Box Reborn Mask: Nuova vita per vecchie maschere: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Abbiamo creato un kit a domicilio conveniente per prolungare la vita delle mascherine in modo che tu possa unirti alla lotta contro la pandemia aiutando la tua comunità

Sono passati quasi cinque mesi da quando è nata l'idea di rinnovare le mascherine usate. Oggi, sebbene in diversi paesi il COVID-19 non sembri grave, la maggior parte del mondo soffre ancora non solo dei corpi, ma anche della struttura della società. Qui rimando alcuni record dal nostro sito del progetto, Mask Aid Project, per dirvi perché l'abbiamo iniziato.

Il team del progetto Mask Aid:

Kalimov Lok

Jason Leong

Torrey Nommesen

John Lee

Daniel Feng

Halima Ouatab

Grazie al Dr. Jian-Feng Chen, l'Accademico dell'Accademia di Ingegneria Cinese, e ai membri del suo team. Abbiamo basato il nostro processo sul loro rapporto su come riutilizzare in sicurezza le maschere usa e getta. Questo è lo stesso progresso utilizzato dal National Center for Biotechnology Information. (Vedi foto 2)

White paper di Dana Mackenzie degli esperti del riutilizzo delle maschere N95 con la ricerca del professor Jian-Feng Chen e dei colleghi dell'Università di tecnologia chimica di Pechino Un'altra utile fonte di informazioni che ci ha aiutato a convalidare il nostro processo è il white paper di Stanford I respiratori N95 possono essere riutilizzati dopo la disinfezione ? E per quante volte? di Lei Liao, Wang Xiao, Mervin Zhao, Xuanze Yu.

Grazie al mio compagno di squadra, Torrey Nommesen. Senza la sua correzione della grammatica e dei modi di esprimersi, non avrei potuto condividere l'intera roba in un modo di madrelingua inglese.

Se vuoi leggere prima "come costruire", puoi saltare questa parte e passare alla parte materiale.

Nasce un'idea

Kalimov Lok (riferito da

Quando il mio paese ha dichiarato l'emergenza, ho avuto la brutta sensazione di non poter mettere il dito sopra. Non riuscivo davvero a capirlo in quel momento - ero nella nebbia. Era il 23 gennaio 2020.

Il giorno dopo mia madre è venuta a Shanghai dall'Ungheria per celebrare con me il Festival di Primavera. Quando l'ho presa all'aeroporto di Pudong, indossava una maschera. Il giorno dopo, abbiamo sentito che c'era una quarantena imposta dal governo. Mia madre era un'insegnante di biologia a Macao, quindi si è resa conto che la situazione poteva diventare seria molto rapidamente perché Macao ha la più alta densità di popolazione al mondo. Sapeva anche che sarebbe stato molto difficile determinare chi fosse portatore del virus a meno che non fosse stato diagnosticato. Indossare una mascherina non era solo per proteggere noi stessi ma anche per la sicurezza degli altri. Quindi è tornata a Macao due giorni dopo per procurarmi circa 70 maschere. Li ha acquistati in Ungheria, ma erano contrassegnati come "Made in China". Grazie a mia madre, sono stato in grado di obbedire alle leggi in Cina e di uscire durante la quarantena con una maschera. Successivamente, sono stato in grado di utilizzare queste maschere per i test.

Poiché le persone restavano a casa per periodi molto più lunghi rispetto a prima, stavano imparando molto sul virus dalla TV e da Internet. Lentamente mi sono reso conto di quale fosse la brutta sensazione che avevo prima: anche se in Cina c'erano più persone infette che altrove, presto sarebbe diventata una pandemia mondiale. La Cina è il più grande produttore di maschere per il viso al mondo e la maggior parte di esse sono prodotte a Xiantao, una città proprio accanto a Wuhan. La fornitura mondiale di mascherine proveniva dal punto zero dell'epidemia.

La gente ha iniziato a chiedersi: "Quanto potrebbe essere difficile creare una maschera?" Lo abbiamo scoperto presto: una macchina può cucire una maschera in mezzo secondo, ma ci vuole una settimana o talvolta fino a mezzo mese perché siano pronte per utilizzo. Le maschere devono essere sterilizzate con gas epossidico etano e quindi la maschera deve essere aerata naturalmente prima dell'imballaggio per la spedizione. In attesa che venissero realizzate le mascherine, le persone erano da sole. È diventato chiaro che nella migliore delle ipotesi, sarebbe stato il giorno di San Valentino prima che fossero disponibili nuove maschere.

Ho calcolato quante maschere avrebbero avuto bisogno i cinesi. In seguito, ho dovuto effettuare un refactoring poiché è diventata una pandemia globale. Ero scioccato. Secondo i miei calcoli, dovevamo produrre oltre 500 milioni di mascherine al giorno! Penso che questa fosse una delle ragioni principali per cui il governo voleva riscaldare le persone di cui avevano bisogno per rimanere a casa. Sono lieto di notare che la maggior parte delle persone in Cina è rimasta a casa.

Ma dobbiamo uscire per sopravvivere. Dobbiamo uscire per comprare cibo e quando usciamo dobbiamo indossare una maschera. Ma se le mascherine scarseggiano, cosa possiamo fare? Alcune persone hanno provato a far bollire le maschere per lo smaltimento o a spruzzarci sopra dell'alcol per disinfettarle. I professionisti medici ci hanno avvertito che questo può rovinare una maschera. Questo va bene per una normale maschera di stoffa, ma non funziona per le maschere N95 o PM2.5. Una maschera N95 blocca il virus non solo per la densità del suo filtro, ma deve anche essere caricata staticamente per catturare le particelle. Non molte persone lo sapevano prima di questa pandemia. L'uso dell'alcol dissolve lo strato intermedio e l'acqua calda rimuove l'elettricità statica necessaria per rendere utile la maschera. L'unico modo accettabile per disinfettare una maschera è applicare una luce UVC o aria calda e secca. In questo modo non danneggia tanto la maschera perché non rimuove la carica statica mentre le maschere vengono disinfettate. L'elettricità si dissiperà ancora dopo un giorno o due, ma è comunque una protezione migliore che non disinfettare affatto.

Quindi potremmo trovare un modo per ricaricare una maschera? Se potessimo farli disinfettare e ricaricare, potrebbero essere rinnovati almeno al 90%. Più persone lo hanno fatto, meno carenza e panico potremmo avere durante le prime fasi di una pandemia.

Ho iniziato a ricercare la possibilità di realizzare una piccola fabbrica in casa e ho avuto un'intuizione. Una fabbrica normale utilizza etano epossidico dopo che la maschera è stata cucita perché è più efficiente dato il numero di maschere che producono. Non possono sterilizzare il panno prima di cucirlo perché le macchine inquinerebbero la maschera. Tuttavia, per l'uso domestico, il volume di produzione non sarebbe un fattore. Forse possiamo igienizzare completamente una mascherina usata senza preoccuparci di rimuovere l'elettricità statica per poi ricaricarla in un secondo momento.

Ho controllato il prezzo delle macchine per la ricarica dell'elettricità statica ad alta tensione e sono rimasto deluso. Gli unici che ho trovato erano per uso industriale. Oltre ad essere troppo alto, il prezzo delle unità disponibili stava diventando sempre più alto perché le fabbriche ne avevano bisogno per produrre più mascherine. Sono sicuro che ci fosse un'altra soluzione oltre a portare una maschera a grandezza naturale in casa o in un centro comunitario. Avevo bisogno di renderlo portatile, o almeno di dimensioni desktop, e avevo bisogno di renderlo accessibile in modo che le persone potessero trasformare i loro luoghi in piccole fabbriche e venire in soccorso nelle prime fasi di una pandemia.

Quindi ho messo insieme una squadra internazionale per aiutarmi. Io, Kalimov Lok, sto facendo i principali esperimenti e realizzando il prototipo. Jason Liang, produttore di PVCBOT, è intrappolato a Yichang, Hubei, vicino a Wuhan, quindi sta facendo ricerche di mercato e sperimentazioni. Torrey Nommesen è un americano attualmente in quarantena in Sud Africa, sta realizzando il nostro sito web e aiutando con la stampa in lingua inglese per il nostro progetto. Daniel Feng, un designer industriale di Guangzhou, lavorerà alla finalizzazione del progetto per la produzione una volta realizzato il prototipo. John Lee, un professore a Zhongshan, ci sta aiutando con la produzione e la produzione. Lavoriamo da marzo. Pubblicheremo i nostri progressi online su https://maskaidproject.com/ se sei interessato a seguire il nostro viaggio

Forniture

Componenti hardware

1. ingresso booster DC 5V ad alta tensione e uscita 400KV × 1
2. Modulo LM2596 Regolatore DC-DC 12V/5V × 2
3. Alimentatore switching AC 110/220V DC 12V 100 watt × 1
4. Alimentatore switching CA 110/220 V CC 5 V 3,5 watt × 1
5. Ventola CC CC 12 V 0,6 A × 1
6. Riscaldatore PTC 220 V CA 300 watt × 1. È possibile passare a 110 V CA a seconda di dove si vive.
7. Sensore di temperatura e umidità DHT11 × 1
8. controllo relè DC 5V, 4 connettori × 6
9. Pacchetto SMD diodo SS14 × 7
10. Pacchetto SOT-23 triodo S8050 × 6
11. 0603 LED 0603 Pacchetto SMD × 6
12. Resistore da 300 ohm 0805 Pacchetto SMD × 6
13. Resistore da 10K ohm 0603 Pacchetto SMD × 6
14. Condensatore, contenitore SMD da 220 µF × 1
15. Condensatore, contenitore SMD da 470 µF × 1
16. Condensatore 1000 uF SMD package × 1
17. Condensatore 22 uF 0402 Pacchetto SMD × 2
18. XH2.54 Presa 2P × 6
19. XH2.54 presa 3P × 2
20. XH2.54 Presa 4P × 1
21. Cavo XH2.54 2P × 6. 5 sono intestazione singola, 1 è intestazione doppia.
22. XH2.54 Cavo 3P × 1
23. XH2.54 4P doppia intestazione × 1
24. Pulsante interruttore × Presa 5PH2.0 2P × 6
25. PH2.0 2P filo singolo header × 6
26. KF-235 Terminale a molla × 8
27. Tubo luminoso UVC (lunghezza d'onda inferiore a 285 nm) × 2
28. Driver del tubo luminoso UVC (supporta 2 tubi su 1 driver) × 1
29. Resistenza ad alta tensione da 5,6 M ohm × 1
30. Resistenza di cemento da 1 ohm 5 watt × 1
31. Risoluzione OLED 128*64, interfaccia IIC × 1
32. Scheda MCU LGT8F328P × 1. Scheda Arduino nano compatibile e io uso Arduino IDE per programmarla. Questo ha bisogno di una libreria di bordo. Puoi usare un normale arduino nano al suo posto.
33. Tessuto non tessuto in fibra di carbonio × 1 pezzo grande
34. Foglio di alluminio × 1 (grande formato)
35. nastro biadesivo (misura grande). Puoi invece usare del nastro adesivo.
36. Un po' di nastro di gommapiuma
37. Rete di plastica
38. Velcro
39. un piccolo pezzo di forte magnete
40. Interruttore Reed, SPST-NO × 1
41. Fermaglio × 20
42. Presa a 2,54 pin (15P) × 2
43. Cavo 3P (lungo 60~80 cm) × 1
44. Angolari in plastica lunghi 6 metri
45. Angolo di plastica triangolo × 4
46. Presa CA AC-01 × 1
47. Cavo di alimentazione di rete, 14 AWG × 1
48. Cavo 18 AWG circa 1 metro
49. Perno passo 5,08 mm × 2, 1 è 2P, un altro è 3P.
50. Tavola cava in PP × 5. Dimensioni 50*50 cm, spessore 5 mm
51. Scheda vuota per PC × 3. La struttura all'interno della scheda è migliore per essere simile a un alveare. Dimensioni 50*50 cm, spessore 12 mm.
52. Pompa sommersa × 1. Con tubo di gomma.
53. Interruttore del termostato × 1. Temperatura di reazione 100/70 gradi Celsius.
54. Dispositivo di protezione ESD ESD5B5.0ST1G × 30. Proteggere la scheda di controllo per non essere scossa da cariche elettrostatiche.

Strumenti software

Arduino IDE, LCEDA,

Utensili manuali e macchine per la fabbricazione

Saldatore

Filo di saldatura, senza piombo

Spelafili e taglierina, fili solidi e intrecciati 30-10 AWG

tagliacarta

Taglio laser

Misuratore elettrostatico (viene utilizzato per misurare la carica statica superficiale rimasta.)

Passaggio 1: prima di costruire, vediamo alcuni fatti

Fattori che influenzano la protezione delle mascherine

Dimensione dei pori di filtrazione - A causa delle dimensioni dei fori microscopici nelle maschere, l'aria scorre ma le gocce d'acqua e le particelle di polvere vengono bloccate. Ma possono proteggere solo per poche ore prima che si blocchino e non siano più traspiranti.

Materiale: le maschere N95 sono realizzate utilizzando il cosiddetto tessuto non tessuto soffiato a fusione elettrete. Quando viene effettuata la fusione soffiata, deve essere caricata. Ma se pulisci queste maschere con alcool o disinfettante, rovina la fibra. L'acqua pulita non danneggia la fusione, ma elimina la carica elettrostatica residua.

Carica statica: minuscole particelle della scala note come PM2.5 o PM0.3 possono passare attraverso i pori del tessuto. Per fermare queste particelle, viene applicata una carica elettrostatica allo strato soffiato a fusione non tessuto delle maschere mediche. La carica statica attira minuscole particelle come smog, batteri e virus in modo che si attacchino alla fibra pur consentendo il flusso d'aria. Questa è la differenza tra le mascherine mediche e le normali mascherine di stoffa. Tuttavia, il vapore acqueo che proviene dalla normale umidità dell'aria, dal nostro respiro e dal nostro dolce può allontanare la carica. Questo è uno dei motivi per cui gli esperti ci dicono di cambiare le nostre maschere ogni 4 ore.

Qual è il nostro processo?

1. Laviamo delicatamente le maschere usate o i respiratori N95 senza detersivo. Questo rimuove lo sporco, il sudore e la carica residua su di essi.

2. Asciughiamo le maschere con aria a 56~70ºC per 30 minuti. Questo si basa su articoli scientifici che mostrano che il COVID-19 viene eliminato al di sopra dei 56ºC.

3. Applichiamo anche la luce UVC contemporaneamente o dopo il processo di asciugatura.

4. Ricarichiamo le mascherine con un campo elettrico ad alta tensione. Questo è lo scopo principale della nostra macchina. Vogliamo ridimensionare una macchina industriale a elettrete a una dimensione desktop in modo che ogni famiglia o centro comunitario possa ricaricare le proprie maschere.

Perché le fabbriche di maschere non possono semplicemente produrre più maschere?

Bene, lascia che ti racconti una storia vera che è successa in Cina. Il governo ha avvertito le persone di non acquistare quelle nuove maschere prima del 14 febbraio. Il motivo è che sebbene ogni maschera richieda solo mezzo secondo per essere cucita e poi 4 o 5 ore per essere sterilizzata, occorrono fino a 2 settimane affinché i vapori sterilizzanti si dissolvano e siano sicuri da usare. Questo perché usano il vapore di ossido di etilene che ha bisogno di tempo per dissipare il gas tossico prima di essere venduto.

È difficile per le fabbriche cambiare rapidamente il loro processo poiché sono progettate per la produzione di massa. Non usano l'acqua calda per il lavaggio in quanto estrae la carica. Non usano aria calda o trattamento UVC poiché richiedono spazio e nuove attrezzature per farlo. Usano il vapore di ossido di etilene perché non intacca la carica ma elimina i batteri contaminati durante la produzione. È più efficiente e riduce i costi di produzione delle mascherine. In questa crisi, 15 giorni di attesa sembrano 15 anni. Dal momento che non è necessaria la scala di una fabbrica, possiamo ridimensionare le enormi macchine che utilizzerebbero. Poiché possiamo riapplicare la carica statica, non dobbiamo preoccuparci di perdere la carica durante la sanificazione. E non abbiamo bisogno di accumulare maschere perché possono essere rinnovate ancora e ancora.

Prima di costruire, vediamo alcuni fatti

Nella foto 1, era una vecchia maschera. Ho usato un misuratore statico per controllarlo. È quasi inutile. La carica statica era bassa.

In Pic 2, una nuova maschera dovrebbe avere statico come questo. Ho fatto un esperimento di ricarica. Puoi scaricare l'allegato video non elaborato.

Dalla foto 3, puoi vedere il risultato di una maschera di smaltimento ricaricata. Ed è incredibile che la maschera ricaricata possa avere una carica statica molto più forte di una nuova! Secondo me, era dovuto al processo di produzione della maschera. Due settimane di ritardo prima della spedizione, e per gli utenti finali, questo può indebolire la carica statica sulle maschere.

Passaggio 2: progettazione dell'involucro

Ho costruito il prototipo con tavole vuote in PP perché sono leggere e impermeabili. Tuttavia, a causa dell'aria calda che potrebbe ammorbidire le tavole all'interno, ho realizzato i tre piani intermedi con tavole cave di PC. Non devi preoccuparti della custodia esterna poiché le schede possono essere raffreddate dall'aria esterna.

Di seguito vi mostro la taglia che andrete a preparare. Il tagliacarte è abbastanza affilato per tagliare i pannelli in PP. Puoi usare il laser cutter se vuoi essere pulito e veloce.

Innanzitutto, abbiamo bisogno di tavole vuote in PP. Hanno uno spessore di 5 mm.

Le parti gialle e nere sono jangoli e triangoli di plastica.

La quarta immagine è il pannello di controllo e visualizzazione. La dimensione dei fori dipende dall'OLED e dai pulsanti. (L'ultimo ha cinque fori rotondi invece delle 4 immagini sopra poiché il mio compagno di squadra ha fortemente suggerito un pulsante di ripristino)

Nella foto 5, questa piastra mantiene la posizione della rete di plastica, che contiene le maschere all'interno.

La figura 6 mostra l'aspetto della scheda vuota del PC. È forte ed è valutato per sopravvivere al calore di 100ºC. In realtà, può effettivamente superare la specifica di 100º C. È più spesso del pannello cavo in PP che abbiamo usato e ha uno spessore di circa 12 mm. Abbiamo bisogno di 3 pezzi da 45 x 45 cm.

E' presente un cassetto in PP, adibito a vasche di lavaggio. In questa dimensione, possiamo mettere 6 maschere al suo interno. Ovviamente puoi metterne di più in quanto le mascherine chirurgiche sono sottili. Per i respiratori N95, faresti meglio a usare la rete di plastica menzionata in seguito per comprimerli per risparmiare spazio. Non preoccuparti, schiacciare i respiratori N95 non danneggerà le fibre su di essi.

Ho usato barre angolari in plastica stampate in 3D invece di quelle che ho trovato in seguito su Internet mentre stavamo partecipando al MIT Hackathon Challenge "Africa Takes on COVID-19". L'uso di angolari di plastica reali sarà più economico ma ci vuole tempo per ottenerlo.

Quindi ho posizionato le schede dell'alveare per PC sul pavimento di ogni livello. Queste tavole erano più resistenti delle tavole cave in PP e possono resistere all'aria calda senza doversi preoccupare dell'integrità strutturale. Tuttavia, è più costoso, quindi ho usato solo 3 pezzi, ciascuno di 45 x 45 cm e 12 mm di spessore. Le schede in PP mostrate in precedenza funzionano bene per l'esterno della scatola perché possono mantenere la loro forza poiché sono esposte all'aria più fresca fuori dalla scatola.

Passaggio 3: come funziona la ricarica statica?

Il principio fondamentale della nostra scatola è che rinnova le mascherine grazie alla ricarica elettrostatica. Fondamentalmente ho costruito una macchina elettrete in scala ridotta. Questa è l'origine dell'idea del progetto Mask Aid. Poiché le fibre soffiate a fusione erano scarse nella prima fase dell'epidemia, alcune persone hanno iniziato a pensare a come riutilizzare le maschere di smaltimento. Abbiamo sperimentato molti modi per ricaricare l'elettricità statica su vecchie maschere di smaltimento. Ce ne sono troppi da menzionare qui, quindi mi concentrerò sul risultato finale. (Se sei curioso, dai un'occhiata alla nostra storia sul sito web del Mask Aid Project.)

La prima immagine mostra come viene realizzato in fabbrica il materiale dello strato intermedio delle maschere: la tensione della macchina raggiunge circa 120 kilovolt. Attraverso un processo chiamato rottura dielettrica, la fibra al centro della struttura simile a un condensatore si carica. Tuttavia, tecnicamente non è un guasto completo perché non possono esserci scintille o la macchina potrebbe bruciare la fibra. Per inciso, una parte fondamentale del processo è l'uso di un "elettro-corona", quindi scherziamo privatamente sul fatto che stiamo combattendo "Corona vs Corona".

Poiché stiamo parlando di alta tensione, alcuni potrebbero preoccuparsi della sua sicurezza. Primo, non lo toccherai. In secondo luogo, non possiamo avere macchine costose, potenti e gigantesche sedute nel nostro soggiorno. Terzo, la legge di Joule è incredibile! Aumentiamo da 5V a 400KV in modo che la corrente sia troppo bassa per essere fatale. I taser sono molto più pericolosi.

Electro-corona è una felice via di mezzo tra una completa rottura dialettica e un circuito aperto. Usando la legge di Ohm e alcuni dati che ho trovato online, ho selezionato un resistore ad alta tensione di circa 5 o 6 milioni di ohm. Questo può controllare la corrente evitando scintille. La seconda immagine mostra l'aspetto dei resistori ad alta tensione.

La terza immagine è un generatore ad alta tensione. I fili rosso e verde sono gli ingressi positivo e negativo. Hai bisogno di un misuratore statico per scoprire la carica di uscita. È economico e puoi sfregiare molto. (Taser, antizanzare) Tuttavia, dalla crisi del COVID-19, ho imparato che è dannatamente costoso negli Stati Uniti e in Europa. La maggior parte sono importati dalla Cina e sono davvero economici. (Un fatto divertente che sia usato per riportare gli animali a casa dagli agricoltori in Cina.)

Quando è acceso, il suo corpo si surriscalda in quanto crea un vicino cortocircuito. Il modulo non è stato progettato per funzionare in questo modo. È stato progettato per funzionare solo per pochi secondi alla volta. Avevamo bisogno che funzionasse continuamente, quindi l'abbiamo hackerato.

Mettiamo un resistore ceramico da 1 ohm tra l'alimentazione e l'ingresso positivo.

Di conseguenza, la modifica al circuito sarà l'ultima immagine.

Passaggio 4: costruzione di poli di scarico

All'inizio dell'epidemia, stavo esplorando le opzioni per i materiali che potevo usare nei miei prototipi. Le parti non potevano essere limitate o troppo costose. Una frustrazione è arrivata con le spazzole di scarico disponibili sul mercato. Erano efficaci, ma erano realizzati con fibra di carbonio, quindi erano costosi. Inoltre, a causa della maggiore necessità di macchine per la produzione di maschere, il loro prezzo era circa 50 volte normale.

Quindi ho dovuto cambiare prospettiva. Le persone che lavorano nel settore dei chip IC sono molto preoccupate per l'elettricità statica in quanto potrebbe rovinare il prodotto. Usano molti modi per proteggersi da una carica statica. Il materiale che usano come conduttore non è buono come il metallo, ma estrae continuamente la carica statica. Abbiamo scoperto che il materiale è molto più conveniente se sai come hackerarli. Puoi trovare questo materiale nel B. O. M. elenco di questo istruibile.

Ho realizzato due schede di scarico (una è nera perché ho finito il mio nastro adesivo bianco). Alla fine, ho seppellito il filo sotto di loro come connessione.

Passaggio 5: costruzione del modulo della ventola dell'aria calda

Perché non usare invece un asciugacapelli? All'inizio, gli esperti suggerivano di usare gli asciugacapelli per igienizzare le mascherine. Tuttavia, hanno anche notato che le persone non dovrebbero usarli troppo a lungo poiché potrebbero danneggiare gli essiccatori. Inoltre, molte persone non sono abbastanza pazienti da tenere in mano un asciugacapelli per mezz'ora. Inoltre, il controllo della temperatura sugli asciugacapelli non è così accurato. Una volta surriscaldata, l'aria potrebbe sciogliere le maschere di smaltimento.

Quindi ne abbiamo costruito uno mostrato nell'immagine 1. Il riscaldamento di uno strato così grande richiederebbe troppa energia. Abbiamo scelto un riscaldatore PTC come quello che trovi nelle unità AC. Lo combiniamo con una ventola DC brushless, che era abbastanza potente a 12V 0.6A. Ho usato alcune viti per fissare il PTC sulla ventola, che l'immagine 2 mostra il dettaglio.

Avevamo due modi per controllare la temperatura: uno saldando un interruttore del termostato sul PTC, un altro usando un sensore DHT11 per dire all'MCU quando spegnere l'unità di riscaldamento. Li ho usati entrambi.

Passaggio 6: trattamento UVC

Le radiazioni UVC uccidono batteri e virus. Molte persone conoscono questa tecnologia. Il problema è che poche persone conoscono la differenza tra UVA, UVB e UVC. Alcuni pensano che siano la stessa cosa. Ecco perché c'erano false luci UVC sul mercato quando è iniziata l'epidemia. Nel nostro progetto, ci fidiamo solo degli UVC, a differenza del tipo di luce che usano le macchine per lucidare le unghie.

Anche in questo caso, ho dovuto affrontare alcune scelte difficili. Sapevamo che c'erano tre modi per produrre UVC, il più comune è il catodo caldo (HCFL), il più raro è il catodo freddo (CCFL) e poi c'è il LED UVC. Per l'ambiente e per la spedizione, inizialmente sembrava che il LED UVC fosse la scelta migliore. Ma alla fine abbiamo scelto CCFL per molte ragioni. Come ho detto prima, non volevamo parti limitate o troppo care. Sono state fatte molte ricerche su come abbiamo optato per il CCFL.

Ho installato due tubi nella scatola, uno sul pavimento dello strato intermedio e un altro sul soffitto. Ho attaccato alcune clip di filo per tenere i tubi.

I tubi UVC a catodo freddo e la scheda driver erano economici ma comunque potenti. Funzionano a 12V e consumano 10 watt di potenza totale. Un articolo scientifico ha affermato che 15 minuti di esposizione ai raggi UVC sulle superfici possono uccidere quasi tutti i batteri. Abbiamo deciso che era bene abbinarlo all'aria calda.

P. S. Il filo di origine sui tubi era troppo corto, quindi abbiamo bisogno di tagliare e saldare fili più lunghi per estenderli.

Passaggio 7: funzione di lavaggio

Potresti chiedere, perché lavare la maschera se si eliminasse tutta la carica statica?

Il lavaggio è facoltativo. Innanzitutto, non ci preoccupiamo della perdita di carica statica perché possiamo ricaricare in seguito. Lo scopo principale del lavaggio delle maschere chirurgiche o dei respiratori N95 non è eliminare i batteri, ma rimuovere la polvere che blocca il flusso d'aria. La carica statica non si attacca solo ai virus, ma anche a minuscoli particolari di polvere. Il trattamento con aria calda può uccidere i batteri ma non può rimuovere la polvere. Anche il sudore e i grassi umani bloccano l'aria, in modo simile a come si forma l'acne sui volti. Dopo aver letto le proprietà del materiale del soffiaggio a fusione, l'acqua era la scelta migliore a prezzi accessibili. Può sciogliere sali minerali e macchie solubili e lavare via i particolari insolubili quando la carica statica è scomparsa. Più che solo ammollo, però, hai bisogno di acqua per scorrere. Quindi ho usato una piccola pompa sommergibile e un pezzo corto di tubo di plastica. Ho messo un pezzo di nastro biadesivo sulla pompa per fissarlo alla parete del serbatoio dell'acqua. Ho anche allungato i fili di circa 50 cm.

Se vuoi un lavaggio migliore, ti consiglio di mettere un riscaldatore all'interno. Questo aiuta a uccidere i batteri e dissolvere le macchie. Sarebbe un grande aiuto nei paesi freddi. Ricorda di aggiungere un sensore o un interruttore del termostato per controllare la temperatura dell'acqua.

Passaggio 8: altri accessori

Sono necessari due pezzi di rete di plastica, elencati nell'elenco dei materiali, per tenere in posizione le maschere mentre vengono lavate e soffiate. I respiratori N95 possono essere schiacciati per adattarsi alla rete e senza danneggiarli. Hai bisogno di alcune fascette legate su un lato per fare una cerniera in modo che possa fungere da rete.

L'esposizione ai raggi UVC è dannosa per l'uomo, quindi abbiamo bisogno di una porta per bloccarla. Ho trovato una soluzione semplice. Ho tagliato un pezzo di cartone cavo in PP di 45 x 14 cm. Ho praticato 4 fori, di 4 mm di diametro ciascuno ai 4 angoli, e ho inserito 4 rivetti di plastica attraverso di essi. La scheda può quindi essere posizionata tra gli spazi vuoti della scheda cava del PC. Infine, applico del velcro su due lati della scatola e sulla porta per coprirla. Sembrava ruvido ma ha funzionato. Puoi aggiornarlo con una cerniera o un interruttore reed con magneti per renderlo più sicuro come una porta a microonde.

Ho posizionato un OLED e 5 pulsanti a pressione (quattro funzioni e un ripristino di emergenza) sul pannello del pannello. Tutti i pulsanti sono stati saldati con fili XH2.54 2P. L'OLED aveva bisogno di un cavo a doppia testa XH2.54 4P per il collegamento.

Passaggio 9: schede di controllo

Questo prototipo aveva bisogno di molti piccoli aggiornamenti per funzionare meglio, quindi ho lasciato alcuni plug-in sulla scheda. Erano: interruttore della porta, un sensore di temperatura per il serbatoio dell'acqua e altri due ingressi analogici. Poiché c'è una grande possibilità di errori causati dalla carica elettrostatica - che genera anche molti ioni nell'aria - ci sono un sacco di parti protettive ESD sulla scheda. Inoltre, mi ci vogliono 3 giorni per aspettare la scheda dai produttori di PCB, un po' più a lungo del previsto a causa degli effetti collaterali del COVID-19.

Ho usato LCEDA per disegnare la lavagna. Pic2 mostra il rendering 3D. A causa della mancanza di alcune librerie di componenti, sono presenti 2 spazi vuoti. Uno è l'alimentatore da 110 V/220 V CA a 5 V CC, situato nell'angolo in alto a destra della scheda. Un altro sono i moduli LM2596 impilati in due. Puoi vedere come appare la scheda in realtà nella foto 3.

La figura 4 è l'alimentatore switching AC-DC da 110/220V a 12V. Ci sono tre tipi di alimentazione in questo dispositivo, alimentazione AC, DC 12V e DC 5V. Per motivi di stabilità, ho inserito un altro modulo AC-DC 5V appositamente per MCU, sensori e controlli relè. Erano elettricamente isolati dagli altri attuatori.

Il pannello dell'alta tensione deve essere posizionato lontano dalle altre schede. Quando è acceso, sentirai un ronzio simile a una zanzara. Questa è la scarica dell'elettrocorona. La foto 5 e la foto 6 sono pannelli ad alta tensione.

L'ultima immagine mostra tutte le funzioni collegate alla scheda.

Passaggio 10: esecuzione di prova

Diamo un'occhiata a come utilizzare il Box dal Video 1.

Ho comprato un misuratore PM2,5, che è stato utilizzato da qualcuno per la decorazione della casa prima. L'ho testato diverse volte. I video grezzi mostrano il risultato del test. La cifra gialla è il valore PM2.5.

Video 2: Vecchia maschera senza pulizia e ricarica

Video 3: maschera lavata test PM2.5 senza ricarica. Si è comportato peggio di una vecchia maschera.

Video 4: test PM2.5 maschera lavata dopo la ricarica. Ha recuperato la capacità di bloccare gli aerosol e le minuscole particelle.

Passaggio 11: allegati

Qui ti condivido il codice e lo schema. Hai bisogno di 123D Design per aprire lo schizzo o il file di simulazione.

Passaggio 12: qualcosa da dire

Mentre la pandemia infuria ancora nel mondo, vogliamo condividere e fornire il kit per aiutare le persone. Abbiamo lanciato un crowdfunding e vogliamo capire quante persone ne hanno bisogno.

www.indiegogo.com/projects/mask-reborn-box…

Nella campagna, c'è un altro tipo di Mask Reborn Box. Qui vi mostro il lavoro di Jason, il video di prova Semi-PMRB PM0.3.