Bauanleitung: DIY Arduino Magnetrührer Autor/Entwickler: Dipl.-Ing. (FH) Volker Mink alias Aquafish007 Einleitung Dieses Dokument beschäftigt sich mit dem Bau eines Magnetrührers. Es wird gezeigt wie einfach doch eigentlich ein Magnetrührer aufgebaut ist und dass in sündhaft teuren Magnetrührern nur einfache und günstige Teile verbaut sind. Anhand dieser Bauanleitung wird gezeigt, was das Herz eines Magnetrührers ist und wie man mit wenigen günstigen Komponenten einen qualitativ hochwertigen Magnetrührer herstellen kann. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 1
Die 3 Grundkomponenten Für den Bau eines Magnetrührers benötigt man nur 3 Grundkomponenten: 1. DC-Motor 2. Neodym-Magnet 3. Rührfisch/Magnetrührstab Der Magnet wird grob beschrieben nur zentral auf die Welle des Magnetrührers montiert und alles schön in ein Gehäuse verpackt. Dazu ein Netzteil und schon kann es los gehen. Zum Feinjustieren der Drehgeschwindigkeit empfehle und verwende ich zusätzlich noch wie beim Bau der Dosierpumpe einen low-cost DC-DC Wandler, bei dem man mit Hilfe eines Dreh-Potentiometers die zu verwendende Spannung bzw. die Magnetdrehgeschwindigkeit einstellen kann. Das ist im Grunde alles. Wer den Rührer so verwenden möchte, kann ihn mit Hilfe einer Zeitsteuerung und einem kleinen (1 A) 12-24 V Netzteil betreiben. Wer allerdings bereits die DIY Arduino Dosierpumpe gebaut hat, kann mit einer kleinen Zusatzschaltung diesen Magnetrührer darüber steuerbar machen. Also: Los gehts! Ich wünsche euch viel Spaß beim Nachbauen! Stückliste Neodym-Magnet: hierbei sollte es egal sein ob Scheibe oder Würfel. In der E-Bucht gibt s eine riesen Auswahl! Kunststoff-Würfel oder Stück Kunststoff Massivstab 24 V DC-Motor: http://www.ebay.de/itm/271262620606?sspagename=strk:mewnx:it&_trksid=p3984.m1439.l2 649 1 x M3 Gewindestift für Befestigung Magnet an Motorwelle 4 x M3 3cm Distanzbolzen für Befestigung Rührgutablage: z.b. http://www.ebay.de/itm/10-distanzbolzen-polyamid-m3-x-30-mm-innen-aussen- Abstandsbolzen-853723- /310645260816?pt=Elektromechanische_Bauelemente&hash=item4853e68210 oder: http://www.ebay.de/itm/10-distanzbolzen-m3-innen-aussen-abstandsbolzen-30mm-853711- /360704208914?pt=Elektromechanische_Bauelemente&hash=item53fba57012 4 x M3 Senkkopfschraube für Befestigung Rührgutablage 2 x 10 mm Distanzhülsen/Distanzrollen für den Konverter: z.b. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 2
http://www.ebay.de/itm/30-x-distanzrollen-10mm-bohrung-3-6mm-polystyrol- /310265635030?pt=LH_DefaultDomain_77&hash=item483d45e0d6 2 x M3 Schrauben für DC-DC Konverter 6 x M3 Mutterschrauben für DC-DC Konverter und Rührgutablage 2 x M3 Schrauben für Motormontage (evtl. 2 x Kunststoffunterlegscheiben + 2 x Metall-Unterlegschreiben) 1 x DC-Stecker (2,1 mm oder 2,5 mm) 1 x DC-Buchse (2,1 mm oder 2,5 mm) DC-DC-Konverter: z. B. http://www.ebay.de/itm/lm2596-modul-module-dc-dc-step-down-schaltregler-2a- Konverter-/231013727921?pt=Mess_Pr%C3%BCftechnik&hash=item35c97dbeb1 NPN Transistor: N-Channel MOSFET z.b. 50V, 30 A; z.b. IRLITZ44N, P36NF06L, IRL3803, IRLZ34N o.ä. -wichtig ist, dass der Transistor bei 5 V leitend ist, und der GS-Threshold möglichst klein/weit darunter liegt. 1 x 2,2K Wiederstand 1 x Freilaufdiode: z.b. N4005 oder 1N5401 (100V; 3A) 2-fach Buchsenleiste und 2-fach Stiftleiste für die Verschaltung auf dem Protoshield ein bißschen Kabel und Litze zum Löten Knickschutz für Kabel Gehäuse: z.b. http://www.ebay.de/itm/260938907640?sspagename=strk:mewnx:it&_trksid=p3984.m1439.l2 649 Kunststoff-Platte für die Ablage Rührfisch/Magnetstab/Rührstab: z.b. http://www.ebay.de/itm/set-mit-5-st-magnetruhrstabchen-20-x-6-mm-ruhrfische-labor- Ruhrfischchen-/271406973230?pt=Labor_Zubeh%C3%B6r&hash=item3f311dc12e Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 3
Bebilderte Bauanleitung 1. Teil: Der Bau des 1V - 24V Magnetrührers Bitte Seite 4-6 vor der Bearbeitung sorgfältig lesen! Begonnen wird mit der Herstellung des Magnethalters, der an der Achse des DC-Motors befestigt wird. Ich gebe zu, das ist wohl für jemanden ohne Drehbank der schwierigste Teil des Magnetrührerbaus. Man kann sich aber auch gut mit einer Bohrmaschiene oder einem Dremel behelfen eine Mulde in einen Massiv- Block zu fräsen/schneiden/bohren/feilen, in dem dann der Magnet hineingeklebt oder geklemmt wird. Der Massivblock sollte eine Gesamthöhe von 20mm (±2 mm) haben. Für diesen Magnethalter habe ich ein Stück einer Polycarbonat (PC)-Stange verwendet, es sollte allerdings kein Thema sein, ein Stück 4-Kant stange oder ähnliches zu verwenden. Man sollte jedoch darauf achten dass die Form einigermaßen metrisch ist, eine Unwucht ist bei den benötigten Drehzahlen nicht besonders schlimm aber unschön. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 4
Die Mulde sollte so tief sein, dass der gesamte Magnet darin verschwindet und mit der Oberfläche des Massivblockes plan wird. Wenn der Magnet nicht von selbst hält, kann ihn mit 1-2 Klebepunkte (z.b. Sekundenkleber) fixieren. Im Zentrum des Massivblockes wird auf der Unterseite noch ein Loch gebohrt, in das im Anschluss die Achse des DC- Motors geschoben wird. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 5
Mit einer kleinen seitlichen Bohrung und einem M3 Gewindeschnitt wird ein M3 Gewindestift in den Block verschraubt, der für eine Fixierung des Magnetblockes mit der abgeflachten Achse sorgt Dann kann alles mit dem Motor für einen Test verschraubt werden. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 6
Das Gehäuse hat glücklicherweise im Zentrum eine Spritzgussmulde. In diese setzen wir einen 10er Bohrer an und bohren ein Loch! Mit 2 kleineren Löchern rechts und links neben dem 10er loch werden noch zwei kleinere Löcher gebohrt, um dann mit 2 M3 Schrauben (-VORSICHT: dürfen nicht zu lang sein, sonst wird die Spule/Kupferdraht des Motors verletzt-) den Motor mit dem Gehäusedeckel zu verbinden. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 7
Der Motor hat genau die richtige Tiefe. Dann können die 30mm M3 Distanzbolzen auf dem Gehäusedeckel montiert werden. Oben drauf wird im Anschluss die Ablage mit Senkkopfschrauben montiert. Dann kann man den Magnetblock endgültig montieren und mit dem seitlichen Gewindestift mit der Achse fixieren. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 8
Sieht schon mal ganz gut aus! Dann wird eine Abdeckung/Ablage für das Rührgut angefertigt. Diese sollte mindestens so groß sein, wie das Gehäuse selbst, damit beim Überschwappen keine Flüssigkeit oder nur wenig in das Gehäuse fließen kann. Der Abstand von Magnetblock zur Ablage sollte möglichst klein sein, um eine bestmögliche Übertragung des Magnetfeldes zu gewährleisten. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 9
Bauanleitung: DIY Arduino Magnetrührer (Dosierpumpen AddOn) Mit einem größeren Bohrer kann man die Bohrlöcher etwas senken, damit die Senkkopfschrauben in der Platte verschwinden und eine plane Oberfläche zu erhalten. Am DC-DC Wandler werden die Kabel an Ein- und Ausgängen angelötet. Die 10mm Distansrollen sind ideal zum montieren, um bei angeschraubter Platine das Poti von außen bedienen zu können. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 10
Bauanleitung: DIY Arduino Magnetrührer (Dosierpumpen AddOn) Zur Montage des DC-DC-Wandlers empfohlene Teile. Bohrlöcher am Seitenteil des Halbschalengehäuses vorzeichen. Achtet hierbei auf die Seite. Für die Montage sind die Bohrlöcher spiegelverkehrt. Hier erkennt man die DC-DCWandlerplatine nach der Montage. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 11
Die Schraube des Poti befindet sich jetzt in einem separaten Bohrloch. Jetzt kann das Seitenteil aufgesteckt werden und die DC-DC Wandlerausgänge mit dem Motor verbunden werden. Die Reihenfolge, wo man die Kabel anlötet spielen beim DC Motor keine Rolle. Fertig! Für die andere Seite muss jetzt nur noch ein Kabel nach aussen geführt werden. Meine beiden provisorisch montierten Kabel für einen Test werden wieder abgelötet und von einem dickeren Kabel werden 2 Litzen verwendet. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 12
Das dickere Kabel wird dann durch ein Kabelknickschutz herausgeführt. Hier sieht man nochmal das neue Kabel, welches am DC-DC Wandler Eingang gelötet wird. Wichtig: Farbe der Kabel merken, und wo sie montiert sind. Hier ist braun der +Pol und weiss der Pol. Kabel durch den Knickschutz geschoben, Platine wieder verschraubt und Kabelbinder als Zugentlastung montiert. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 13
So siehts dann von der Seite aus! Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 14
So, Boden-Schalenteil drauf gesteckt und fertig. ACHTUNG Warnung! Bevor man nun den Magnetrührer mit einem 24 V Netzteil testen möchte, empfehle ich die Poti-Schraube etwa 10 komplette Umdrehungen gegen den Uhrzeigersinn ( also CCW ) zu drehen. Alternativ hätte man vorher natürlich die Spannung des DC-DC Wandlers mit Hilfe eines Multimeters herunterdrehen können, damit der Motor nicht direkt auf volle Pulle läuft. Der Motor hat s nämlich in sich!!! Bei 24V dreht der ungefähr 10.000 U/min!!! Verletzungsgefahr!!! Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 15
2. Teil: Die Ankopplung an die DIY Arduino Dosierpumpe Hier mal eine kleine Schaltung, die nun noch nachträglich auf das Protoshield der Dosierpumpe gelötet werden muss. Diese Schaltung habe ich ursprünglich mal für zusätzliche Dosierpumpen gezeichnet. Also da wo Dosierpumpe steht wäre jetzt unser Magnetrührer DC- Motor. Anstelle eines BD911-Transistors habe ich alternativen in der Stückliste stehen, die besser geeignet sind. Der BD911 funktioniert hier nicht richtig. Die benötigten Teile für Magnetrühreranbindung und Platine: Eine Freilaufdiode, einen 2,2k Wiederstand, ein Transistor, einen 2,1mm oder 2,5 mm DC-Stecker und Buchse für die Gehäusemontage. Ach, es fehlt noch zusätzlich eine 2-fach Buchesenleiste und eine 2-fach Stiftleiste. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 16
Nun wird nach diesem abgebildeten Schema Transistor, Diode und Wiederstand auf dem Protoshield verlötet. Und einmal ohne Gekritzel! Hier nochmal die Ansicht von unten. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 17
Und einmal ohne Gekritzel! Dann wird erstmal wieder alles aufgesteckt. Ein Loch an dem Dosierpumpengehäuse hinten gebohrt für die DC-Buchse zum Anstecken des Magnetrührers. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 18
Rotes Kabel für den Kontakt in der Mitte (+Pol) und schwarzes Kabel für den Aussenkontakt der Buchse (-Pol) dran gelötet. Buchsenleiste am anderen Ende des Kabels gelötet. (Bitte mit Schrumpfschlauch oder Isolierband vor einem Kurzschluss schützen) und in der richtigen Reihenfolge auf die Stiftleiste der Platine gelötet. Also +Pol an +Pol und Pol an Pol. Hier nochmal die Ansicht von oben. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 19
An den +Pol der Buchse wird noch ein 2. Kabel gelötet. Das wird mit an den +Pol des Motorshields verschraubt. Fertig. Neuen Sketch draufladen und Deckel zu. Zu allerletzt muss nur noch der DC- Stecker an das andere Kabelende des Magnetrührers gelötet werden. Bei diesem Beispiel war das braune Kabel der +Pol und das weisse Kabel der Pol. Der Pol wird mit der Fahne verlötet und der +Pol (inkl. Schrumpfschlauch) mit der anderen Seite, welches Kontakt zum Inneren des Steckers hat. Dann wird alles nur noch mit einer Zange o.ä. zusammengebogen und die Hülse darüber geschraubt. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 20
Die Arduino-SW Für den Sketch wird keine neue Library benötigt. Einfach den neuen Sketch öffnen, und Uploaden. Unter Umständen müssen die bereits eingestellten Dosierpumpendaten neu beschrieben werden. Anschließend den Upload- Button drücken und abwarten bis dieser Vorgang beendet wurde. Nun ist der Dosierpumpen- Sketch auf dem Arduino-Mega- Board und kann verwendet werden. Rechtliches Dieses Dokument wurde erstellt von Volker Mink alias Aquafish007 (2014) und darf nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Autors veröffentlicht werden. Volker Mink alias Aquafish007 (2014) Seite 21