Caixa de luvas de pesquisa de baixo custo: 35 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Propósito:

O objetivo deste Instructable é orientar na construção de um porta-luvas de pesquisa de baixo custo. As dimensões gerais da caixa são 3 'x 2' x 2 '¾ (C x L x A) com uma caixa de passagem de 1' x 1 'x 1' anexada à lateral. Esta caixa incorpora controle de temperatura e umidade para criar um ambiente controlado para a experimentação. O tempo de construção aproximado é de 10 dias para a estrutura principal e fiação / tubulação. Alguns testes da codificação usada para este projeto também terão que ser incorporados naquele momento, o que irá variar dependendo do seu nível de confiança com a programação do Arduino. O custo geral da construção é de aproximadamente $ 320 USD em madeira, parafusos, hardware, fiação, tubulação, PVC, acrílico, tinta, sensores e itens diversos adicionais. Um carrinho de metal foi usado nesta construção, mas não é obrigatório. A caixa pode ser instalada em uma mesa ou bancada.

Ferramentas necessárias:

· Serra de mesa

· Jig serra

· Roteador

· Serra circular

· Furadeira

· Borda reta

· Fita métrica

· Serra copo de 6”

· Pincel

· Rolo de pintura de 6”e luvas de espuma

· Lixa 220

Materiais utilizados:

· 2 x (8’x4’x ¾ ) contraplacado de bétula de grau de gabinete

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

· 2 folhas de acrílico X (24 "x 18" x 0,093 ")

· Parafusos Deck Plus (8 x 1 5/8”) (inclui broca)

· Gorilla Glue Silicone Sealant, 2,8 onças, transparente

· Gorila Cola Epóxi

· PLA para peças impressas em 3D

· 3 X Gatehouse 1.75 porta deslizante deslizante elevador de caixilho

· 6 X ferragens / dobradiças para porta de portão de 1,5 zincado

· 5 frascos de vidro de 1 litro

· Tinta externa de látex acetinado Valspar Duramax, branca, 1 litro

· Calafetagem de silicone

· Microcontrolador Arduino

· Placa de ensaio (ou solda pode ser usada para conectar os fios)

· 5 cores diferentes de fiação

· Bateria de 9 volts

· Adafruit DHT22 (sensor de umidade e temperatura)

· Resistor de 10kΩ

· Motor de passo (28BYJ-48)

· Dois relés (JQC-3FF-S-Z)

· Fiação CAT 5

· 2 x cotovelo de 90 graus (cobre)

· Mangueiras de plástico

· Braçadeira de mangueira de ½”

· Painel de alumínio extrudado

· Contraplacado de ½ para caixa de armazenamento (pedaços de sucata usados)

· Fita de LED

· Conversor AC para DC apropriado para quaisquer luzes usadas

· 2 x 6 braçadeiras de mangueira

Etapa 1: fazer folha cortada para madeira compensada

Layout de linhas de corte para todos os lados da caixa principal e caixa de passagem na folha de madeira compensada. A lista de cortes é a seguinte:

· (1x) 36 "x 12 ¾" (frente onde vão os orifícios das luvas)

· (1x) 36 "x 24" (traseiro)

· (2x) 24 "x 22 ½" MAIS corte de 45 graus do centro (marca de 12 ") do lado de 24" até o lado de 22 ½"

· (1x) 34 ½”x 22 ½” (parte inferior)

· (1x) 36 "x 11 ¾" (superior)

· (1x) 36 "x 17 5/8" (porta do gabinete frontal)

Etapa 2: Faça todos os cortes

Faça todos os cortes com uma serra circular usando uma régua como guia, conforme mostrado na foto do Imagens do Google abaixo. Lixe todas as bordas uma vez cortadas. As faces superior e frontal da caixa deverão ter cortes em ângulos de 45 ° feitos nas bordas longas para ficarem nivelados com os lados que são cortados em um ângulo de 45 °. Alinhe e meça-os manualmente para fazer os cortes corretos. Use uma serra de esquadria ou uma serra de mesa para fazer esses cortes angulares.

Etapa 3: teste de cortes de ajuste

Teste o ajuste em todos os lados. Nesta construção, o fundo da caixa é colocado “dentro” de todas as laterais da caixa; e os lados esquerdo e direito são colocados "dentro" da frente e do verso da caixa. Use uma tupia para aparar os lados na altura apropriada. Nesta construção, havia cerca de 1/16”de erro entre a parte traseira e os lados esquerdo e direito, então a parte traseira foi aparada para o comprimento mais curto para coincidir com as laterais usando uma fresadora.

Etapa 4: corte o orifício para a caixa de passagem

Corte o orifício para a caixa de passagem no lado direito. Use uma serra de vaivém para fazer um corte grosseiro e uma tupia para endireitar os cortes. Este orifício deve ser do tamanho da caixa de passagem menos duas vezes a espessura da madeira usada. Em nosso caso, o orifício tinha um quadrado de 10,5”x 10,5”. Você deseja que o fundo do orifício para a passagem fique nivelado com o piso da caixa principal, como pode ser visto na foto.

Etapa 5: corte os orifícios das luvas

Faça orifícios na face frontal para as luvas. Uma distância confortável entre os buracos das luvas foi obtida a partir de um gabinete de jato de areia de 6,5”. Cada orifício da luva foi cortado com uma serra copo de 6”. Os furos são medidos a 3,5”da parte inferior da caixa. O centro da face frontal foi medido e os orifícios baseados nele, e não na distância das bordas externas.

Etapa 6: montar a caixa

Aparafuse todos os lados para criar a caixa, menos a porta do gabinete frontal. Marque a linha de centro da espessura da madeira (neste caso, 3/8”das bordas dos lados que serão aparafusados nas bordas dos lados adjacentes). Faça pré-furos com broca escareada a cada 2”, deixando espaço nos cantos para parafusos de placas adjacentes.

Etapa 7: construir caixa de passagem

Construir caixa de passagem. Este é o cubo 1 'x 1' x 1 '. Corte os 5 lados necessários para construir a caixa do mesmo compensado de ¾”que a caixa principal. Lembre-se de incorporar a espessura do compensado aos cortes. A lista de cortes é a seguinte:

· (2x) 11 ¼ "x 11 ¼" (parte traseira e superior)

· (1x) 12”x 11 ¼” (frente); + uma fenda de cerca de 2/5 "no lado que se conectará à caixa para que a" porta "de acrílico possa deslizar através

· (1x) 10 ½”x 11 ¼” (parte inferior)

· (1x) 12 "x 12" (esta será a porta da caixa na borda externa)

Dois desses lados (superior e frontal) precisarão ter janelas de visualização cortadas. Marque essas janelas de visualização com o tamanho desejado. Esta caixa possui uma janela superior com dimensões 7 ½”x 7 ½” e uma janela frontal com dimensões 7 ½”x 8”. Use uma serra de vaivém para cortar as aberturas e, em seguida, uma fresadora para finalizá-las. Use um pedaço de coelho nas aberturas para que a janela tenha uma superfície para aderir.

Para a pequena fenda no lado frontal, meça cerca de 2/5 "fora da borda e ¾" na parte superior e inferior dessa borda. Use uma tupia para cortar a fenda de 2/5”de profundidade e 10 ½” de largura na borda deste lado.

Monte a caixa da mesma maneira que a caixa principal, conforme visto na Etapa 6, deixando a porta do lado direito.

Etapa 8: Instale as janelas de acrílico na caixa de passagem

Instale janelas de visualização em duas aberturas da caixa de passagem. Corte a folha de acrílico no tamanho de janela desejado + sobreposição para colar. Use pequenos parafusos para prender os cantos para mantê-los no lugar na abertura e use selante de silicone para aderir completamente a janela à superfície na parte de trás.

Etapa 9: construir a porta deslizante para a caixa de passagem

Construir janela deslizante que separará a caixa principal da caixa de passagem. Corte uma folha de acrílico nas dimensões desejadas. Para esta caixa, essas dimensões eram 14 ¼”x 11”. Prenda uma pequena alça feita de restos de madeira compensada com pequenos parafusos para que possa ser facilmente deslizada pelo usuário. Use fita de feltro em todas as bordas da janela deslizante para ajudar na vedação quando ela for fechada, incluindo uma tira na dimensão da abertura da caixa de passagem.

Etapa 10: Anexe a caixa de passagem à caixa principal

Anexe a caixa de passagem à caixa principal. Aplique adesivo de construção nas bordas da caixa de passagem que serão fixadas na caixa principal. Em seguida, use 6-12 parafusos de dentro da caixa principal nas bordas da passagem para mantê-los juntos enquanto o adesivo seca.

Etapa 11: Corte a abertura e instale o acrílico na porta da caixa principal

Corte a abertura na porta do armário para a janela de visualização e instale a janela. Use um quebra-cabeças para fazer um corte aproximado da janela de visualização do tamanho desejado. Esta caixa possui uma janela com dimensões de 30”x 12”. Use um pedaço de coelho na abertura para que a janela tenha uma superfície para aderir. Corte a folha de acrílico no tamanho de janela desejado + sobreposição para colar. Use pequenos parafusos para prender os cantos para mantê-los no lugar na abertura e use selante de silicone para aderir completamente a janela à superfície na parte de trás.

Etapa 12: Caixa de tinta

Use calafetagem para selar todas as juntas internas da caixa. Coloque todos os orifícios dos parafusos e pinte todos os componentes da caixa com tinta branca. Faça isso agora antes de instalar qualquer hardware. Use fita adesiva para isolar as janelas instaladas antes de pintar.

Etapa 13: Instale as portas

Instale as duas portas do gabinete na caixa principal e na caixa de passagem. Use dobradiças pequenas, 4 no gabinete da caixa principal e 2 na porta pequena para a caixa de passagem.

Etapa 14: instalar bloqueios

Anexe elevadores de caixilho da janela deslizante em cada lado da porta da caixa principal e um na porta para a passagem.

Etapa 15: construir caixa de armazenamento de solução de sal saturado

Construir caixa de armazenamento para soluções de sal saturadas. Esta caixa de armazenamento foi construída para caber dentro dos limites do carrinho que foi usado. Qualquer caixa de armazenamento que você construir só é realmente necessária para armazenar as soluções de sal saturado para que não caiam. Para esta aplicação, foram tiradas as medidas das prateleiras do meio e inferior do carrinho utilizado para se ter uma ideia do tamanho da caixa de armazenamento.

Etapa 16: Corte a madeira e monte a caixa de armazenamento

Corte madeira compensada de ½”de forma que a altura caiba entre as prateleiras e prenda as laterais da caixa de armazenamento com parafusos de madeira de 1”.

Etapa 17: Crie espaço interno para soluções de sal

Depois que a estrutura da caixa de armazenamento tiver sido montada, coloque os recipientes de solução de sal (potes de vidro de 5 x pint) na caixa, meça e corte 1”x 3” madeira de pinho para a estrutura do recipiente. Este deve ser um ajuste apertado para que os frascos não consigam se mover, mas devem ser soltos o suficiente para que sejam facilmente removíveis. Esta caixa foi colocada na prateleira do meio do carrinho para facilitar o acesso.

Etapa 18: faça o coldre da pistola de calor

Faça coldre para arma de calor. Coloque a pistola de ar quente em um pequeno pedaço de madeira compensada restante e trace a forma.

Etapa 19: corte a madeira para o coldre

Recorte a forma com uma multi-ferramenta.

Etapa 20: Modificar a pistola de calor para anexar

Faça um pequeno orifício na parte inferior da alça, tomando cuidado para não perfurar os fios. Este pequeno orifício é para montar a pistola de calor na madeira cortada na etapa anterior.

Etapa 21: prenda a braçadeira para o bico da pistola de calor

Prenda um pequeno pedaço quadrado de madeira compensada na extremidade da madeira cortada para um espaçador para garantir que a arma seja montada em linha reta. Em seguida, prenda uma braçadeira de ½”na extremidade do pequeno pedaço quadrado de madeira para segurar o tubo de aquecimento que será anexado à pistola de calor.

Etapa 22: Monte a pistola de calor na forma de madeira

Monte a pistola de ar quente na madeira cortada com um parafuso no orifício perfurado no cabo. Coloque também o adaptador do tubo de aquecimento na braçadeira e aperte para garantir que o encaixe está correto. Após a verificação do encaixe, remova a pistola de ar quente e a braçadeira da madeira cortada para que possa ser pintada.

Etapa 23: Prepare o cotovelo de cobre

Enrole o tubo de aquecimento de ½”com tubo de exaustão para garantir que o tubo não queime a madeira ao passar pela caixa e também para segurança, não permitindo que o usuário se queime pelo tubo.

Etapa 24: prenda o coldre à caixa principal

Anexe a peça pintada de madeira cortada aparafusando-a à caixa principal. Faça um orifício de ¾”no lado direito traseiro da caixa, no canto inferior, para inserir o tubo de calor embrulhado. Insira o tubo de calor na braçadeira e aperte a braçadeira para garantir uma montagem estável.

Etapa 25: Instale a pistola de calor

Fixe a pistola de calor na madeira cortada inserindo o cilindro de aquecimento da pistola de calor no tubo de aquecimento e, em seguida, aperte o parafuso no cabo.

Etapa 26: Prepare a caixa para o fluxo de umidade

Faça um furo no canto inferior esquerdo da caixa para inserir a mangueira para o fluxo de ar úmido.

Etapa 27: Instale o cotovelo para fluxo de umidade

Insira o segundo cotovelo de cobre de 90 graus neste orifício e a mangueira neste cotovelo de cobre, conforme mostrado na foto.

Etapa 28: Corte e instale o difusor de fluxo de ar

Corte a peça de alumínio extrudado na largura do interior da caixa principal. Esta é uma peça sobressalente da caixa de luz fluorescente superior. Este tem 34 3/8”. Em seguida, perfure 1/16”a cada duas polegadas ao longo do comprimento da peça de alumínio em duas linhas.

Etapa 29: instalar flanges para luvas e luvas

Instale os flanges da luva impressos em 3D nos dois orifícios da luva para a caixa. O arquivo.stl para esses flanges está incluído aqui. Prenda as luvas com braçadeiras de mangueira de 6.

Etapa 30: Instale os elementos de controle de umidade

Instale os frascos de pedreiro com dois orifícios nas tampas. Em um orifício, a mangueira sairá da bomba de ar para dentro, enquanto o outro terá a mangueira saindo dele e entrando na caixa de umidade. O método de controle de umidade usado aqui são soluções de sal saturadas. Cinco sais diferentes são usados para controlar as condições de umidade específicas, então 5 potes de pedreiro são usados. A bomba usada é uma bomba de colchão de ar padrão. As cinco mangueiras que saem dos frascos e entram na caixa passam primeiro por um coletor para passar as 5 mangueiras separadas em 1 antes de alimentar o interior da caixa. A válvula rotativa usada é operada pelo motor de passo (28BYJ-48). Este sistema foi desenhado e impresso em 3D. Os arquivos.stl para cada parte da válvula rotativa estão incluídos aqui. O motor de passo precisa ser conectado à peça b2, conforme mostrado na foto.

Etapa 31: Instale as luzes LED na câmara principal

Use luzes de tira de LED (as usadas aqui foram peças sobressalentes de outro projeto) e monte no topo da câmara principal. Use epóxi para aderir a tira ao "teto" da caixa.

Etapa 32: montar o hardware Arduino

uma. Hardware do sensor: (os pinos do sensor são numerados da esquerda para a direita, conforme visto da frente do sensor)

eu. Conecte um resistor de 10kΩ entre os pinos 1 e 2

ii. Conecte a extremidade do pino 1 do resistor ao pino de 5 volts no Arduino

iii. Conecte a extremidade do pino 2 do resistor ao pino digital 2

4. IGNORE o pino 3. Não é necessário para nada.

v. Conecte o pino 4 ao aterramento

vi. Você DEVE baixar a biblioteca DHT ou ela não funcionará

b. Hardware do motor:

eu. Conecte os fios do motor à placa intermediária

ii. Na placa intermediária, conecte Vin e GND a uma bateria de 9 volts

iii. Conecte IN1, IN2, IN3 e IN4 aos pinos digitais 4, 5, 6 e 7, respectivamente

c. Hardware do relé:

eu. Conecte o VCC à fonte de alimentação de 5 V

ii. Conecte o GND ao aterramento

iii. Conecte IN1 e IN2 aos pinos digitais 12 e 13, respectivamente

Etapa 33: Obter a codificação do Arduino

Copie ou faça download do Aruino Coding; consulte as instruções de operação dos arquivos.

Observação:

*** Você DEVE baixar a biblioteca do sensor que está usando (DHT22 neste caso) ou o código não funcionará. Para obter a biblioteca, acesse GitHub (https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library) e baixe a biblioteca. Certifique-se também de que a biblioteca Adafruit Unified Sensor foi baixada (encontrada na parte inferior da página vinculada). Depois de baixar esses arquivos compactados, descompacte-os e adicione-os à pasta Bibliotecas do Arduino (Computador / Documentos / Adafruit / Bibliotecas).

Etapa 34: instale o suporte para câmera GoPro, se desejado

Uma montagem de câmera GoPro impressa em 3D foi feita e instalada na frente da câmara principal para gravar os experimentos. Uma montagem comprada em loja também pode ser usada.

Etapa 35: Método de controle de umidade opcional

Após trabalho adicional no porta-luvas de pesquisa de baixo custo, outra opção de controle de umidade foi projetada e usada. Este projeto não requer um motor ou válvula rotativa para escolher o frasco de solução de sal saturado que o usuário deseja. Em vez disso, 5 válvulas separadas são montadas com uma linha de alimentação da bomba de ar e cada válvula alimenta os 5 frascos de solução de sal saturado diferentes. Finalmente, cada frasco é alimentado em um coletor e uma linha de mangueira alimentada na câmara principal da caixa.

Ferramentas necessárias:

• 5/8 "Bit Forstner
• Furadeira

Materiais utilizados:

• 5 x Válvula de gotejamento Rain Bird de 1/2 pol. Farpada
• 4 x Rain Bird 1/2 pol. Camisetas farpadas
• 11 x Rain Bird Cotovelos farpados de 1/2 pol.
• Tubo de vinil de 1/2 "ID
• Tubo de vinil de 1/4 "ID
• 6 x 1/2 "OD a 1/4" OD emenda
• 1 x 1/4 "ID a 1/4" ID tee farpado
• Tira de dois furos de 10 x 1/2"
• Bomba de ar Imagitarium, 4W
• Parafusos 20 x 1/2"
• Parafusos 4 x 1"
• Placa sobressalente de madeira de carvalho maciço de 3/4 "x 7"
• Válvula rotativa de outra opção de umidade usada como coletor
• Gorilla Glue 5 minutos epóxi

Passos:

1. Acople cada uma das 5 válvulas em ambos os lados com os cotovelos farpados usando o tubo de vinil de 1/2 "ID como mostrado nas fotos.
2. Construa a configuração da entrada de ar usando 4 dos tees farpados e 1 cotovelo farpado, conforme mostrado nas fotos.
3. Meça a distância de centro a centro da abertura das válvulas em T para determinar o espaçamento das válvulas quando montadas na placa de madeira. Nós acasalamos os tees o mais perto possível de nos tocarmos, então nossa distância foi de 3 ".
4. Uma peça sobressalente de carvalho maciço foi usada para montar as válvulas. A peça sobressalente que tínhamos tinha cerca de 1,5 'de comprimento, então centralizamos nosso sistema de válvula nela. As válvulas precisavam estar a uma distância horizontal de 3 "(conforme encontrado na etapa anterior) umas das outras para se encaixar com o conjunto de entrada de ar. Use um quadrado de velocidade para marcar 5 linhas de 45 graus espaçadas de 3" umas das outras. Meça a distância de centro a centro das aberturas nos cotovelos acoplados às válvulas. Medimos cerca de 6 1/4 ". Marque a placa nas linhas de 45 graus onde você gostaria de perfurar para os cotovelos se encaixarem na parte traseira com o conjunto de entrada de ar.
5. Use uma broca Forstner (5/8 "era um tamanho utilizável que tínhamos em mãos) para fazer os 10 orifícios marcados na etapa anterior.
6. Monte as válvulas na placa usando 10 tiras de dois furos usadas no conduíte de passagem (veja as fotos).
7. Use a tubulação de vinil de 1/2 "ID para acoplar o sistema de entrada de ar à linha inferior de cotovelos acoplados às válvulas. (Estas foram acopladas à linha inferior por causa da orientação final da bomba de ar e das soluções de sal saturadas.)
8. Faça as emendas de 5 1/2 "OD a 1/4" OD na linha superior de cotovelos acoplados às válvulas usando o tubo de vinil de 1/2 "DI.
9. Monte a placa da válvula em um local conveniente para o usuário. Essa placa foi montada no canto superior direito do carrinho. Meça e perfure 4 orifícios na placa e no carrinho. Use parafusos de 1 "para prender a placa ao carrinho.
10. Defina soluções de sal saturadas em locais designados e coloque tubos de 1/4 "ID das emendas para o fundo dos frascos. O comprimento do tubo necessário dependerá da sua configuração. Estes foram ajustados para teste e depois cortados, de forma que nenhuma medição foi feita. (Ver fotos)
11. Finalmente, use um T de 1/4 "ID a 1/4" ID para acoplar os dois tubos de saída da bomba de ar a uma emenda de 1/4 "OD a 1/2" OD e acople-o ao sistema de entrada de ar no parte de trás do quadro.
12. A válvula rotativa da solução de controle de umidade anterior foi usada como um coletor neste projeto. Epoxi de cinco minutos foi usado para selar a válvula.
13. Passe um tubo de 1/4 "ID de cada frasco de solução de sal saturado para o coletor de" válvula rotativa ". Use o mesmo tubo do projeto original para alimentar o coletor para o interior da câmara.