Nuestro principal interés en ello es hacer intercambiadores de calor soldando capas de polímeros económicos. Esto es contra intuitivo, pero nuestros últimos resultados teóricos y experimentales tempranos muestran que este tipo de intercambiador de calor puede ser muy eficiente y absurdamente barato. Ver: intercambiadores de calor de microcanales expandidos para nuestro último artículo. Estos intercambiadores de calor se pueden utilizar para todo tipo de aplicaciones de eficiencia energética, incluido nuestro trabajo para hacer energía solar pasteurización de agua sistemas. Si podemos obtener un sistema que funcione, representará un método extremadamente económico para pasteurizar el agua a escala familiar o doméstica.
Si utiliza el sistema para otras aplicaciones, háganos saber cuáles son. ¡Feliz hecho!
Lista de piezas mecánicas
- Montamos todo el sistema en un archivador de doble cajón que ahuecamos, colocamos un interruptor de seguridad para el láser y nuevos cajones con cierres magnéticos. Se perforó un agujero a través de la parte superior para que pasaran los cables y el láser de fibra.
- Extendimos las piernas más allá de un fondo cuadrado para permitir que los rieles del gabinete permanezcan intactos como se ve en la foto.
- Agregamos una segunda capa de sustrato que se desliza en consistir en un sustrato de metal ( Al ) y una placa de cubierta de vidrio de hierro inferior ( nuevamente vea los detalles a la derecha ). Una fuente de vidrio de alta transmisividad: SGG DIAMAN - Familia de productos Saint-Gobain Glass Vision - Vidrio extra claro de hierro bajo.
- Agregamos nuevas piezas impresas en 3-D para acoplar un láser de fibra a la plataforma. En nuestro caso, está colgando justo sobre el vidrio con una lente colocada de modo que el punto focal esté justo debajo del vidrio.
Piezas impresas
- Siga las pautas de http://www.thingiverse.com/thing:11653 e imprimir componentes.
- Además, necesita los componentes especializados aquí si va a replicar nuestra configuración láser: http://www.thingiverse.com/thing:28078
Piezas Misumi
Stockdrive
| Descripción de la pieza | Número de parte | Enlace |
|---|---|---|
| Polea de sincronización de policarbonato de 18 dientes | A 6T16M018DF6005 | https://sdp-si.com/eStore/PartDetail.asp?Opener=Group&PartID=42977&GroupID=347 |
| Cinturón de polea dentado con neopreno reforzado con fibra de vidrio | A 6Z16MB89060 | https://sdp-si.com/eStore/PartDetail.asp?Opener=Group&PartID=70713&GroupID=342 |
Electrónica
Piezas electrónicas
- Arduino MEGA 2650 - https://www.sparkfun.com/products/11061
- Adafruit Motroshield - http://adafruit.com/products/81
- 6x conductor de motor SN754410 H-Bridge - https://www.sparkfun.com/products/315
- 2x lavabo térmico de Aavid http://www.alliedelec.com/search/productdetail.aspx?SKU=70115208
- 2x motor paso a paso - https://www.adafruit.com/products/324
- 2x Opto Endstop - http://web.archive.org/web/20130124025709/http://store.makerbot.com:80/electronics/electronics-kits/optical-endstop-v2-1-kit.html
- Fuente de alimentación con 5 y 12V ( p. fuente de alimentación de computadora usada )
- 2x ( o más ) 12V Ventiladores de computadora
- Chip MAX3323 ( o similar ) - http://www.digikey.com/product-detail/en/MAX3323EEPE%2B/MAX3323EEPE%2B-ND/1701884
- 4x condensadores 1uf
- Cable de tablero de serie hembra
- Cable de conexión
- Fibra láser. Para los detalles sobre nuestro láser, ver: Protocolo de soldadura láser: MOST
- Láser de diodos acoplados de fibra JDSU L4-9897510-100M - http://web.archive.org/web/20150506125656/http://www.jdsu.com:80/en-us/Lasers/Products/A-Z-Product-List/Pages/diode-laser-9xx-nm-fiber-coupled-10w-6398-l4-series.aspx
- LaserMount 264
- TECSource 5305
- LaserSource 4320
- Firmware: https://sourceforge.net/projects/lasersystemforp/
- Para la descripción del software, ver: Protocolo de soldadura láser: MOST
Configuración electrónica de construcción y comunicación
- Cableando la electrónica
Esquema de circuito electrónico
¡Elimina el puente de potencia! Arduino y escudo de motor.
12V y GND
Opto Endstops conexiones
Establecer límite con el extremo final
Asignación de pin MAXIM 3323E
Diseño de tablero con chip MAXIM
Vista frontal del cable hembra DB9
DB9 asignación de pin de cable hembra
- Se debe quitar el puente cerca del pasador GND, de lo contrario, el Arduino se dañará!
- Conecte el cable de 12 V al pin M + y mueva al pin GND en el MotorShield.
- Si usa motores paso a paso Adafruit, conecte los cables siguiendo el orden: de M1 a M2, marrón, verde, omita el pin Gnd, amarillo y rojo. De M4 a M3 marrón, verde, omita el pin de Gnd, amarillo y rojo.
- Conecte los extremos Opto como se muestra.
- Fije los extremos de manera que el carro láser llegue a la esquina inferior izquierda del mecanismo.
- Conecte el pin 1 MAX3323E a un condensador 1uF, un condensador 1uF entre 1 y 3, otro entre 4 y 5, y el último condensador 1uF al pin 6, como se muestra en la figura. Los pasadores 7 y 8 van a los pasadores de cable DB9 3 y 4, los pasadores 11,12,13,14 y 16 a 5V y los pasadores 15 a tierra. Pin 9 a Arduino pin 19 y pin 10 a Arduino pin 18. Coloque los condensadores como se muestra, si usa condensadores polarizados, asegúrese de conectar los lados negativos a tierra para los condensadores en los pines MAX3323E 1 y 6, pin 3 para el condensador entre 1 y 3 y pin 5 para condensador entre 4 y 5.
- Conecte los pines 1 de DB9 al suelo, los pines 2 y 5 al pin 9, los pines 3 al pin 7 de MAX3323, los pines 4 al pin 8 de MAX3323 y los pines 7 al pin 8.
- Cargue el firmware en Arduino utilizando el software adruino (http://www.arduino.cc/).
- Conecte el cable DB9 a la entrada LaserSource 4320 RS232
Nota:Dependiendo de si usa diferentes motores paso a paso o si su sistema requiere más torque de los motores, esto requerirá que se suministre más corriente de los conductores del motor. Sustitución de la culata Los conductores de motores Adafruit con un controlador de motor SN754410 H-Bridge aumentarán la corriente de 0.6A a 1A. En los casos en que se requiere mucho par, los conductores pueden apilarse soldando los mismos pasadores juntos. Asegúrese de usar un disipador de calor ( Lavabo de calor Aavid ) y pasta térmica para ayudar a la transferencia de calor; de lo contrario, el conductor se sobrecalentará. Un ventilador de enfriamiento es muy recomendable. PRECAUCIÓN: Este no es el mejor método para aumentar la corriente y se deben tomar las precauciones adecuadas para reducir la falla térmica.
Pila de chip del conductor del motor
Seguridad
El láser está compuesto por tres dispositivos principales: LaserMount 264, TECSource 5300 y LaserSource 4320.El LaserMount 264 es un conjunto que integra un enfriador Peltier para un control preciso de la temperatura y el láser en sí.TECSource 5300 es un controlador de temperatura que debe conectarse con LaserMount.LaserSource 4320 es un controlador de diodos láser, controla el comportamiento del láser, como voltaje, corriente, ciclos de trabajo PWM y
Control de encendido / apagado.
La instalación de LaserSource y TECSource son muy sencillas. Después de desempacar las unidades, asegúrese de que se hayan eliminado todos los materiales de embalaje y que nada oscurezca los puertos de ventilación en el costado y el frente de las unidades.
Cambie la selección de voltaje al valor apropiado y asegúrese de que ambos dispositivos estén correctamente conectados a tierra.
Los dispositivos tienen orificios de ventilación en el costado y el frente, no bloquean estos orificios de ventilación o puede producirse un sobrecalentamiento, causando daños a la unidad.
Conecte los cables de TECSource y LaserSource etiquetados LASER y TEC a LaserMount correctamente.
Para encender la unidad, conecte el cable de alimentación de CA a la unidad, gire el interruptor de alimentación, ubicado en el panel frontal, a la posición de encendido ( I ). La unidad mostrará el modelo, el número de serie y la versión de firmware, pasará por una autocomprobación de encendido rápido y volverá al último estado operativo conocido.
Para lograr el nivel más alto de precisión, el TECSource debe encenderse durante al menos una hora antes de tomar medidas.
Una vez que los dispositivos están encendidos, es necesario habilitar el Control externo del ventilador en las opciones del menú TECSource.Asegúrese de que el límite de corriente del controlador de temperatura esté establecido en un valor máximo de 7.4A.
Precauciones básicas generales:
Se notificará a la LSO la compra de cualquier láser, independientemente de la clase. Dicha notificación debe incluir la clasificación, los medios, la potencia de salida o la energía del pulso, la longitud de onda, la frecuencia de repetición ( si corresponde ), los accesorios especiales ( duplicadores de frecuencia ... etc. ), tamaño del haz en la abertura láser, divergencia de haz y usuarios.
No se intentará colocar ningún objeto brillante o brillante en el rayo láser que no sea aquel para el cual el equipo está específicamente diseñado.
Los dispositivos de protección ocular diseñados para la protección contra la radiación de un sistema láser específico se utilizarán cuando los controles de ingeniería sean inadecuados para eliminar la posibilidad de exposición ocular potencialmente peligrosa (, es decir., siempre que los niveles de emisión accesible excedan los niveles de MPE apropiados. ) Esto generalmente se aplica solo a los láseres de Clase IIIB y Clase IV. Todas las gafas protectoras con láser deben estar claramente etiquetadas con valores de densidad óptica y longitudes de onda para las cuales se brinda protección.
La protección de la piel se puede lograr mejor a través de controles de ingeniería. Si existe el potencial para dañar la exposición de la piel, particularmente para láseres ultravioleta ( 200-400 nm ), entonces se recomiendan cubiertas de la piel o cremas de "pantalla solar.
HANDS - Most gloves will provide some protection against laser radiation. Tightly woven fabrics and opaque gloves provide the best protection.
ARMS - A laboratory jacket or coat can provide protection for the arms. For Class IV lasers, consideration should be given to flame resistant materials.
Theoretical Laser Power Requirements
| Material | Spot size (mm) | Laser power (W) |
|---|---|---|
| Polymer | 1 | 10 |
| Polymer | 0.3 | 1 |
| Polymer | 0.1 | 0.1 |
| Al | 1 | 1000 |
| Al | 0.3 | 100 |
| Al | 0.1 | 10 |
If the material is plastic wrap or aluminum foil thickness, the power required is about three times as much. So basically being able to focus the beam not only can give you smaller channels, but it also reduces the required laser power.
See also
- Laser welding protocol: MOST
- Sistema de soldadura de polímero láser de código abierto: diseño y caracterización de soldaduras lineales de polietileno de baja densidad multicapa
- Intercambiador de calor de microcanales expandido
- Intercambiador de calor microcanal ampliado: evaluación no destructiva
- Modelo de intercambiador de calor de diferencia finita: Maldistribución de flujo con acoplamiento térmico
- Optimización del diseño del intercambiador de calor de polímero para pasteurizador de agua solar automatizado a escala doméstica
- proyecto de cortador láser de código abierto
- Revisión de literatura de polímero de código abierto
- Intercambiador de calor microcanal ampliado: modelado de diferencias finitas
- Zhang C, Anzalone NC, Faria RP, Pearce JM ( 2013 ) Equipo óptico imprimible en 3D de código abierto. PLOS ONE 8 ( 3 ): e59840. doi: 10.1371 / journal.pone.0059840 acceso abierto