Kikausha nywele cha DIY N95 Sterilizer ya kupumua: Hatua 13

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Kulingana na SONG et al. (2020) [1], joto la 70 ° C linalozalishwa na kinyozi cha nywele wakati wa dakika 30 linatosha kuzuia virusi kwenye pumzi ya N95. Kwa hivyo, ni njia inayowezekana kwa watu wa kawaida kutumia tena pumzi zao za N95 wakati wa shughuli za kila siku, kuheshimu vizuizi kama: pumzi haipaswi kuchafuliwa na damu, mpumzi lazima asivunjwe, n.k.

Waandishi wanasema kuwa kinyozi cha nywele kinapaswa kuwashwa na kuwasha moto kwa dakika 3, 4. Halafu, pumzi iliyochafuliwa ya N95 lazima iwekwe ndani ya begi la ziplock na ipelekwe kwa dakika 30 ya joto iliyotengenezwa na kitoweo cha nywele. Baada ya wakati huu, virusi vingewezeshwa kwa ufanisi kwenye kinyago, kulingana na masomo yao.

Vitendo vyote vilivyotajwa hapo juu sio kiotomatiki na kuna vizuizi ambavyo vinaweza kuzorotesha mchakato wa kuzaa kama joto la joto sana (au juu sana). Kwa hivyo mradi huu unakusudia kutumia hairdryer, microcontroller (atmega328, inayopatikana Arduino UNO), ngao ya kupokezana na sensor ya joto (lm35) kujenga Sterilizer ya moja kwa moja ya Mask kulingana na SONG et al. matokeo.

Vifaa

1x Arduino UNO;

Sensor ya Joto la 1x LM35;

1 1 Shield Relay;

1x 1700W Kavu ya Nywele Dual Speed (Taiff Black 1700W kwa kumbukumbu)

Bodi ya mkate ya 1x;

Kamba za kuruka 2x za kiume-kwa-kiume (cm 15 kila moja);

Kamba za jumper 6x za kiume na kike (cm 15 kila moja);

2x 0.5m 15A waya wa umeme;

Kiunganishi cha umeme cha kike cha 1x (kulingana na kiwango cha nchi yako - Brazil ni NBR 14136 2P + T);

Kiunganishi cha umeme cha kiume cha 1x (kulingana na kiwango cha nchi yako - Brazil ni NBR 14136 2P + T);

Aina ya Cable ya USB ya A (kupanga Arduino);

1x Kompyuta (Desktop, Daftari, Yoyote);

1x Vise;

Mfuniko wa sufuria ya 1x;

Bendi za 2x za Mpira;

Kitabu daftari cha ond cha 1x;

Ukubwa wa robo ya 1x Ziploc® (17.7cm x 18.8cm);

1x roll ya mkanda wa wambiso

Ugavi wa Umeme wa 1x 5V

Hatua ya 1: Uundaji wa Sterilizer ya kupumua ya N95 moja kwa moja

Kama ilivyoelezwa hapo awali, mradi huu unakusudia kujenga sterilizer moja kwa moja kulingana na SONG et. matokeo ya al (2020). Hatua zifuatazo ni muhimu kuifanikisha:

1. Nywele ya joto kwa dakika 3 ~ 4 ili kufikia joto la 70 ° C;

2. Wacha kiwanda cha nywele kiwasha kwa dakika 30 huku ukielekeza kwa pumzi ya N95 ndani ya begi la Ziploc® ili kuwezesha virusi kwenye kipumuaji

Kwa hivyo, maswali ya modeli yalibuniwa ili kujenga suluhisho:

a. Je! Nywele zote hutengeneza joto la 70 ° C baada ya kupokanzwa kwa dakika 3 ~ 4?

b. Je, / Je, nywele za nywele huweka joto la 70 ° C mara kwa mara baada ya dakika 3 ~ 4 ya kupokanzwa?

c. Je! Joto ndani ya mfuko wa Ziploc® ni sawa na hali ya joto nje baada ya dakika 3 ~ 4 za kupokanzwa?

d. Je! Joto ndani ya mfuko wa Ziploc® huongezeka kwa kiwango sawa na hali ya joto nje yake?

Ili kujibu maswali haya hatua zifuatazo zilichukuliwa:

Andika rekodi za kupokanzwa kutoka kwa nywele mbili tofauti kwa dakika 3 ~ 4 ili kuona ikiwa zote zinaweza kufikia 70 ° C

II. Rekodi sehemu za kupokanzwa nywele (sensa ya LM35 lazima iwe nje ya mfuko wa Ziploc® kwa hatua hii) kwa dakika 2 baada ya dakika 3 ~ 4 ya kupokanzwa mwanzoni

III. Rekodi joto ndani ya begi la Ziploc® kwa dakika 2 baada ya dakika 3 ~ 4 ya kupokanzwa mwanzoni na ulinganishe na data iliyosajiliwa katika hatua ya II.

IV. Linganisha curves inapokanzwa iliyosajiliwa katika hatua ya II na III (joto la ndani na nje linalohusiana na mfuko wa Ziploc®)

Hatua za I, II, III zilifanywa kwa kutumia sensa ya joto ya LM35 na algorithm ya Arduino iliyotengenezwa ili kufahamisha mara kwa mara (1Hz - kupitia mawasiliano ya USB Serial) joto lililosajiliwa na sensa ya LM35 katika utendaji wa wakati.

Algorithm iliyotengenezwa kurekodi joto na joto zilizorekodiwa zinapatikana hapa [2]

Hatua ya IV iligunduliwa kupitia data iliyorekodiwa katika hatua ya II na III na vile vile kupitia hati mbili za chatu ambazo zilileta kazi za kupokanzwa kuelezea inapokanzwa ndani na nje ya mfuko wa Ziploc® na viwanja kutoka kwa data iliyorekodiwa katika hatua zote mbili. Hati hizi za chatu (na maktaba zinazohitajika kuendesha 'em) zinapatikana hapa [3].

Kwa hivyo, baada ya kufanya hatua I, II, III, na IV inawezekana kujibu maswali a, b, c, na d.

Kwa swali a. jibu ni Hapana kwani inawezekana kuona, kulinganisha data iliyosajiliwa kutoka kwa wafugaji nywele 2 tofauti katika [2] kwamba nywele moja ina uwezo wa kufikia 70 ° C wakati nyingine inaweza kufikia 44 ° C tu

Kujibu swali b, kiwanda cha nywele ambacho hakiwezi kufikia 70 ° C kinapuuzwa. Kuchunguza data kutoka kwa yule anayeweza kufikia 70 ° C (inapatikana katika faili step_II_heating_data_outside_ziploc_bag.csv [2]) jibu kwa b pia sio kwa sababu haiwezi kuweka joto la 70 ° C mara kwa mara baada ya muda wa kupasha moto wa dakika 4.

Halafu, inahitajika kujua ikiwa joto ndani na nje ya Ziploc ni sawa (swali c) na ikiwa zinaongezeka kwa kiwango sawa (swali d). Takwimu zinazopatikana kwenye faili step_II_heating_data_outside_ziploc_bag.csv [2] na step_III_heating_data_inside_ziploc_bag.csv [2] zilizowasilishwa kwa curve zinazofaa na kupanga mipango katika [3] hutoa majibu kwa maswali yote mawili, ambayo yote hayako kwa sababu joto ndani ya mfuko wa Ziploc® lilifikia kiwango cha juu cha 70 ~ 71 ° C wakati joto la nje lilifikia kiwango cha juu cha 77 ~ 78 ° C na begi la Ziploc® ndani ya joto liliongezeka polepole kuliko mwenzake wa nje.

Kielelezo 1 - Curvas de Aquecimento Fora na Dentro do Involucro inaonyesha njama ya nje / ndani ya joto la mfuko wa Ziploc ® katika utendaji wa muda (curve ya machungwa inafanana na joto la ndani, zamu ya bluu hadi nje ya moja). Kama inavyowezekana kuona, joto la ndani na nje ni tofauti na pia huongezeka kwa viwango tofauti - polepole ndani ya begi la Ziploc kuliko nje. Takwimu pia inaarifu kuwa kazi za joto ziko katika mfumo wa:

Joto (t) = Joto la Mazingira + (Joto la Mwisho - Joto la Mazingira) x (1 - e ^ (kiwango cha ongezeko la joto x t))

Kwa hali ya joto nje ya mfuko wa Ziploc®, utendaji wa joto kwa muda ni:

T (t) = 25.2 + 49.5 * (1 - e ^ (- 0.058t))

Na kwa hali ya joto ndani ya mfuko wa Ziploc ®, utendaji wa joto kwa muda ni:

T (t) = 28.68 + 40.99 * (1 - e ^ (- 0.0182t))

Kwa hivyo na data hii yote (na matokeo mengine ya kijeshi) iko, yafuatayo yanaweza kutajwa kuhusu mchakato huu wa uundaji wa Sterilizer ya DIY N95:

-Vifusi vya nywele tofauti vinaweza kutoa joto tofauti - Wengine hawataweza kufikia 70 ° C wakati wengine watapita kumbukumbu hii sana. Kwa zile ambazo haziwezi kufikia 70 ° C, lazima zizimwe baada ya wakati wa kupasha joto wa kwanza (ili kuepuka taka isiyofaa ya nishati) na ujumbe wa makosa unapaswa kuhamasishwa kwa mwendeshaji wa sterilizer akijulisha suala hili. Lakini kwa wale wanaozidi rejeleo la digrii 70 ° C, inahitajika kuzima kiwambo cha nywele wakati joto liko juu ya joto fulani (70 + margin bora) ° C (ili kuepusha uharibifu wa uwezo wa kinga ya mpumuaji wa N95) na kugeuza tena baada ya N95 kupoza hadi joto chini ya (70 - margin duni) ° C, kuendelea na mchakato wa kuzaa;

-Sensa ya joto ya LM35 haiwezi kuwa ndani ya mfuko wa Ziploc®, kwa sababu begi inahitaji kufungwa ili kuepusha uchafuzi wa chumba na vimelea vya virusi, kwa hivyo, joto la LM35 linapaswa kuwekwa nje ya begi;

-Kama hali ya joto ndani ni ndogo kuliko mwenzake wa nje na inahitaji muda zaidi kuongezeka, ni lazima kuelewa jinsi mchakato wa kupoza (kupungua) unatokea, kwa sababu, ikiwa joto la ndani linachukua muda zaidi kupungua kuliko joto la nje, kwa hivyo, kuna uhusiano wa sababu kati ya kuongezeka / kupungua kwa mchakato wa ndani / nje ya joto la mfuko wa Ziploc ® na kwa hivyo inawezekana kutumia joto la nje kama rejeleo la kudhibiti mchakato mzima wa kupokanzwa / baridi. Lakini ikiwa sio hivyo, njia nyingine itahitajika. Hii inasababisha swali la 5 la modeli:

e. Je! Joto ndani ya mfuko wa Ziploc® hupungua polepole kuliko nje?

Hatua ya 5 ilichukuliwa kujibu swali hili na joto lililopatikana wakati wa mchakato wa kupoza (ndani / nje ya mfuko wa Ziploc®) zilisajiliwa (inapatikana hapa [4]). Kutoka kwa joto hizi, kazi za kupoza (na viwango vyao vya kupoza) ziligunduliwa kwa kupoza nje na ndani ya mfuko wa Ziploc®.

Mfuko wa nje wa kazi ya kupoza ya Ziploc® ni: 42.17 * e ^ (- 0.0089t) + 33.88

Mwenzake wa ndani ni: 37.31 * e ^ (- 0.0088t) + 30.36

Kwa kuzingatia hili, inawezekana kuona kwamba kazi zote mbili hupungua kwa njia sawa (-0.0088 ≃ -0.0089) kama Kielelezo 2 - Curvas de Resfriamento Fora na Dentro inaonyesha Invólucro: (bluu / machungwa iko nje / ndani ya mfuko wa Ziploc® mtawaliwa.)

Wakati joto ndani ya mfuko wa Ziploc® hupungua kwa kiwango sawa na hali ya joto nje, joto la nje haliwezi kutumiwa kama rejeleo la kuweka nywele wakati joto linapohitajika kwa sababu joto la nje huongezeka haraka kuliko joto la ndani na wakati joto la nje fikia (70 + margin bora) ° C joto la ndani lingekuwa chini ya joto la lazima ili kutuliza pumzi. Na kupitia wakati, joto la ndani lingepata kupungua kwa diluted kwa thamani yake ya kati. Kwa hivyo, ni muhimu kutumia kazi ya joto la ndani kulingana na wakati kuamua wakati muhimu wa kuongeza joto kutoka (70 - margin duni) ° C hadi angalau 70 ° C.

Kutoka kwa kiwango duni cha 3 ° C (na kwa hivyo, joto la kuanzia 67 ° C) ili kufikia ≃ 70 ° C, inahitajika kusubiri angalau sekunde 120, kulingana na ndani ya joto la mfuko wa Ziploc ® kulingana na wakati.

Pamoja na majibu yote kwa maswali ya mfano hapo juu, suluhisho linalofaa linaweza kujengwa. Kwa kweli, lazima kuwe na huduma na maboresho ambayo hayawezi kufikiwa hapa - kila wakati kuna kitu cha kugunduliwa au kuboreshwa - lakini ni kwamba vitu vyote vilivyopatikana vinaweza kujenga suluhisho muhimu.

Hii inasababisha ufafanuzi wa algorithm kuandikwa huko Arduino, ili kufanikisha mtindo ulioanzishwa.

Hatua ya 2: Algorithm ya Operesheni ya Sterilizer ya kupumua ya N95

Kulingana na mahitaji na maswali ya mfano yaliyotolewa katika hatua ya 2, algorithms zilizoelezwa kwenye picha hapo juu zilitengenezwa na zinapatikana kupakuliwa kwenye github.com/diegoascanio/N95HairDryerSterilizer

Hatua ya 3: Kupakia Nambari kwa Arduino

1. Pakua Maktaba ya Timer ya Arduino - https://github.com/brunocalou/Timer/archive/master.zip [5]
2. Pakua nambari ya chanzo ya stima ya sterilizer ya N95 -
3. Fungua Arduino IDE
4. Ongeza Maktaba ya Timer Arduino: Mchoro -> Jumuisha Maktaba -> Ongeza Maktaba ya ZIP na uchague faili ya Timer-master.zip, kutoka kwa folda ambayo ilipakuliwa.
5. Toa faili ya n95hairdryersterilizer-master.zip
6. Fungua faili ya n95hairdryersterilizer.ino na Arduino IDE
7. Kubali haraka kuunda folda ya mchoro na uhamishe n95hairdryersterilizer.ino kwenda huko
8. Ingiza Aina ya Cable ya USB kwenye Arduino UNO
9. Ingiza Aina ya Cable ya USB kwenye PC
10. Katika Arduino IDE, na mchoro tayari umefunguliwa, bonyeza Sketch -> Pakia (Ctrl + U) kupakia nambari kwa Arduino
11. Arduino iko tayari kukimbia!

Hatua ya 4: Weld Relay Shield kwa Viunganishi vya Umeme

Ujenzi wa Kamba ya Nguvu ya Relay Shield:

1. Namba ya waya kutoka kwa kiunganishi cha kiume cha umeme kwenye pini ya ardhi ya kiunganishi cha kike cha umeme na waya wa 15A;

2. Washa pini kutoka kwa kiunganishi cha kiume cha umeme moja kwa moja hadi kwa kontakt inayotokana na C ya ngao ya kupokezana na waya wa umeme wa 15A;

3. Funga pini nyingine kutoka kwa kiunganishi cha kiume cha umeme kwenye pini ya kushoto ya kiunganishi cha kike cha umeme na waya wa umeme wa 15A;

4. Funga pini ya kulia kutoka kwa kiunganishi cha kike cha umeme moja kwa moja hadi kwa Kontakt NO inayobeba ya ngao ya kupokezana na waya wa umeme wa 15A;

Kuingiza nywele za nywele kwenye Kamba ya Nguvu ya Relay Shield:

5. Chomeka kiunganishi cha kiume cha umeme cha nywele kwenye kifaa cha kike cha umeme cha Relay Shield Power Cord

Hatua ya 5: Shield Relay Shield kwa Arduino

1. Waya GND kutoka Arduino kwenye laini hasi ya Bodi ya mkate na kebo ya kuruka kiume-kwa-kiume;

2. Pini ya waya 5V kutoka Arduino kwenye laini chanya ya Bodi ya mkate na kebo ya kuruka kiume-kwa-kiume;

3. Pini ya dijiti ya waya # 2 kutoka Arduino hadi ishara ya Pembe ya Ngao ya Relay na kebo ya jumper ya mwanamume na mwanamke;

4. Pini ya waya 5V kutoka kwa Relay Shield kwenye laini chanya ya Bodi ya mkate na kebo ya kuruka ya kiume na ya kike;

5. Pini ya waya ya GND kutoka kwa Relay Shield kwenye laini hasi ya Bodi ya mkate na kebo ya kuruka ya kiume na ya kike;

Hatua ya 6: Wiring LM35 Sensor Joto kwa Arduino

Kuchukua upande wa gorofa wa sensa ya LM35 kama kumbukumbu ya mbele:

1. Pini ya waya 5V (pini ya 1 kutoka kushoto kwenda kulia) kutoka LM35 kwenye laini chanya ya Bodi ya mkate na kebo ya jumper ya kike hadi ya kiume;

2. Pini ya ishara ya waya (pini ya 2 kutoka kushoto kwenda kulia) kutoka LM35 hadi pini ya A0 ya Arduino na kebo ya kuruka ya kike hadi ya kiume;

3. Pini ya waya ya GND (pini ya 1 kutoka kushoto kwenda kulia) kutoka LM35 hadi laini hasi ya Bodi ya mkate na kebo ya jumper ya kike hadi ya kiume;

Hatua ya 7: Kuambatisha nywele kwa Vise

1. Rekebisha vise juu ya meza

2. Weka hairdryer kwenye vise

3. Rekebisha vise ili uondoke nywele iliyowekwa vizuri

Hatua ya 8: Kuandaa Msaada wa Mfuko wa Ziploc®

1. Chagua daftari gumu ya ond na uweke bendi mbili za mpira ndani yake kama inavyoonyeshwa kwenye picha ya kwanza;

2. Chagua sufuria (kama ile iliyoonyeshwa kwenye picha ya pili) au kitu chochote kinachoweza kutumiwa kama msaada wa kuacha daftari ngumu ya ond kwa nafasi iliyonyooka;

3. Weka daftari lenye ond lililofunikwa kwa bidii na bendi mbili za mpira juu ya kifuniko cha sufuria (kama inavyoonekana kwenye picha ya tatu)

Hatua ya 9: Kuweka Breather Ndani ya Ziploc® Bag

1. Weka kwa uangalifu N95 Breather ndani ya Ziploc® Bag na uifunge vizuri, ili kuepusha uchafuzi wa chumba (Picha 1);

2. Weka Mfuko wa Ziploc® kwa msaada wake (umejengwa juu ya hatua ya awali), ukivuta bendi mbili za mpira zilizowekwa juu ya daftari ngumu ya ond (Picha 2);

Hatua ya 10: Kuunganisha Sensorer ya Joto kwa Ziploc® Bag Nje

1. Ambatisha sensa ya LM35 nje ya Mfuko wa Ziploc® na mkanda mdogo wa wambiso, kama inavyoonyeshwa hapo juu;

Hatua ya 11: Kuweka kupumua kwa N95 na Msaada Wake katika Nafasi Sahihi

1. Pumzi ya N95 inapaswa kuwa umbali wa cm 12.5 kutoka kwa kiwanda cha nywele. Ikiwa imewekwa katika umbali mkubwa, hali ya joto haitaongezeka zaidi ya 70 ° C na sterilization haitatokea kama inavyostahili. Ikiwa imewekwa katika umbali wa karibu, hali ya joto itaongezeka vizuri zaidi ya 70 ° C, na kusababisha madhara kwa pumzi. Kwa hivyo cm 12.5 ni umbali mzuri wa nywele ya nywele ya 1700W.

Ikiwa kiwanda cha nywele kina nguvu zaidi au chini, umbali unapaswa kurekebishwa vizuri ili kuweka joto karibu iwezekanavyo hadi 70 ° C. Programu katika Arduino inachapisha joto kila sekunde 1, ili kufanya mchakato huu wa marekebisho uwezekane kwa wachungaji wa nywele tofauti;

Hatua ya 12: Kuweka Kila kitu Kazi

Pamoja na muunganisho wote kutoka kwa hatua zilizopita ukiwa umefanywa, ingiza Kokoto la kiunga cha umeme cha kiunga cha kiunga cha umeme kwenye duka ya umeme na ingiza Aina ya Kebo ya USB A kwenye Arduino na kwenye usambazaji wa umeme wa USB (au bandari ya Kompyuta ya USB). Halafu, sterilizer itaanza kufanya kazi kama video hapo juu

Hatua ya 13: Marejeleo

1. Wimbo Wuhui1, Pan Bin2, Kan Haidong2 等. Tathmini ya kukatika kwa joto kwa uchafuzi wa virusi kwenye kinyago cha matibabu [J]. HABARI YA MADHARA NA MAAMBUKIZI, 2020, 15 (1): 31-35. (inapatikana kwa https://jmi.fudan.edu.cn/EN/10.3969/j.issn.1673-6184.2020.01.006, ilipatikana mnamo Aprili 08, 2020)

2. Santos, Diego Ascânio. Ukamataji wa Joto la Algorithm na Joto kwa Dataseti za Wakati, 2020 (Inapatikana kwa https://gist.github.com/DiegoAscanio/865d61e3b774aa614c00287e24857f83, ilipatikana mnamo Aprili 09, 2020)

3. Santos, Diego Ascânio. Algorithms ya Kufaa / Kupanga na Mahitaji yake, 2020. (Inapatikana kwa https://gist.github.com/DiegoAscanio/261f7702dac87ea854f6a0262c060abf, ilipatikana mnamo Aprili 09, 2020)

4. Santos, Diego Ascânio. Dataseti za kupoza Joto, 2020. (Inapatikana kwa https://gist.github.com/DiegoAscanio/c0d63cd8270ee517137affacfe98bafe, ilipatikana mnamo Aprili 09, 2020)