نحوه ساخت یک پمپ آب کوچک: راهنمای میکرو پمپ DIY

می‌توانید با استفاده از یک موتور DC کوچک، درب بطری پلاستیکی یا بدنه سرنگ و لوله‌های اولیه، یک مینی پمپ آب کاربردی در خانه بسازید. - کل ساخت می تواند کمتر از 5 دلار هزینه داشته باشد و کمتر از یک ساعت طول می کشد. برای اکثر اهداف DIY، ساده ترین و قابل اعتمادترین روش ساختن یک است گریز از مرکز میکرو پمپ آب با استفاده از یک موتور DC برس خورده (3V-12V) با یک پروانه که مستقیماً به شفت موتور متصل است.

این راهنما سه طرح کاربردی میکرو پمپ آب DIY را پوشش می‌دهد - از یک پمپ گریز از مرکز درب بطری تا یک پمپ پریستالتیک با استفاده از لوله‌های آکواریومی - با دستورالعمل‌های گام به گام، مشخصات اجزا و انتظارات عملکرد برای هر کدام.

چگونه یک میکرو پمپ آب کار می کند: اصول اصلی

قبل از ساخت، درک مکانیزم پمپ مناسب پروژه شما باعث صرفه جویی در زمان و جلوگیری از بازسازی می شود. سه نوع کاربردی برای ساخت پمپ آب میکرو DIY عبارتند از:

• پمپ گریز از مرکز: یک پروانه چرخان آب را با نیروی گریز از مرکز به بیرون پرتاب می کند و فشار کم را در مرکز ایجاد می کند که آب بیشتری را به داخل می کشد. بهترین کار برای کاربردهای جریان مداوم - آکواریوم ها، فواره ها، و سیستم های خنک کننده. نرخ جریان از 1-5 لیتر در دقیقه با موتورهای DC کوچک قابل دستیابی هستند.
• پمپ پریستالتیک: غلتک‌ها یک لوله انعطاف‌پذیر را به ترتیب فشرده می‌کنند و مایع را بدون تماس با موتور یا محفظه عبور می‌دهند. زمانی ایده آل است که خلوص مایع مهم است - سیستم های دوز، پروژه های پزشکی DIY، یا پمپاژ مواد شیمیایی. سرعت جریان کمتر است (معمولا 0.1-1 لیتر در دقیقه ) اما بسیار قابل کنترل است.
• پمپ دیافراگمی: یک غشای انعطاف پذیر برای ایجاد مکش و فشار متناوب نوسان می کند. قابلیت خود پر کردن و خشک شدن کوتاه مدت بدون آسیب. رایج در سیستم‌های آبیاری خودکار گیاهان و دکل‌های اسپری کوچک.

برای اکثر سازندگانی که برای اولین بار کار می کنند، طراحی گریز از مرکز ساده ترین طراحی است و رضایت بخش ترین نتیجه قابل مشاهده را ایجاد می کند - جریان ثابت و قوی آب از حداقل اجزا.

اجزای مورد نیاز برای ساخت یک پمپ آب کوچک

قطعات دقیق به طرحی که انتخاب می کنید بستگی دارد، اما جدول زیر آنچه را که برای هر یک از سه نوع پمپ میکرو DIY اصلی مورد نیاز است را پوشش می دهد:

همه قطعات از تامین کنندگان لوازم الکترونیکی مانند AliExpress، Amazon، یا فروشگاه های سرگرمی محلی در دسترس هستند. موتورهای DC که بیشتر در ساخت میکرو پمپ های مبتدی استفاده می شوند عبارتند از موتورهای براش سایز 130 یا 180 ، که ارزان هستند (هر کدام زیر 1 دلار) و در انواع 3 ولت، 5 ولت و 12 ولت موجود هستند.

ساخت 1: چگونه یک پمپ آب گریز از مرکز کوچک از درب بطری بسازیم

این پرکاربردترین طراحی پمپ آب میکرو DIY است - به هیچ پرینت سه بعدی یا ماشینکاری نیاز ندارد و پمپی کاربردی تولید می کند که قادر به بلند کردن آب است. 30-50 سانتی متر به صورت عمودی و تحویل تقریبا 0.5-1.5 لیتر در دقیقه بسته به سرعت موتور

مواد مورد نیاز

• 1× موتور DC کوچک (اندازه 130، دارای امتیاز 3 ولت تا 6 ولت)
• 2× درب بطری پلاستیکی (همان اندازه - درب استاندارد بطری آب 28 میلی متری به خوبی کار می کند)
• 2× نی پلاستیکی نوشیدنی (یکی برای ورودی، یکی برای خروجی)
• تفنگ اپوکسی یا چسب حرارتی ضد آب
• تکه کوچک ورق پلاستیکی نازک (از یک پوشه یا بسته بندی پلاستیکی) برای تیغه های پروانه
• نگهدارنده باتری AA (2×AA برای 3 ولت) یا منبع تغذیه USB
• چاقو، قیچی و یک مته کوچک یا سنجاق گرم شده برای ایجاد سوراخ بسازید

دستورالعمل های گام به گام

1. پروانه را بسازید: دایره ای از پلاستیک نازک را کمی کوچکتر از قطر داخلی درب بطری ببرید (تقریباً 22 میلی متر برای درپوش استاندارد). 4 تا 6 تیغه منحنی یا مستقیم را از لبه ها به سمت مرکز برش دهید، سپس تیغه های متناوب را با حدود 45 درجه به سمت بالا خم کنید. مرکز این دیسک را روی شفت موتور فشار دهید و با یک قطره کوچک چسب فوق العاده محکم کنید. پروانه باید آزادانه و بدون لرزش بچرخد.
2. محفظه پمپ را آماده کنید: یک درب بطری بردارید و با استفاده از یک پین گرم یا مته کوچک، سوراخی در مرکز پایه ایجاد کنید که به اندازه کافی بزرگ باشد تا محور موتور از آن عبور کند. یک سوراخ دوم در نزدیکی لبه دیواره جانبی درپوش ایجاد کنید - این محل خروجی آب خواهد بود. یک نی کوتاه را با زاویه مماسی در سوراخ کناری فرو کنید و با اپوکسی آب بندی کنید.
3. موتور را نصب کنید: شفت موتور را از سوراخ مرکزی درپوش فشار دهید تا پروانه داخل حفره درپوش قرار گیرد. بدنه موتور باید بیرون بنشیند. اطراف محل ورود شفت موتور را با اپوکسی ضد آب ببندید و مراقب باشید که روی خود شافت چسبنده نشود. اجازه دهید تا کاملا خشک شود - حداقل 2 ساعت برای اپوکسی، 30 دقیقه برای چسب حرارتی.
4. ورودی را اضافه کنید: درب بطری دوم را بردارید و یک سوراخ مرکزی به قطر تقریبی 8 تا 10 میلی متر ایجاد کنید یا ذوب کنید. این درپوش روی سطح باز درپوش محفظه می‌چسبد یا می‌چسبد تا محفظه پمپ محصور را ایجاد کند. سوراخ مرکزی در این درپوش دوم به ورودی آب تبدیل می شود - در صورت نیاز می توانید یک نی کوتاه را برای اتصال به لوله در اینجا وارد کنید.
5. تمام مفاصل را ببندید: یک مهره اپوکسی ضد آب را در اطراف محل اتصال بین دو کلاهک و اطراف تمام نقاط ورودی نی بمالید. قبل از آزمایش با آب، اجازه دهید تا کاملا خشک شود.
6. پمپ را تست کنید: نی ورودی را در آب فرو کنید، موتور را به بسته باتری خود وصل کنید و جریان خروجی را بررسی کنید. اگر جریان بلافاصله شروع نشد، پمپ را با غوطه ور کردن کوتاهی کل واحد در آب پر کنید.

عملکرد مورد انتظار: در ولتاژ 3 ولت، انتظار جریان متوسطی را داشته باشید که برای آبنماهای تزئینی کوچک مناسب است. در ولتاژ 5-6 ولت با همان موتور، سرعت جریان به طور قابل توجهی افزایش می یابد و بالابر عمودی به حدود 40-60 سانتی متر بهبود می یابد.

ساخت 2: چگونه یک میکرو پمپ آب پریستالتیک بسازیم

پمپ پریستالتیک زمانی ایده آل است که به دوز دقیق و کم حجم نیاز دارید - به عنوان مثال، یک تغذیه خودکار گیاه که دقیقاً 10 میلی لیتر محلول غذایی را در یک زمان تعیین شده ارائه می دهد. این طراحی به یک موتور دنده (برای گشتاور به جای سرعت) و یک روتور دایره ای با غلتک هایی نیاز دارد که یک لوله سیلیکونی را در اطراف داخل یک محفظه منحنی فشرده می کند.

مواد مورد نیاز

• 1× موتور دنده DC (6V-12V، 10-60 RPM - دور کمتر = دوز دقیق تر)
• لوله سیلیکونی، قطر داخلی 4 میلی متر (در صورت پمپاژ مایعات برای مصرف، مناسب مواد غذایی)
• دیسک روتور: یا با چاپ سه بعدی، برش از اکریلیک ضخیم، یا شکل از چوب سخت
• 3× بلبرینگ غلتکی کوچک یا پیچ و مهره های سر صاف به عنوان غلتک (با فاصله 120 درجه روی روتور نصب شده است)
• مسکن: یک بخش کوتاه از لوله PVC یا یک کانال منحنی چاپ شده سه بعدی
• پیچ، مهره و یک صفحه پایه کوچک

نمای کلی مونتاژ

1. روتور بسازید: یک دیسک دایره ای به قطر تقریبی 30 تا 40 میلی متر برش دهید. سه سوراخ با فاصله مساوی (120 درجه) در نزدیکی لبه دریل کنید. در هر سوراخ یک پیچ یا بلبرینگ کوچک نصب کنید - اینها غلتک های شما هستند. غلتک ها باید کمی از لبه دیسک بیرون بزنند.
2. ایجاد کانال مسکن: لوله باید در یک مسیر منحنی در حدود 180-270 درجه روتور حرکت کند. یک روش ساده این است که یک شکاف منحنی را در یک تکه تخته سه لا یا اکریلیک ضخیم برش دهید که لوله را در برابر مسیر غلتکی روتور نگه می دارد. فاصله بین لبه بیرونی روتور (با غلتک) و دیواره داخلی محفظه باید باشد کمی کمتر از قطر بیرونی لوله برای اطمینان از فشرده سازی کافی بدون آسیب رساندن به لوله.
3. موتور و روتور را نصب کنید: موتور را روی صفحه پایه ثابت کنید و دیسک روتور را روی شفت موتور دنده فشار دهید یا پیچ کنید. روتور باید بدون لرزش شفت به آرامی بچرخد.
4. لوله را نصب کنید: لوله سیلیکونی را به کانال محفظه وارد کنید تا در اطراف بخش منحنی اجرا شود و از دو طرف برای اتصالات ورودی و خروجی خارج شود. غلتک ها باید لوله را با چرخش روتور فشرده کنند و عمل پریستالتیک را ایجاد کنند.
5. تست و کالیبره کردن: موتور را به برق وصل کنید و لوله ورودی را در آب قرار دهید. تعداد چرخش های موتور مورد نیاز برای تحویل یک حجم شناخته شده را بشمارید (مثلاً 10 میلی لیتر در یک ظرف اندازه گیری شده) - این رقم کالیبراسیون را به شما می دهد که می توانید با یک تایمر یا مدار شمارنده برای دوز دقیق استفاده کنید.

انتخاب موتور DC مناسب برای پمپ آب میکرو شما

انتخاب موتور مهم ترین تصمیم در ساخت میکرو پمپ DIY است. موتور اشتباه یا هیچ جریان مفیدی تولید نمی کند یا در عرض چند دقیقه می سوزد. از این مرجع استفاده کنید:

برای اولین ساخت، یک موتور 130 با باتری های 2×AA (3 ولت) نقطه شروع توصیه شده است. عدم تعادل پروانه را می بخشد، منبع آن آسان است و به اندازه کافی ارزان است که جایگزینی آن پس از آزمایش جای نگرانی ندارد.

ضد آب و آب بندی: شایع ترین نقطه شکست

شایع ترین دلیل خرابی پمپ های آب میکرو DIY، آب بندی ناکافی اطراف نقطه ورودی شفت موتور است. نفوذ آب به داخل موتور در امتداد شفت باعث از بین رفتن برس ها و سیم پیچ ها در عرض چند دقیقه پس از کار می شود. از ابتدا به درستی به این موضوع رسیدگی کنید:

• از اپوکسی ضد آب دو قسمتی استفاده کنید (نه چسب حرارتی استاندارد) در اطراف سوراخ شفت موتور. چسب داغ در هنگام غوطه ور شدن تحلیل می رود و با سرد شدن کمی جمع می شود و شکاف های ریز باقی می گذارد. اپوکسی درجه دریایی یا اپوکسی بتونه لوله کش یک مهر و موم ضد آب بادوام را فراهم می کند.
• در صورت امکان یک مهر و موم شفت اضافه کنید: یک O-ring کوچک که در اطراف شفت نصب شده است، قبل از اینکه وارد محفظه شود، یک مهر و موم دینامیکی ایجاد می کند که امکان چرخش را در حین مسدود کردن آب فراهم می کند. حلقه های اورینگ با قطر شفت 2 میلی متری برای یک بسته 10 تایی کمتر از 1 دلار قیمت دارند.
• محل قرارگیری موتور را در نظر بگیرید: در طراحی گریز از مرکز درب بطری، موتور خارج از مسیر جریان آب است - فقط شفت به محفظه مرطوب نفوذ می کند. نگه داشتن بدنه موتور کاملاً بالای سطح آب یا خارج از سطح آب به طور چشمگیری تقاضای آب بندی را کاهش می دهد.
• زمان درمان مهم است: بسیاری از اپوکسی ها در عرض 5 دقیقه به قدرت دست زدن می رسند اما نیاز دارند 24 ساعت برای درمان کامل ضد آب . آزمایش پمپ قبل از خشک شدن کامل اپوکسی یک اشتباه رایج و قابل اجتناب است.
• پوشش منسجم برای محافظت از موتور: استفاده از یک لایه نازک از پوشش اسپری منسجم (یا لاک ناخن شفاف) به بدنه موتور، بدون تأثیر بر عملکرد، یک لایه مقاومت در برابر رطوبت اضافه می کند.

کاربردهای عملی برای مینی پمپ آب شما

پس از ساخت و آزمایش، پمپ آب میکرو DIY دارای طیف گسترده ای از کاربردهای مفید در پروژه های سرگرمی و عملی است:

• آبنمای رومیزی: یک مینی پمپ گریز از مرکز که با ولتاژ 3-5 ولت کار می کند دقیقاً جریان مناسبی را برای یک آبنمای تزئینی داخلی کوچک تولید می کند. برای راه اندازی بدون کابل، آن را با پاوربانک USB جفت کنید.
• سیستم آبیاری خودکار گیاهان: یک میکروپمپ پریستالتیک که توسط آردوینو یا رزبری پای کنترل می‌شود، می‌تواند حجم دقیقی از آب را در یک برنامه به گیاهان آپارتمانی برساند. 10-50 میلی لیتر در هر بوته در روز یک هدف معمولی برای گیاهان گلدانی کوچک تا متوسط است.
• خنک کننده مایع رایانه شخصی (تجربی): یک پمپ گریز از مرکز با قدرت بالاتر (موتور 12 ولت، 775 با یک پروانه متعادل) می‌تواند مایع خنک‌کننده را از طریق یک حلقه خنک‌کننده کوچک سفارشی CPU به گردش درآورد - اگرچه سرعت جریان و فشار سر باید به دقت با رادیاتور و بلوک مورد استفاده مطابقت داده شود.
• گردش مواد مغذی هیدروپونیک: میکروپمپ ها بر روی محلول غذایی چرخه تایمر از طریق کانال های در حال رشد کار می کنند. یک پمپ تحویل 2-3 لیتر در دقیقه برای یک سیستم NFT کوچک 4-6 گیاهی (تکنیک فیلم غذایی) کافی است.
• اثرات آب مدل یا دیوراما: نهرهای مینیاتوری، آبشارها و حوضچه‌ها در مدل‌های مقیاس یا زمین بازی با یک پمپ گریز از مرکز کوچک شناور که از سلول سکه‌ای 3 ولتی یا بسته AA کار می‌کند، زنده می‌شوند.

عیب یابی مشکلات رایج میکرو پمپ DIY

اکثر مشکلات یک مینی پمپ آب جدید به یکی از پنج دسته تقسیم می شود:

بدون جریان با وجود کارکرد موتور

پمپ پر نشده است - هوا در محفظه محبوس می شود. کل پمپ را برای مدت کوتاهی در زیر آب قرار دهید یا در حالی که موتور برای ایجاد فشار کار می کند، خروجی را با انگشت خود مسدود کنید، سپس رها کنید. همچنین بررسی کنید که پروانه نسبت به زاویه تیغه خود در جهت صحیح می چرخد. قطبیت موتور معکوس، جهت جریان را عوض می کند.

جریان ضعیف یا متناوب

معمولاً توسط پروانه ای بسیار کوچک، نامتعادل یا بد شکل ایجاد می شود. تیغه ها نباید بیشتر از دیواره های محفظه پاک کنند 0.5-1 میلی متر برای تولید فشار کارآمد یک شکاف بزرگ بین پروانه و محفظه بیشتر عمل پمپاژ را از دست می دهد.

گرمای بیش از حد موتور

موتور از کار افتاده یا بیش از حد بارگذاری شده است. بررسی کنید که پروانه هنگام قطع برق آزادانه با دست بچرخد - هر گونه اتصال به این معنی است که مهر و موم یا محفظه شفت با پروانه تماس دارد. همچنین بررسی کنید که ولتاژ تغذیه از حداکثر نامی موتور تجاوز نکند.

نشت آب در اطراف شفت موتور

مهر و موم اپوکسی شکست خورده یا کافی نبود. پمپ را تخلیه و خشک کنید، درزگیر قدیمی را با یک چاقوی کاردستی بردارید و دوباره از اپوکسی ضد آب دو قسمتی تازه استفاده کنید. قبل از آزمایش مجدد، یک درمان کامل 24 ساعته را در نظر بگیرید.

پمپ ابتدا کار می کند سپس متوقف می شود

محتمل‌ترین علت، تخلیه باتری است – موتورهای DC کوچک، جریان بیشتری را تحت بار از آنچه اکثر مردم انتظار دارند، می‌کشند. یک موتور سایز 130 در 3 ولت تحت بار پمپ معمولاً کار می کند 200-400 میلی آمپر . باتری های استاندارد AA این را برای 2 تا 5 ساعت تغذیه می کنند. برای کارکرد طولانی تر، به منبع تغذیه USB یا بسته باتری لیتیوم یونی بروید.