Dispositif de stérilisation ultraviolet bricolage (UVClean): 10 étapes (avec photos)

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

introduction

Salut à tous et bienvenue dans mon tout premier instructable ! Dans ce guide étape par étape, vous apprendrez à créer votre propre appareil de stérilisation aux ultraviolets qui peut être utilisé soit comme une baguette, soit comme une chambre de stérilisation automatique. L'appareil, appelé UVClean, utilise une ampoule UVC spéciale qui peut stériliser les surfaces non poreuses en quelques minutes.

Les fonctionnalités incluent:

-Conception robuste et ergonomique

-Véritable ampoule UVC 253.7nm 3.5W

-Écran OLED bicolore

-Interface protégée par mot de passe

-Système de menu complet

-Mode portable continu et mode minuterie automatique

MODIFICATIONS IMPORTANTES: Je ne savais pas que cela exploserait autant, mais merci à tous ceux qui ont jeté un coup d'œil ! J'ai quelques mises à jour importantes à dire sur la base de quelque chose que j'ai vu dans les commentaires.

1) Construisez cet appareil à vos risques et périls, beaucoup de gens ont beaucoup de choses à dire sur la sécurité UV, et je ne suis certainement pas un expert. Je vais essayer de répondre à quelques questions à ce sujet, mais en fin de compte, vous devriez faire de bonnes recherches sur les précautions de sécurité requises pour l'exposition aux UV avant de décider de construire cet appareil.

2) Cet appareil est en fait un assainisseur, pas un stérilisateur. La désinfection est le processus d'élimination de la plupart des organismes d'une surface à 99,9 %, tandis que la stérilisation est le processus d'élimination de TOUS les organismes d'une surface. Cet appareil n'est pas de qualité médicale et ne doit pas être perçu comme tel.

3) Il n'a pas encore été prouvé que cet appareil tue les virus et les bactéries. Je vais le tester prochainement, voir point 4.

4) Je testerai bientôt l'efficacité de l'appareil. Pour ce faire, je vais faire pousser des cultures de bactéries et les exposer à mon appareil pendant des durées variables. J'observerai ensuite la croissance des bactéries pour voir à quel point cet appareil est efficace pour les éliminer. Je ne manquerai pas de publier des photos et des vidéos de cette expérience sur mon instagram et sur ce instructable dans les semaines à venir, alors restez à l'écoute !

AVERTISSEMENT: Cet appareil émet des rayons UVC, qui sont nocifs pour la peau et les yeux humains. Des lunettes de protection UV et des protections complètes de la peau du corps doivent être utilisées lors du test du circuit de l'ampoule et lors de l'utilisation de l'appareil en mode portable. Cet appareil ne doit pas être utilisé en présence d'animaux ou d'humains non protégés. Par mesure de sécurité, un code d'accès doit être saisi pour armer l'appareil, afin d'empêcher des utilisateurs non autorisés d'allumer l'ampoule.

Tous les schémas de CAO, de code et de circuit ont été créés à l'origine par moi à la lumière de la pandémie de COVID-19. Si l'un d'entre vous a des suggestions pour l'améliorer, ou si vous souhaitez apporter des modifications vous-même, faites-le et faites-moi savoir tout à ce sujet ! Si vous décidez d'en faire un, merci de m'envoyer une photo !

À propos de moi:

Je m'appelle Henry Mayne et je suis actuellement étudiant en 3e année en génie électrique à la Northeastern University de Boston. Mon colocataire et moi aimons réaliser des projets comme celui-ci et souhaitons transmettre nos idées, alors n'hésitez pas à consulter notre Instagram pour voir certains de nos autres projets et activités. Si vous voulez connaître mon parcours professionnel, consultez ma page LinkedIn.

Fournitures

Outils nécessaires:

-Imprimante 3D

-Coupe laser ou scie

-Multimètre

-Fer à souder

-Mèche à souder ou ventouse à souder

-Pistolet à colle chaude

- Briquet ou pistolet à air chaud

-Lunettes laser UV

-Gants résistants

-Mains secourables

-Clé Allen

-Tournevis

-Ciseaux

-Couteau exacto

-Pinces

-Dénudeurs de fils

Matériaux généraux:

-Filament PLA (n'importe quelle couleur)

-Ruban d'aluminium

-Ruban électrique

-Corps de soudure à la colophane

-Colle chaude

-Super colle

-8x 20mm M3 boulons

-18x 10mm boulons M3

-26x écrous M3

-Fil de cuivre toronné

-Gaine thermorétractable

-2 mm d'épaisseur acrylique transparent

Composants électroniques (Doit être ces pièces exactes pour fonctionner, je vais fournir des liens):

-Ampoule UVC GTL-3

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

-Douille d'ampoule montable E17 (il est très important que vous obteniez cette douille EXACTE, afin qu'elle s'insère dans l'impression)

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

-Alimentation (il est très important que vous obteniez cette alimentation EXACTE, sinon vous rencontrerez des problèmes)

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

-Boost Converter Board (il est très important que vous obteniez cette carte EXACT, sinon vous rencontrerez des problèmes)

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

-Carte de commutation haute puissance MOSFET

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

-3 résistances 150 ohm 5W

Je les ai achetés dans mon magasin d'électronique local, mais vous pouvez peut-être en trouver en ligne

-Arduino nano

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

-Module codeur rotatif

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

-Interrupteur à bascule

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

-Écran OLED

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

-2,1 mm barillet jack

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

-Petit buzzer piézo

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

Étape 1: imprimez les pièces en 3D

La première étape est assez simple, utilisez les fichiers.stl fournis et une imprimante 3D avec une taille de lit appropriée pour imprimer les 10 pièces personnalisées (vous aurez besoin de 2 panneaux de fenêtre et de 2 plaques de protection). Assurez-vous de niveler votre lit d'impression et de l'essuyer avec de l'alcool isopropylique avant chaque impression, en particulier pour les grands panneaux de protection. Je suggère d'imprimer une pièce à la fois, car si votre imprimante ressemble à la mienne, elle peut être sujette à des pannes. Prévoyez du temps le week-end pour imprimer toutes les pièces, car cela prendra plusieurs heures. Enfin, assurez-vous de surveiller en permanence votre imprimante 3D, car elle présente un risque d'incendie si elle est laissée sans surveillance.

Étape 2: Stratifier le carénage avec du ruban en aluminium

À l'aide d'un rouleau de ruban d'aluminium, de ciseaux et d'un couteau exact-o, plastifiez l'intérieur de la plaque avant, la plaque arrière, la colonne vertébrale gauche et droite, les deux plaques de protection et les deux panneaux de fenêtre. Cela aidera à canaliser la lumière de l'ampoule vers la zone de stérilisation, ainsi qu'à agir comme un dissipateur thermique massif pour l'ampoule et les résistances. Afin de rendre cela plus facile, essayez d'abord de couvrir de grandes surfaces avec des morceaux entiers de ruban adhésif pour éviter de trop couper. Une fois les morceaux recouverts, utilisez un couteau exact-o pour couper les bords et les trous.

Étape 3: Coupez et installez les fenêtres en acrylique

À l'aide d'une scie ou d'un cutter laser si vous en avez un, coupez des vitres en acrylique de taille appropriée qui s'adapteront aux dépressions rectangulaires des panneaux de fenêtre. Ensuite, placez les pièces dans les dépressions et passez de la super colle le long des bords. Si cela est fait correctement, la super colle s'infiltrera toute seule dans les fissures et la fenêtre sera solidement fixée. Assurez-vous de n'utiliser qu'une petite quantité de colle et de ne pas toucher l'acrylique afin d'éviter de laisser des traces de colle dessus. Une fois que vous avez appliqué la super colle, laissez les pièces sécher sur une surface plane pendant 24 heures. Le rayonnement UVC ne traversera pas les panneaux acryliques, mais la lumière bleue visible de l'ampoule passera à travers, donnant à l'appareil un effet cool.

Étape 4: Assembler le linceul

À l'aide de 3 boulons M3 de 20 mm, de 16 boulons M3 de 10 mm et de 19 écrous M3, assemblez le carénage nouvellement stratifié et fenêtré. Commencez par fixer les pièces de la colonne vertébrale gauche et droite avec un boulon de 20 mm dans le trou du milieu. Ensuite, faites glisser les plaques avant et arrière en place et fixez-les chacune avec les deux boulons de 20 mm restants. La plaque arrière peut être identifiée par les 3 trous qu'elle contient et elle doit être montée du côté où ira la poignée. Maintenant, fixez les deux grandes plaques de protection et les panneaux de fenêtre à l'aide des 16 boulons M3 de 10 mm. Serrez tous les boulons pour que tout soit bien en place.

Étape 5: Installez l'ampoule UVC et les résistances haute puissance

Soudez les 3 résistances 150 ohms 5W en parallèle afin d'obtenir une résistance équivalente de 50 ohms. La raison de l'utilisation de trois résistances au lieu de 1 est de diminuer la puissance dissipée à travers chaque résistance individuelle et d'augmenter la masse thermique. Les résistances doivent dissiper beaucoup de puissance pour que l'ampoule fonctionne correctement, si une seule résistance devait être utilisée, elle deviendrait extrêmement chaude et deviendrait un risque d'incendie. Ensuite, soudez la résistance équivalente de 50 ohms en série avec la douille de l'ampoule E17, avec des longueurs de fil appropriées, comme indiqué sur l'image ci-dessus. Fixez la douille de l'ampoule E17 à l'intérieur du carénage à l'aide des deux boulons M3 de 10 mm restants et utilisez un morceau de ruban adhésif en aluminium pour fixer les résistances directement sous la douille. Ensuite, faites passer les deux extrémités des fils dans le trou au centre de la plaque arrière. En fin de compte, l'intérieur du linceul devrait ressembler à l'image ci-dessus. En cas de confusion dans le câblage de l'ampoule et des résistances, consultez le schéma électrique fourni.

Étape 6: programmer l'Arduino

Téléchargez le code fourni sur votre Arduino nano, n'hésitez pas à modifier mon code à votre guise, ou même à écrire le vôtre à partir de zéro. Je suis impatient de voir ce que les autres proposent. Pour télécharger, vous devez d'abord installer les bibliothèques Adafruit_SSD1306 et Adafruit_GFX sur votre IDE Arduino. Le code d'accès par défaut pour l'appareil est 3399, si vous souhaitez modifier le code d'accès, vous devez le faire à cette étape. Trouvez la section dans le code vu dans l'image ci-dessus et remplacez les quatre chiffres du mot de passe à votre guise. Une fois que vous êtes satisfait, appuyez sur le bouton de téléchargement dans l'IDE Arduino et attendez que le téléchargement soit terminé.

Étape 7: Testez l'électronique sur une planche à pain

À l'aide du schéma de câblage fourni et de l'Arduino précédemment programmé, effectuez toutes les connexions correctes sur une grande planche à pain. N'oubliez pas de porter des lunettes UVC et une protection complète de la peau lorsque vous allumez l'ampoule, les UVC sont nocifs pour la peau et les yeux humains et il est extrêmement important de limiter l'exposition directe à l'ampoule. Si tout fonctionne comme prévu, vous pouvez passer à l'étape suivante. Le câblage peut parfois être délicat et il est important que vous preniez votre temps avec cette étape afin d'obtenir les bonnes connexions et de comprendre comment elles fonctionnent. (Avertissement: certaines des pièces de cette image sont des pièces de prototypes précoces, mais le concept est le même)

Étape 8: câbler et installer l'électronique dans la poignée

Ce sera l'étape la plus difficile de tout le projet. Si vous n'avez pas beaucoup d'expérience dans les projets de soudure et de câblage avec beaucoup de connexions, je vous suggère de vous entraîner un peu avant cela. Assurez-vous de savoir comment dénuder les fils, établir des connexions de soudure solides, utiliser des tubes thermorétractables et surtout vous assurer que tout est organisé. J'ai rendu cela assez difficile pour moi parce que je n'avais qu'une seule couleur de fil, mais je vous suggère vraiment d'aller acheter un tas de couleurs différentes. Avant même d'allumer le fer à souder, il y a certaines choses importantes à faire. La première chose à faire est d'utiliser une paire de pinces pour plier les broches à l'arrière de l'écran OLED afin qu'elles soient parallèles à l'arrière de l'écran et pointées vers le bas. La deuxième chose à faire est d'utiliser des pinces pour couper les bords excédentaires de la carte de l'encodeur rotatif afin qu'elle s'insère dans la poignée. Maintenant que ces étapes importantes sont terminées, allumez le fer à souder et procurez-vous une mèche à souder ou une ventouse à souder. À l'aide de ces outils, retirez toutes les broches de la carte d'encodeur rotatif et de l'Arduino nano. Ensuite, utilisez un fil toronné et un tube thermorétractable pour attacher de longs fils au buzzer, à l'écran et à l'encodeur. Après cela, utilisez un pistolet à colle chaude pour fixer l'écran et le buzzer en place, et vissez l'encodeur en place. Maintenant, à l'aide d'une paire de mains secourables, coupez les fils à longueur et soudez-les au nano un par un, en vous assurant de vérifier vos points de connexion et de bien isoler le tout avec un tube thermorétractable et du ruban électrique. Il est extrêmement important que tout votre câblage soit aussi court que possible, sinon il n'y aura pas assez de place dans la poignée pour que tout s'adapte. Ensuite, branchez la prise cylindrique et l'interrupteur d'alimentation, en fixant la prise avec une quantité généreuse de colle chaude. Pour la dernière partie, vous devez commencer par régler le convertisseur boost. Pour ce faire, connectez les bornes VIN du convertisseur élévateur à une source d'alimentation 5V et utilisez un multimètre pour lire la tension aux bornes VOUT. Tournez le petit potentiomètre bleu avec un tournevis jusqu'à ce que la tension à VOUT indique 25V. Ensuite, branchez le convertisseur boost accordé, le commutateur MOSFET et l'ensemble ampoule dans le reste du circuit, en utilisant les bornes à vis sur la carte MOSFET. Comme mesure finale, recouvrez complètement le convertisseur boost et la carte MOSFET de ruban isolant pour éviter les courts-circuits.

Étape 9: Terminez l'assemblage final

Avant de tout sceller pour de bon, faites un test de l'électronique, en vous assurant qu'il n'y a pas de court-circuit avant de le brancher. Si tout fonctionne comme prévu, placez l'Arduino, le convertisseur boost et la carte MOSFET dans la base de la poignée près de la prise d'alimentation. Essayez de rentrer tout excès de fil dans les espaces ouverts de la poignée avant d'essayer de tout assembler. Pour l'assembler, commencez par placer la moitié de la poignée sur le point de montage du carénage et placez deux boulons M3 de 20 mm dans les trous de montage pour le fixer en place. Ensuite, mettez l'autre moitié de la poignée en place et poussez-la dans les deux boulons. Ensuite, placez les trois boulons M3 de 20 mm restants dans les deux moitiés de la poignée. À l'aide d'un petit tournevis, poussez les fils en excès à l'intérieur de la poignée jusqu'à ce qu'elle puisse complètement se fermer. Enfin, vissez les écrous sur les boulons et serrez jusqu'à ce que l'assemblage soit terminé !

Étape 10: Profitez de votre nouvelle création

Assurez-vous de suivre les directives de sécurité UV appropriées lors de l'utilisation de cet appareil et ne le laissez jamais sans surveillance lorsqu'il est allumé, car les résistances de l'ampoule peuvent devenir très chaudes. Cela étant dit, profitez-en et j'espère obtenir beaucoup de commentaires utiles sur ma conception !

Finaliste du concours d'auteur pour la première fois