Auch wir haben an der Makerspace-Challenge vom Make Magazin teilgenommen. In dieser Challenge ging es darum wie man den Makerspace verbessern könnte. (Unser Make Projects-Profil: https://makeprojects.com/profile/CopperBoiler)
Welcher Makerspace das coolste und innovativste Projekt hat kann coole Preise gewinnen! ?
Unser Projekt ist eine Lötabsaugung die jeder nach Basteln kann und die nicht nur eure Luft reinhält, sondern auch noch Smart ist und intelligent gesteuert wird. Aber warum genau dieses Projekt?
Wie wohl bei jedem Makerspace wird auch bei uns immer fleißig gelötet. Da unserer Makerspace ein geschlossener Raum ist, nutzen wir selbstverständlich eine Absauganlage um die giftigen Dämpfe, die beim Löten entstehen, zu filtern, damit diese nicht unseren Körper schaden können. Durch die allgemeine Corona-Situation mussten leider viele ihre Bastelarbeiten zu Hause durchführen, aber die wenigsten haben tatsächlich eine Lötabsaugung daheim, da diese entweder zu laut, zu teuer oder zu groß ist. Daher haben wir uns zusammen gesetzt, um selbst eine Lötabsaugung zu entwickeln, die nicht nur einfach herzustellen ist, sondern auch noch einen Aktiv-Kohle-Filter besitzt und selbstständig angeht, sobald Lötqualm verursacht wird. Diese automatische Steuerung wird durch einen einfachen Arduino Uno sowie eines Rauch- und Gassensors ermöglicht. Der Vorteil dabei ist, dass die Absaugung wirklich nur dann an ist, wenn auch wirklich Schadstoffe entstehen, so kann man entspannt und leise arbeiten. Als Filtermaterial nutzten wir Innenraumfilter aus dem KFZ-Bereich. Diese Filter sind in allen verschiedenen Größen verfügbar und kosten meist weniger als 10€. Ersatzfilter für kommerzielle Absaugungen kosten das Vielfache. Die Lüfter sind aus dem Computerbereich und diese sind nicht nur sehr leise, sondern auch noch sehr leistungsfähig. So kann jetzt jeder ganz einfach zu Hause mit wenig Aufwand seine eigene Lötabsaugung basteln und so seiner Gesundheit und der Umwelt zugutekommen.
Wir sind vorallem auf die Idee gekomen, weil wir festgestellt haben, dass viele Menschen die Gefahren des Lötrauchs unterschätzen und keine Absauganlage verwenden. Beim Schweißen ist es selbstverständlich, dass nicht im Innenraum oder ohne Absaugung durchzuführen. So sollte auch das gleiche Bewusstsein beim Löten vorhanden sein. Beim Löten entstehen noch lange nicht so viel Schadstoffe, aber über mehrere Jahre steigt das Risiko für Lungenkrankheiten. Aus diesem Grund wollten wir es jedem ermöglichen, seine eigene Lötabsaugung ganz einfach selber herzustellen. Da wir beim ViNN:Lab auf Mikrocontroller abfahren, durfte natürlich auch kein Arduino bei unserem Projekt fehlen und aus diesem Grund ist unsere Lötabsaugung nicht nur effektiv gegen Lötrauch, sondern auch noch Smart! Da der Arduino die Lötabsaugung in Kombination mit einem Rauchsensor automatisch an und wieder aus schaltet, wenn Lötqualm produziert wird.
Also was für Materialien benötigt ihr, um eure eigene Lötabsaugung zu basteln?
Unser Motto für dieses Projekt war: Keep it simple! … aus diesen Grund haben wir versucht Materialien auszuwählen die man einfach beschaffen kann und so braucht ihr zum Beispiel keine Playstation 5 um diese Lötbabsaugung zu basteln! ?
- Arduino
- Steckkabel
- Axial/Radial-Lüfter
- Filtermaterial
- Klebemittel
- Gas/Rauchsensor (MQ-2)
- LEDs
- Filtermaterial (z.B. KFZ-Innenraumfilter)
- MDF oder auch Acrylglas (mind. 2mm dick)
- Kippschalter und Potentiometer (wenn Benutzung ohne Arduino)
- Werkzeuge: Lasercutter oder Stichsäge, Lötkolben, Klebepistole, Computer für die Arduino IDE
Wie bastelt man die Lötabsaugung?
- Vorbereitung: Als Erstes solltet ihr euch überlegen, wie groß ihr die Lötabsaugung dimensionieren wollt. Je größer die Lötabsaugung später ist, desto mehr Luft kann umgewälzt werden. Den Korpus erstellen wir einfach mit makeabox.io in den gewünschten Maßen. Die Lüfter und das Filtermaterial wird auch nach der gewünschten Größe ausgesucht. In den meisten Fällen ist ein PC-Gehäuselüfter am besten, da es diesen in vielen verschiedenen Größen gibt (120 mm haben das beste Verhältnis aus Leistung und Größe). Bei dem Filter empfiehlt es sich, einen KFZ-Innenraumfilter auszusuchen. Dafür sucht man einfach bei einem Versandhaus der Wahl nach Innenraumfiltern und sucht nach der passenden Größe. Empfehlenswert ist ein Innenraumfilter eines Oper Corsa B, da dieser maximal 5€ kostet und eine gute Größe hat.
- Korpus-Design:Geht auf makeabox.io oder auf https://www.festi.info/boxes.py/ und erstellt euch eine Box in der gewünschten Größe (beachtet unbedingt die Dicke eures Materiales). Danach ladet ihr euch die PDF herunter und öffnet sie in ein Vektorgrafikprogramm wie z.B: das kostenfreie Open-Source-Programm Inkscape. Da ihr ja nur eine normale Box mit 6 Seiten erstellt hat, müssen wir ein paar Veränderungen vornehmen. Dafür verändern wir die PDF so, dass sie folgende Öffnungen später besitzt: Lufteinlass, Luftauslass, Öffnung um den Filter zu installieren, Loch für Kabel des Rauchsensors sowie der LEDs, Loch für die Stromversorgung, Befestigungpunkte für den Lüfter, Abstandshalter für den Filter, Einbuchtungen um Kabel durchzuführen. Danach könnt ihr die PDF speichern und dann auslasern. Solltet ihr keinen Lasercutter besitzen, solltet ihr euch die PDF ausdrucken um die Maße dann auf ein Holzstück übertragen zu können. Ein Video wie das genauer erklärt wird, findet ihr hier:
- Lasern/Schneidevorgang: Beim Lasern gibt es keinen Unterschied zu anderen Laservorgängen. Wichtig ist nur wie immer die richtigen Parameter auszuwählen. Beim Sägen/Schneiden des Materiales solltet ihr vorsichtig sein, da man mit einer Stichsäge oder auch einen Dremel bei diesen kleineren Konturen Probleme bei der Verarbeitung bekommen. Entscheidet euch dann lieber für dickere Materialstärken (ab 3mm aufwärts).
- Zusammenbau und Installation: Nachdem ihr alles gelasert bzw. gesägt habt könnt ihr die Einzelteile zusammenfügen. Beachtet dabei, dass ihr noch die Kabel verlegen musst, sonst kann es später zu Problemen bei der Verkabelung der Lüfter und der Elektronik kommen kann. Achtet beim Einbau und Kleben darauf, dass der Korpus luftdicht ist und ein starker Unterdruck entstehen kann. Optional könnt ihr bei den Lüftern noch ein Potentiometer installieren um die Drehzahl des Lüfters zu kontrollieren.Solltet ihr euch für den Bau ohne Arduino-Steuerung entscheiden, dann würdet ihr schon fertig sein und hättet eure DIY-Lötabsaugung fertig gestellt! Solltet ihr die Smarte Lötabsaugung bevorzugen, müsst ihr euch noch um den Arduino kümmern.
- Arduino: Bei der Smart-Arduino-Steuerung verwenden wir diesen Schaltplan hier (Quelle: Arduino Website: https://create.arduino.cc/projecthub/Aritro/smoke-detection-using-mq-2-gas-sensor-79c54a Author: Aritro Mukherjee)
Auf der Website: https://create.arduino.cc/projecthub/Aritro/smoke-detection-using-mq-2-gas-sensor-79c54a bekommt ihr auch eine Erklärung über die Verkabelung der einzelnen Bauteile sowie den Programmcode. Für die Übertragung des Programmcodes auf euren Arduino benötigt ihr die Arduino IDE Software.
Bei dem Schaltplan müssen wir aber ein paar Änderungen vornehmen und zwar benötigen wir keinen Lautsprecher, diesen lasst ihr einfach weg. Bei der roten LED verkabelt ihr euren Lüfter. Die LEDs könnt ihr euch dann in euren Korpus installieren umzusehen ob eurer Arduino richtig läuft. Als Leiterplatte könnt ihr eine richtige Platine verlöten oder ihr nimmt ein Steckboard. Beachtet dabei längere und kürzere Steckkabel zur Verfügung zu haben. Den Rauchsensor installiert ihr so, dass er sich entfernt vom Korpus befindet, dort wo ihr später Löten wollt. Den “Haltearm” könnt ihr fest oder flexibel gestalten, indem ihr eine Halterung aus MDF bastelt oder einen dicken flexiblen Draht nimmt. Ihr könnt über den Potentiometer der sich auf dem Rauchsensor befindet die Empfindlichkeit einstellen. Achtet darauf auch später auf diesen Potentiometer Zugriff zu haben. Bei dem Betrieb wird der Rauchsensor warm, das ist ganz normal und ist wichtig, damit der Rauchsensor funktionieren kann. Man kann sich den Rauchsensor wie die Lambdasonde im Auto vorstellen, diese muss auch beheizt werden um gute Messresultate zu erzielen. Solltet ihr den Arduino nur über einen USB-Stecker betreiben sollte euch bewusst sein, dass nicht soviel Strom zur Verfügung steht. Das hat die Folge, dass die Lüfter sich eher ruhig bewegen, diese Leistung genügt aber schon, wenn man die Einlassöffnung lang und schmal formt. Optional könnt ihr mit ein MOSFET eine 12 Volt Spannung liefern um so mehr Leistung für die Lüfter oder den Lüfter liefern zu können. Den Arduino könnt ihr dann später auch ganz einfach mit einer USB-Powerbank betreiben.