Centrifuga dei poveri e Suzan pigra: 3 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Introduzione + Matematica e design

Centrifughe

Le centrifughe vengono utilizzate per separare i materiali per densità. Maggiore è la differenza di densità tra i materiali, più è facile separarli. Quindi in emulsioni come il latte, una centrifuga può separare parte della crema più grassa verso l'alto mentre il latte scremato va verso il basso. Sigma aldrich ha un buon articolo che discute la fisica della separazione centrifuga e ciò che è possibile separare a diverse velocità di centrifugazione.

La centrifuga che ho realizzato dovrebbe rientrare nella categoria a bassa velocità specificata (2, 000 - 6, 000 RPM). A queste velocità, se avessi una sospensione di cellule eucariote in soluzione, potresti eventualmente agglomerarle (come in, separarle dalla soluzione). Anche le sospensioni di cose come farina o particelle di sporco potrebbero essere separate a queste velocità.

Suzan pigra

Un lazy suzan motorizzato è una piattaforma a rotazione lenta solitamente utilizzata per la videografia. Puoi posizionare qualcosa come una statua o un alimento su di esso e ottenere un video fluido di tutti i lati dell'oggetto. La velocità di rotazione è idealmente < 1 giro al secondo.

Velocità, forza e numero di giri del motore

In una descrizione del prodotto di un motore elettrico, di solito vedrai due cose: la tensione e l'RPM. Probabilmente puoi usare in sicurezza tensioni a + o - 50% della tensione specificata. In teoria, tensioni più elevate significano più forza dietro il motore e un numero di giri più elevato. Ma supponiamo che tu abbia un motore che ha RPM standard di 1000 giri al minuto. Come puoi far girare qualcosa più velocemente o più lentamente di 1000 giri/min con questo motore? Con ingranaggi.

Cambiare marcia in bici funziona in modo simile a quello che devi fare qui. Se hai un ingranaggio con 20 denti attaccato al motore 1000 RPM. Quindi un ingranaggio con 5 denti a contatto con l'ingranaggio da 20 denti, girerà a 4000 RPM. La relazione è: Target RPM = (Motor RPM)*(Denti sull'ingranaggio motore)/(Denti sull'ingranaggio rotante). Cordiali saluti, il numero di denti sull'ingranaggio dovrebbe essere direttamente proporzionale al raggio degli ingranaggi, quindi è possibile utilizzare il raggio. Quindi in questo esempio, l'ingranaggio a 5 denti è l'ingranaggio rotante e avrebbe la piattaforma della centrifuga e i tubi attaccati ad esso.

Ma in teoria, in realtà, l'ingranaggio rotante girerà a una velocità inferiore a quella prevista. Questo perché ci sarà una maggiore quantità di attrito, soprattutto se si aggiunge peso all'ingranaggio a 5 denti.

Invece di ingranaggi, puoi usare elastici, che è quello che uso per il mio pigro suzan. E la matematica funziona allo stesso modo, in termini di circonferenza o raggio invece che di denti.

Passaggio 1: materiali

Elenco generale:

1. Contenitori vuoti come quelli dell'ovaletina e della farina d'avena che ho usato. Anche le lattine di zuppa potrebbero funzionare.
2. Motori. Nominale 12V o superiore per la centrifuga. Circa 3-6V per il suzan pigro.
3. Pistola per colla a caldo
4. Nastro adesivo - opzionale
5. Super colla - opzionale - indossare guanti se si utilizza
6. Fili, ingranaggi, elastico, piattaforma rotante, batterie, ecc. - Ne parlerò più dettagliatamente nei passaggi seguenti

I motori che ho usato sono normali, a 2 fili, motori elettrici, non motori passo-passo. Ne ho preso uno (valutato 12V e 1200 RPM) da una stampante Canon che ha smesso di funzionare e un altro (forse 3V, < 300 RPM probabilmente) da un lettore dvd che ha smesso di funzionare. Se non hai motori a portata di mano, ci sono tonnellate su eBay e altri siti per meno di 10 dollari che dovrebbero funzionare.

Gli ingranaggi e gli assi che ho provengono da un "kit RC Snap Rover" che ho smontato. In realtà, tutto ciò di cui hai bisogno è una ruota che può ruotare liberamente su un asse e un modo per farlo girare più velocemente o più lentamente del motore, a seconda di come desideri che sia il tuo prodotto finale.

Passaggio 2: centrifuga

I contenitori ovaltini hanno il fondo in metallo. Per formare un foro per il passaggio della parte superiore del motore, consiglio di utilizzare un martello e un chiodo e di girare in cerchio, perforando lentamente il materiale. Anche usare un trapano o un dremel funzionerebbe. Assicurati che la testa del motore si adatti e sia perpendicolare alla base della lattina, quindi applica la colla a caldo nell'area intorno alla testa del motore e posizionala in posizione. Ho usato del nastro adesivo per sostenere il motore mentre la colla si induriva. Consiglio di attaccare cavi lunghi al motore prima di incollarlo al contenitore. Ho semplicemente avvolto le estremità del filo spellato attorno ai cavi del motore.

Una volta che la colla si è indurita, puoi praticare due fori sul lato del contenitore e far passare i fili. Ho la batteria fuori dal contenitore, quindi posso toccare manualmente i cavi della batteria per accendere la centrifuga. L'ideale sarebbe usare un interruttore, ma non ne ho uno.

Ho quindi incollato un grosso ingranaggio alla testa del motore. Ho usato la carta vetrata per irruvidire la superficie dell'ingranaggio prima di applicare la colla, che in teoria dovrebbe aumentare la forza di adesione. Ho segnato un'area sulla base ovaltina dove dovrebbe andare l'ingranaggio successivo (come in un punto in cui i denti per i due ingranaggi si incastreranno) e ho praticato un buco in quella posizione con un chiodo. Quindi ho inserito leggermente un asse attraverso questo foro e l'ho incollato a caldo in posizione. Questo è più visibile nell'immagine 2 per questo passaggio.

L'ingranaggio rotante ha un disco di carta spesso super incollato su di esso. Ho ritagliato il disco dal retro di un taccuino. Il disco, essendo di carta, dovrebbe legarsi meglio della plastica, ma è abbastanza forte da reggere la velocità del motore. Un foro dovrebbe essere posizionato al centro del disco di carta, in linea con il foro nell'ingranaggio. In questo modo, quando l'ingranaggio rotante viene posizionato sull'asse, l'asse finirà in un punto sopra la piattaforma di carta. Ho quindi posizionato un cordone di colla a caldo, visibile nell'immagine dell'intestazione in prima pagina, sulla parte superiore dell'asse. Che si indurirà sopra la piattaforma e assicurerà che non si solleverà dall'asse.

Il file mp4 è un video della mia centrifuga che gira. Potrebbe essere necessario scaricarlo per visualizzarlo, il file non è così grande. I tubi che uso sono di plastica e contengono latte. Li ho ricoperti con pellicola trasparente. Non consiglierei l'uso di tubi di vetro dato che potrebbe esserci il rischio che volino via dal disco durante la rotazione. I tubi sono semplicemente fissati con nastro adesivo sul disco. Uso una batteria da 9 V nel video, che è una tensione inferiore a quella per cui è valutato il motore. Per aumentare i livelli di tensione, puoi collegare le batterie in serie.

Passaggio 3: la pigra Suzan

Per la Lazy Suzan, l'ingranaggio nell'immagine non agisce in realtà come un ingranaggio, è semplicemente in grado di ruotare attorno all'asse. La ruota che è attaccata all'ingranaggio mi fornisce una base per appoggiarvi sopra un piatto e poi un oggetto sopra il piatto.

L'immagine 2 mostra l'asse che è stato affondato attraverso la base del contenitore di farina d'avena e poi incollato a caldo in posizione. Il motore è stato posizionato e incollato a caldo in una posizione che assicura che l'elastico sia teso quando viene tirato tra l'ingranaggio e il motore (immagine 1). Se hai semplicemente una ruota che gira su un asse, l'elastico può essere allungato direttamente attorno alla ruota, nota solo che se la ruota è grande, girerà a un numero di giri molto più basso rispetto al motore.

Devo farlo funzionare a 6 volt in realtà. Che sono 4 batterie da 1,5 V in serie. L'immagine 3 per questo passaggio mostra come consiglio di collegare le batterie in serie (se si hanno solo batterie da 1,5 V). Fondamentalmente una striscia di foglio di alluminio piegata su se stessa più volte e posizionata su nastro adesivo. Il nastro fissa quindi l'alluminio a contatto con le estremità + e - della batteria e fissa le batterie insieme. Quindi, quando le cose sono impostate come nell'immagine quattro, pieghi l'estremità libera del nastro sulle batterie e le sigilli insieme. Assicurati che il foglio di alluminio sia piegato almeno 10 volte o si riscalderà in modo preoccupante.

Avrei potuto anche far funzionare il motore con un 9V più un resistore, ma volevo che fosse semplice. Sappi solo che ci sono diversi modi per raggiungere tensioni o correnti ottimali.