Calfeutrage au silicone

· Microcontrôleur Arduino

· Planche à pain (ou la soudure pourrait être utilisée pour connecter les fils)

· 5 couleurs de câblage différentes

· Batterie 9 volts

· Adafruit DHT22 (capteur d'humidité et de température)

· Résistance 10kΩ

· Moteur pas à pas (28BYJ-48)

· Deux relais (JQC-3FF-S-Z)

· Câblage CAT5

· 2 coudes à 90 degrés (cuivre)

· Tuyau en plastique

· Collier de serrage ½"

· Panneau en aluminium extrudé

· Contreplaqué ½ pour boîte de rangement (pièces de rebut usagées)

· Bandes lumineuses LED

· Convertisseur AC/DC approprié pour toutes les lumières utilisées

· 2 colliers de serrage de 6"

Étape 1: Fabriquer une feuille coupée pour le contreplaqué

Disposition des lignes de coupe pour tous les côtés de la boîte principale et de la boîte de passage sur une feuille de contreplaqué. La liste de coupe est la suivante:

· (1x) 36" x 12 ¾" (avant où iront les trous des gants)

· (1x) 36" x 24" (arrière)

· (2x) 24" x 22 ½" PLUS coupe à 45 degrés du centre (marque 12") du côté 24" jusqu'au côté 22 ½"

· (1x) 34 ½" x 22 ½" (en bas)

· (1x) 36" x 11 ¾" (haut)

· (1x) 36" x 17 5/8" (porte avant de l'armoire)

Étape 2: faites toutes les coupes

Faites toutes les coupes avec une scie circulaire en utilisant une règle comme guide, comme indiqué sur la photo de Google Images ci-dessous. Poncez tous les bords une fois coupés. Le dessus et la face avant de la boîte devront avoir des coupes à 45° sur les bords longs pour affleurer les côtés qui sont coupés à 45°. Alignez-les et mesurez-les à la main pour faire les bonnes coupes. Utilisez une scie à onglet ou une scie à table pour faire ces coupes de bord d'angle.

Étape 3: Tester les coupes

Testez l'ajustement de tous les côtés. Dans cette construction, le fond de la boîte est placé « à l'intérieur » de tous les côtés de la boîte; et les côtés gauche et droit sont placés « à l'intérieur » de l'avant et de l'arrière de la boîte. Utilisez une toupie pour couper les côtés à la hauteur appropriée. Dans cette construction, il y avait une erreur d'environ 1/16 entre le côté arrière et les côtés gauche et droit, donc l'arrière a été coupé à la longueur la plus courte pour correspondre aux côtés à l'aide d'une toupie.

Étape 4: Découpez le trou pour la boîte de passage

Découpez un trou pour la boîte de passage dans le côté droit. Utilisez une scie sauteuse pour dégrossir le trou et une toupie pour redresser les coupes. Ce trou doit être de la taille de la boîte de passage moins deux fois l'épaisseur du bois utilisé. Dans notre cas, le trou était carré de 10,5" x 10,5". Vous voulez que le fond du trou pour le passage affleure le sol de la boîte principale, comme on le voit sur la photo.

Étape 5: Coupez les trous des gants

Découpez des trous sur la face avant pour les gants. Une distance confortable entre les trous des gants a été obtenue à partir d'une cabine de sablage de 6,5". Chaque trou de gant a été découpé à l'aide d'une scie cloche de 6 pouces. Les trous sont mesurés à 3,5" du bas de la boîte. Le centre de la face avant a été mesuré et les trous basés sur cela plutôt que sur la distance des bords extérieurs.

Étape 6: Assembler la boîte

Vissez ensemble tous les côtés pour créer la boîte, moins la porte de l'armoire avant. Marquez la ligne médiane de l'épaisseur du bois (dans ce cas, à 3/8 des bords des côtés qui seront vissés aux bords des côtés adjacents). Percez des trous avec une fraise tous les 2 po en laissant un espace dans les coins pour les vis des planches adjacentes.

Étape 7: Construire une boîte de passage

Construisez une boîte de passage. C'est le cube de 1' x 1' x 1'. Coupez les 5 côtés nécessaires pour construire la boîte à partir du même contreplaqué de ¾ que la boîte principale. N'oubliez pas d'incorporer l'épaisseur du contreplaqué dans les coupes. La liste de coupe est la suivante:

· (2x) 11 ¼” x 11 ¼” (arrière et haut)

· (1x) 12" x 11 ¼" (avant); + une fente d'environ 2/5" sur le côté qui se fixera à la boîte pour que la "porte" en acrylique puisse glisser à travers

· (1x) 10 ½" x 11 ¼" (en bas)

· (1x) 12" x 12" (ce sera la porte de la boîte sur le bord le plus extérieur)

Deux de ces côtés (haut et avant) devront avoir des fenêtres de visualisation coupées en eux. Marquez ces fenêtres de visualisation à la taille souhaitée. Cette boîte a une fenêtre supérieure aux dimensions 7 ½” x 7 ½” et une fenêtre avant aux dimensions 7 ½” x 8”. Utilisez une scie sauteuse pour découper grossièrement les ouvertures, puis une toupie pour les finir. Utilisez un mors de lapin sur les ouvertures afin que la fenêtre ait une surface sur laquelle adhérer.

Pour la petite fente sur le devant, mesurez environ 2/5" du bord et ¾" en haut et en bas de ce bord. Utilisez une toupie pour couper la fente de 2/5" de profondeur et 10 ½" de large sur le bord de ce côté.

Assemblez la boîte de la même manière que la boîte principale, comme indiqué à l'étape 6, en laissant de côté la porte du côté droit.

Étape 8: Installez les fenêtres acryliques dans la boîte de passage

Installez des fenêtres de visualisation dans deux ouvertures de la boîte de passage. Coupez la feuille acrylique à la taille de fenêtre souhaitée + chevauchement pour l'adhérence. Utilisez de petites vis pour fixer les coins à maintenir en place dans l'ouverture et utilisez du mastic silicone pour faire adhérer complètement la fenêtre à la surface depuis l'arrière.

Étape 9: Construisez la porte coulissante pour la boîte de passage

Construisez une fenêtre coulissante qui séparera la boîte principale de la boîte de passage. Découpez une feuille acrylique aux dimensions souhaitées. Pour cette boîte, ces dimensions étaient de 14 ¼" x 11". Fixez une petite poignée faite de restes de contreplaqué avec de petites vis afin qu'elle puisse être facilement glissée par l'utilisateur. Utilisez du ruban de feutre sur tous les bords de la fenêtre coulissante pour aider à l'étanchéité lorsqu'elle est fermée, y compris une bande à la dimension de l'ouverture de la boîte de passage.

Étape 10: Fixez la boîte de passage à la boîte principale

Fixez la boîte de passage à la boîte principale. Appliquez un adhésif de construction sur les bords de la boîte de passage qui seront fixés à la boîte principale. Ensuite, utilisez 6 à 12 vis de l'intérieur de la boîte principale dans les bords du passage pour maintenir ensemble pendant que l'adhésif sèche.

Étape 11: Coupez l'ouverture et installez l'acrylique dans la porte de la boîte principale

Coupez l'ouverture dans la porte de l'armoire pour voir la fenêtre et installez la fenêtre. Utilisez une scie sauteuse pour dégrossir la fenêtre de visualisation de la taille souhaitée. Cette boîte a une fenêtre de dimensions 30" x 12". Utilisez un mors de lapin sur l'ouverture pour que la fenêtre ait une surface sur laquelle adhérer. Coupez la feuille acrylique à la taille de fenêtre souhaitée + chevauchement pour l'adhérence. Utilisez de petites vis pour fixer les coins à maintenir en place dans l'ouverture et utilisez du mastic silicone pour faire adhérer complètement la fenêtre à la surface depuis l'arrière.

Étape 12: Boîte de peinture

Utilisez du calfeutrage pour sceller tous les joints intérieurs de la boîte. Masticez tous les trous de vis et peignez tous les composants de la boîte avec de la peinture blanche. Faites-le maintenant avant d'installer tout matériel. Utilisez du ruban adhésif pour peintres pour scotcher les fenêtres installées avant de peindre.

Étape 13: Installer les portes

Installez les deux portes d'armoire sur la boîte principale et la boîte de passage. Utilisez de petites charnières, 4 sur l'armoire de la boîte principale et 2 sur la petite porte pour la boîte de passage.

Étape 14: Installer les serrures

Fixez des élévateurs de châssis de fenêtre coulissants de chaque côté de la porte de la boîte principale et un à la porte pour le passage.

Étape 15: Construisez une boîte de stockage de solution de sel saturé

Construisez une boîte de stockage pour les solutions salines saturées. Cette boîte de rangement a été conçue pour tenir dans les limites du chariot qui a été utilisé. Toute boîte de stockage que vous construisez n'est vraiment nécessaire que pour stocker les solutions salines saturées afin qu'elles ne tombent pas. Pour cette application, les mesures des étagères du milieu et du bas du chariot utilisé ont été prises pour avoir une idée de la taille de la boîte de rangement.

Étape 16: Coupez le bois et assemblez la boîte de rangement

Coupez du contreplaqué de ½" de manière à ce que la hauteur tienne entre les étagères et fixez les côtés de la boîte de rangement avec des vis à bois de 1".

Étape 17: Faites de l'espace intérieur pour les solutions salines

Une fois le cadre de la boîte de rangement assemblé, placez les contenants de solution saline (5 pots Mason pinte) dans la boîte, puis mesurez et coupez du bois de pin de 1" x 3" pour le cadre du conteneur. Cela doit être un ajustement serré pour que les pots ne puissent pas se déplacer, mais suffisamment lâche pour qu'ils soient facilement amovibles. Cette boîte a été placée sur l'étagère du milieu du chariot pour en faciliter l'accès.

Étape 18: Fabriquez un étui pour pistolet thermique

Fabriquer un étui pour pistolet thermique. Placez le pistolet thermique sur un petit morceau de contreplaqué restant et tracez la forme.

Étape 19: Coupez du bois pour l'étui

Découpez la forme avec un multi-outil.

Étape 20: Modifier le pistolet thermique pour l'attacher

Percez un petit trou au bas de la poignée, en veillant à ne pas percer les fils. Ce petit trou sert à monter le pistolet thermique sur le bois coupé à l'étape précédente.

Étape 21: Fixez la pince pour la buse du pistolet thermique

Fixez un petit morceau carré de contreplaqué à l'extrémité du bois coupé pour une entretoise afin de garantir que le pistolet montera bien droit. Ensuite, fixez une pince de ½ à l'extrémité du petit morceau de bois carré pour tenir le tuyau de chauffage qui sera attaché au pistolet thermique.

Étape 22: Montez le pistolet thermique sur le bois

Montez le pistolet thermique sur le bois coupé avec une vis dans le trou percé dans la poignée. Mettez également l'adaptateur de tuyau de chauffage dans la pince et serrez pour vous assurer que le montage est correct. Une fois le montage vérifié, retirez le pistolet thermique et la pince du bois coupé afin qu'il puisse être peint.

Étape 23: préparer le coude en cuivre

Enveloppez le tuyau de chauffage de ½ po avec une enveloppe d'échappement pour vous assurer que le tuyau ne brûle pas le bois lorsqu'il est raccordé à travers la boîte et également pour la sécurité en ne permettant pas à l'utilisateur de se brûler par le tuyau.

Étape 24: Fixez l'étui à la boîte principale

Fixez le morceau de bois coupé peint en le vissant à la boîte principale. Percez un trou de ¾ dans le côté arrière droit de la boîte dans le coin inférieur pour insérer le caloduc enveloppé. Insérez le caloduc dans la pince et serrez la pince pour assurer un montage stable.

Étape 25: Installer le pistolet thermique

Fixez le pistolet thermique au bois coupé en insérant le canon chauffant du pistolet thermique dans le tuyau de chauffage, puis serrez la vis dans la poignée.

Étape 26: Préparez la boîte pour le débit d'humidité

Percez un trou dans le coin inférieur gauche de la boîte pour insérer le tuyau pour le flux d'air d'humidité.

Étape 27: Installer le coude pour le débit d'humidité

Insérez le deuxième coude à 90 degrés en cuivre dans ce trou percé et le tuyau dans ce coude en cuivre comme on le voit sur la photo.

Étape 28: Coupez et installez le diffuseur de flux d'air

Coupez le morceau d'aluminium extrudé à la largeur de l'intérieur de la boîte principale. Il s'agit d'une pièce de rechange du boîtier de lumière fluorescente suspendue. Celui-ci mesure 34 3/8". Ensuite, percez 1/16" tous les deux pouces sur toute la longueur de la pièce en aluminium en deux lignes.

Étape 29: Installez les brides pour les gants et les gants

Installez des brides de gants imprimées en 3D dans deux trous de gants pour la boîte. Le fichier.stl pour ces brides est inclus ici. Attachez les gants avec des colliers de serrage de 6.

Étape 30: Installez les éléments de contrôle de l'humidité

Installez des bocaux Mason avec deux trous découpés dans les couvercles. Dans un trou, le tuyau coulera de la pompe à air, tandis que dans l'autre, le tuyau sortira et rentrera dans la boîte pour l'humidité. La méthode de contrôle de l'humidité utilisée ici est celle des solutions salines saturées. Cinq sels différents sont utilisés pour contrôler des conditions d'humidité spécifiques, donc 5 pots Mason sont utilisés. La pompe utilisée est une pompe à matelas pneumatique standard. Les cinq tuyaux qui sortent des bocaux et dans la boîte passent d'abord par un collecteur pour faire passer les 5 tuyaux séparés en 1 avant d'alimenter l'intérieur de la boîte. La vanne rotative utilisée est actionnée par le moteur pas à pas (28BYJ-48). Ce système a été conçu et imprimé en 3D. Les fichiers.stl pour chaque partie de la vanne rotative sont inclus ici. Le moteur pas à pas doit être attaché à la partie b2 comme on le voit sur la photo.

Étape 31: Installez les lumières LED dans la chambre principale

Utilisez des bandes lumineuses à LED (celles utilisées ici étaient des pièces de rechange d'un autre projet) et montez-les au sommet de la chambre principale. Utilisez de l'époxy pour faire adhérer la bande au "plafond" de la boîte.

Étape 32: Assemblez le matériel Arduino

une. Matériel du capteur: (les broches du capteur sont numérotées de gauche à droite, vues de l'avant du capteur)

je. Connectez une résistance de 10kΩ entre la broche 1 et la broche 2

ii. Connectez l'extrémité broche 1 de la résistance à la broche 5 volts sur l'Arduino

iii. Connectez l'extrémité broche 2 de la résistance à la broche numérique 2

iv. Ignorer la broche 3. Il n'est nécessaire pour rien.

v. Connectez la broche 4 à la terre

vi. Vous DEVEZ télécharger la bibliothèque DHT ou cela ne fonctionnera pas

b. Matériel moteur:

je. Connecter les fils du moteur à la carte intermédiaire

ii. Sur la carte intermédiaire, connectez Vin et GND à une batterie de 9 volts

iii. Connectez IN1, IN2, IN3 et IN4 aux broches numériques 4, 5, 6 et 7, respectivement

c. Matériel de relais:

je. Connectez VCC à l'alimentation 5V

ii. Connectez GND à la terre

iii. Connectez IN1 et IN2 aux broches numériques 12 et 13, respectivement

Étape 33: Obtenez le codage Arduino

Copiez ou téléchargez Aruino Coding, voir le mode d'emploi pour les fichiers.

Noter:

*** Vous DEVEZ télécharger la bibliothèque du capteur que vous utilisez (DHT22 dans ce cas) ou le code ne fonctionnera pas. Pour obtenir la bibliothèque, accédez à GitHub (https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library) et téléchargez la bibliothèque. Assurez-vous également que la bibliothèque Adafruit Unified Sensor est téléchargée (qui se trouve au bas de la page liée). Une fois que vous avez téléchargé ces fichiers compressés, décompressez-les et ajoutez-les au dossier Bibliothèques Arduino (Ordinateur/Documents/Adafruit/Bibliothèques).

Étape 34: Installez le support de caméra GoPro, si vous le souhaitez

Un support de caméra GoPro imprimé en 3D a été fabriqué et installé à l'avant de la chambre principale pour prendre des vidéos d'expériences. Un support acheté en magasin peut également être utilisé.

Étape 35: Méthode facultative de contrôle de l'humidité

Après des travaux supplémentaires sur la boîte à gants de recherche à faible coût, une autre option de contrôle de l'humidité a été conçue et utilisée. Cette conception ne nécessite pas de moteur ou de vanne rotative afin de choisir le pot de solution saline saturée que l'utilisateur désire. Au lieu de cela, 5 vannes séparées sont montées avec une conduite d'alimentation de la pompe à air et chaque vanne alimente ensuite les 5 différents bocaux de solution saline saturée. Enfin, chaque bocal est introduit dans un collecteur et un tuyau flexible alimente la chambre principale de la boîte.

Outils nécessaires:

• Embout Forstner 5/8"
• Perceuse électrique

Les matériaux utilisés:

• 5 x Rain Bird Drip 1/2 po. Valve On/Off barbelée
• 4 t-shirts Rain Bird 1/2 po barbelés
• 11 x Coudes barbelés Rain Bird 1/2 po
• Tube de vinyle de 1/2" ID
• Tube de vinyle d'identification de 1/4"
• 6 x 1/2" OD à 1/4" OD épissure
• 1 x 1/4" ID à 1/4" ID té barbelé
• Sangle à deux trous 10 x 1/2"
• Pompe à air Imagitarium, 4W
• 20 vis 1/2"
• 4 boulons de 1"
• Planche de rechange en bois de chêne massif 3/4" x 7"
• Vanne rotative d'une autre option d'humidité utilisée comme collecteur
• Gorilla Glue 5 minutes époxy

Pas:

1. Accouplez chacune des 5 vannes des deux côtés avec les coudes barbelés à l'aide du tube en vinyle de 1/2" ID comme on le voit sur les photos.
2. Construisez l'installation d'admission d'air en utilisant 4 des tés barbelés et 1 coude barbelé comme on le voit sur les photos.
3. Mesurez la distance de centre à centre de l'ouverture des vannes en T pour déterminer l'espacement des vannes lorsqu'elles sont montées sur la planche de bois. Nous avons accouplé les tees aussi près que possible de se toucher, donc notre distance était de 3".
4. Une pièce de rechange en chêne massif a été utilisée pour monter les vannes. La pièce de rechange que nous avions mesurait environ 1,5 'de long, nous avons donc centré notre système de vannes là-dessus. Les vannes devaient être à une distance horizontale de 3" (comme indiqué à l'étape précédente) les unes des autres afin de s'accoupler avec l'ensemble d'admission d'air. Utilisez un carré de vitesse pour marquer 5 lignes à 45 degrés espacées de 3" les unes des autres. Mesurez la distance centre à centre des ouvertures sur les coudes accouplés avec les vannes. Nous avons mesuré environ 6 1/4". Marquez la planche sur les lignes à 45 degrés où vous souhaitez percer pour que les coudes s'emboîtent à l'arrière avec l'ensemble d'admission d'air.
5. Utilisez un foret Forstner (5/8" était une taille utilisable que nous avions sous la main) pour percer les 10 trous marqués à l'étape précédente.
6. Montez les vannes sur la carte à l'aide de 10 sangles à deux trous comme celles utilisées dans le conduit (voir photos).
7. Utilisez le tube en vinyle de 1/2" ID pour raccorder le système d'admission d'air à la rangée inférieure de coudes raccordés aux vannes. (Ceux-ci ont été raccordés à la rangée inférieure en raison de l'orientation finale de la pompe à air et des solutions salines saturées.)
8. Raccordez les épissures de 5 1/2" OD à 1/4" OD à la rangée supérieure de coudes accouplés aux vannes à l'aide du tube en vinyle de 1/2" ID.
9. Montez la carte de vanne dans un endroit pratique pour l'utilisateur. Cette planche était montée dans le coin supérieur droit du chariot. Mesurez et prépercez 4 trous dans la planche et le chariot. Utilisez des boulons de 1" pour fixer la planche au chariot.
10. Placez des solutions salines saturées dans des emplacements désignés et faites passer un tube de 1/4" de diamètre intérieur depuis les épissures jusqu'au fond des bocaux. La longueur de tube nécessaire dépendra de votre configuration. Celles-ci ont été testées puis coupées, de sorte qu'aucune mesure n'a été effectuée. (Voir photo)
11. Enfin, utilisez un té de 1/4" ID à 1/4" ID pour raccorder les deux tubes de sortie de la pompe à air à une épissure de 1/4" OD à 1/2" OD et raccordez-le au système d'admission d'air sur le dos du tableau.
12. La vanne rotative de la solution de contrôle de l'humidité précédente a été utilisée comme collecteur dans cette conception. Cinq minutes d'époxyde ont été utilisées pour sceller la valve.
13. Faites passer un tube de 1/4" de diamètre intérieur de chaque bocal de solution saline saturée au collecteur à "valve rotative". Utilisez le même tube de conception d'origine pour alimenter le collecteur à l'intérieur de la chambre.