Пылесос за копейки на 3д принтере

Думаю, многие сталкивались с тем, что домашняя мастерская требует частой уборки: что-то пошлифовать, отрезать — и уже повсюду рассыпаны опилки и стружки металла. Таскать большой пылесос мне надоело, да и масштабы работы обычно не те, а еще он любит засасывать мелкие винтики и детали, которые потом нудно выбираешь из пыльного мешка. Довольно насилия над ленью! Встречайте, пылесос вашей(моей) мечты! Дешевый, портативный, довольно слабенький, но выносливый и крайне простой в исполнении. Детали под катом

Начать стоит с оригинального видео Гайвера касаемо пылесоса, довольно популярного на просторах ютуба.



Можно выделить несколько недостатков подобной конструкции, три основные — довольно дорогие детали (особенно аккумулятор), колхозная ручка и общая незаконченность конструкции (отсутствие индикации заряда, например).

Я решил удешевить все примерно до нуля, сделав пылесос из подручного материала — мотора rs-380s из старой ненужной электроотвертки, аккумуляторов из дудок, а также сделать нормальный корпус. Кроме того, поскольку пылесос еще и дуть должен нормально, можно сделать насадку-дуйку, благо это совсем несложно.

В моем распоряжении были упорство, схема в формате step и штангенциркуль. Что еще нужно?

Часть первая. Оно ЖИВОЕ!

После извлечения мотора я замерил размеры и просто уменьшил весь пылесос на отношение размеров прежнего мотора к новому (моторчик послабее — чтобы его сильно не напрягать, да и мне хотелось сделать пылесос покомпактнее). Распечатав, я понял, что некоторые детали требуют доработки. Отверстия для вентиляции и крепления у нового мотора не совпадали с распечатанными, крышка циклона болталась в стакане, а ее резьба никуда не подходила.

Ну что же, засучив рукава, я принялся переделывать данное недоразумение. Штангенциркулем замерил резьбу на бутылке, которую планировал использовать, и отверстия на моторе. Все это бережно перенес в модель Кроме того, сделал дополнительные отверстия для будущей ответной части корпуса.


С крышкой было чуть посложнее, поскольку следовало учитывать степень усадки пластика, чтобы она могла держаться на трении покоя между деталями. Пришлось поиграться с параметрами экспериментальным путем. Для этого удобен 3д принтер, поскольку мне не обязательно печатать деталь полностью, только ее сочленение.

Печатать трубку на принтере я не стал, а просто взял 15-миллиметровую трубку багеты (тоже смоделировал ее). Поскольку она была пошире, чем отверстия в модели, я еще смоделировал переходник. Да, конечно, лучше было бы полностью переосмыслить данное крепление, чем городить огород, но параметрически модель не переделывалась, а стакан циклона я еще раз перепечатывать не хотел.


После того, как все детали были распечатаны, встал вопрос о соединении крыльчатки и мотора. Муфта, предлагаемая Гайвером, на АлиЭкспресс на момент разработки стоила в районе 200 рублей, да и громоздкая она слишком для масштабированной модели. Я решил разработать свою муфту из 3д печатной детали, двух зажимных гаек и стойки для компьютера.


С первого взгляда идея не то, чтобы плохая, я уже использовал подобное решение в других проектах, но с одним важным уточнением — низкая скорость вращения. Например, в электроотвертке, где она показала себя довольно неплохо.

Что же касается использования в пылесосе, распечатав деталь и ввинтив в нее зажимные гайки, я приступил к реальным тестам внутри корпуса. Каково же было моё разочарование, когда мотор начал неистово заедать на старте, слизывая пластик на своем креплении импеллером от биения! С горем пополам я кое-как раскрутил его (слизав еще пластика повторными включениями), но в итоге импеллер просто слетел с вала. Это было фиаско. Единственным утешением было то, что дуло неплохо.

Оставалось только одно — коммерческое решение вопроса. С этими черными мыслями я обратился к АлиЭкспресс. Я уже долистывал 10 страницу с невменяемыми ценниками за куски металла, когда на глаза попался вот такой вариант.


Кажется, китайские боги смиловались надо мной! Мне попался переходник на цангу всего за 90 рублей именно под мой вал. С другой стороны на переходнике была резьба, но эту часть я пожалуй оставлю на попозже.

Часть вторая. Как бог черепаху...

Пока мне шел переходник, я решил заняться корпусом для батареи. За основу я взял… конструкцию револьвера. В целом, учитывая форм-фактор аккумуляторов дудок, это не должно так уж удивлять.

Корпус сделал круглый с прорезями для охлаждения, внутри вокруг мотора смоделировал «обойму» для аккумуляторов.


Далее предстояло поразмыслить над собственно ручкой. Долго думать я не стал, а взял за основу другой проект мини-пылесоса и ук… позаимствовал оттуда ручку.


Мудрить с креплением ручки сильно не пришлось. В качестве основы для крепления выступил классический усеченный полукруг, как на всяких кожухах больших движков, только без прорезей, так как они уже имелись в корпусе.


Я добавил отверстия под светодиодную индикацию заряда, рельсовое крепления рукоятки и пару разъемов, которые пока не задействованы. Таким образом получилась и эргономичная крышка для корпуса, и надежное крепление для ручки, и печать без поддержек. Ручку тоже пришлось немного переделать — сделать пазы под проводку, кнопку, зарядный порт и нажимной механизм, который планировался, но в итоге в дело не пошел.


Наверное, стоит уже поговорить об электрической схеме.


В качестве выключателя была установлена самая дешевая 10А 220В кнопка с фиксацией, которую я когда-то покупал рублей за 20-30 в радиомагазине. В качестве аккумулятора — 7 параллельных аккумуляторов от дудок. Ну и наконец самое сложное — индикатор заряда на трех светодиодах. На схеме видно, что они как-то хитро подключены через диоды обычные. Дело в том, что обычные диоды создают падение напряжения около полувольта, что дает возможность более точно подобрать резисторы, которые будут обеспечивать свечение светодиодов на определенных напряжениях. Напомню, что литиевый аккумулятор имеет около 3-3.7В в разряженном состоянии и 4-4.2В в заряженном. Сопротивления надо подобрать так, чтобы до 3.7 горел красный, затем до 4 желтый, а потом зеленый. К сожалению без диодов это невозможно.

На номиналы резисторов в схеме можете не смотреть — они примерные и подбираются на глаз. У желтого, например, такая большая была светимость, что я его чуть ли не 10кОм гасил. А зеленый, наоборот, еле светил даже с 1-2кОм. В итоге получилось что-то вроде такого.


Конечно, не супер, но задачу свою выполняет. А для точных значений я могу просто подключить свое зарядное через магнитный порт.

О нем в другой раз, если будет интерес. А тем временем корпус был распечатан, и муфта с АлиЭкспресса тоже пришла.


И тут я столкнулся с проблемой, о которой уже ранее вскользь упоминал. Резьба-то на муфте не болтовая… Так сказали в магазине крепежа, сообщив, что с шагом 0.75 мм у них ничего нет, а где есть им неведомо. Вкручивать в пластик импеллера мне совсем не хотелось — мотор оборотистый, пластик может размягчиться, а турбину нужно заделать клеем, чтобы воздух не пропускала, то есть узел-то необслуживаемый почти. Я стал ломать голову, неистово искать в интернете, сходил еще в пару магазинов крепежей — все бестолку. И когда я уже совсем потерял надежду, на горизонте замаячил магазин автозапчастей. Без особых ожиданий я показал продавцу свою муфту. Покрутив ее в руках, он ВНЕЗАПНО выдал: «Так это, наверное, золотниковая резьба.». И действительно, крышка золотника легко накрутилась на китайскую муфту!

Мало того, на ней еще было нанесено рифление, так что она оказалась просто созданной для запрессовывания в мой импеллер. А еще она обошлась всего в 15 рублей, так что полностью уложилась в философию низких затрат.


Теперь, когда крышка золотника была впрессована, а муфта закручена, все было готово к финальному этапу сборки. Итак, корпус я собрал примерно так:


Как можно заметить, под мотором мелькает какой-то уплотнитель. От него я позже отказался, так как он занимал в корпусе много места, а надобность в нем отпала. Дело в том, что изначально я думал крепить мотор, просто вдавливая его этой деталью при закручивании корпуса. Все из-за того, что печатная муфта на крыльчатку оказалась чересчур толстая и места для шляпок болтов m2.5 крепления мотора просто не было. С цангой проблема перестала существовать и я просто перепечатал крышку мотора с нормальным креплением. Уплотнитель же стал просто мешать закрытию корпуса, поскольку провода я использовал с запасом, от блока питания ATX.

Далее пришло время ручки, в которую я сначала упаковал все провода, затем магнитный разъем и кнопку.


Оставалось просунуть провода внутрь корпуса и там спаять.


Примерно в это же время я разработал насадку-воздуходувку, просто чуть переделав модель воздушного фильтра. Трубу я использовал все ту же.


Стоит также упомянуть разъемы на корпусе. Данные разъемы в будущем планируется использовать для питания от внешнего источника с возможностью ШИМ-регулировки или без нее. То есть, например для мини-фрезера или банально работы от блока питания. Пока что я не стал заморачиваться с этой схемой, но в дальнейшем можно доработать, благо место в корпусе осталось. Кстати, диод на моторе тоже как раз поставлен на будущее. Щеточные моторы без него любят поджаривать мосфеты.

Итоги?

Итак, проверим малыша в деле (гиф почему-то не работает на сайте, даже будучи малого размера, вот ссылка на файл на хостинге).

ссылка


Здесь видно, что пылесос способен затянуть мелкий легкий мусор, а циклон работает исправно. Со всякими камешками/винтиками он уже не справляется, но я считаю это даже плюсом. Сколько винтиков было поглощено орущим чревом сетевого пылесоса — не сосчитать. А этот хорошо справляется со стружкой и металлической пылью — а с другими загрязнителями я дома обычно и не работаю. Кстати, со всяким ковровым мусором он тоже справляется, но из-за узкой трубки часто забивает воздушный проход всякими волосами и пылью, так что такой сценарий не рекомендую. Хотя в машине пылесосить не пробовал, может там столько пыли и нет.

Теперь оценим дующие способности.

ссылка


Естественно, дует он довольно скромно даже со снятым циклоном. 5-7 грамм в целом можно получить на весах. Этого хватает, чтобы раздуть угли в мангале, но о продувке компьютера лучше особо не думать.

Резюмируя, за ~200 рублей (с учетом пластика) можно собрать вполне годный пылесос для задач мелкой уборки домашней мастерской и раздувания мангала. Батареи хватит крайне надолго, поскольку кушает он в районе двух ампер (а суммарная емкость в районе 5000 mAh). В принципе, можно попробовать даже немного поднять напряжение (и выходную мощность), используя 2-3 запараллельных платки преобразователя mt3608. Это еще немного поднимет стоимость устройства, но, возможно, расширит круг его применения. Меня же девайс устраивает и так. Впрочем, если интересно — пишите. Проверим на большем токе. Ну а на этом пока