Bauanleitung: DIY Arduino Magnetrührer (Dosierpumpen AddOn)
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.
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Bauanleitung: DIY Arduino Magnetrührer (Dosierpumpen AddOn)
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-AussenAbstandsbolzen-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.
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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-LaborRuhrfischchen-/271406973230?pt=Labor_Zubeh%C3%B6r&hash=item3f311dc12e
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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 MassivBlock 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.
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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 DCMotors geschoben wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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So siehts dann von der Seite aus!
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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 !!!
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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 DCMotor.
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.
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Nun wird nach diesem abgebildeten
Schema Transistor, Diode und
Wiederstand auf dem Protoshield
verlötet.
Und einmal ohne Gekritzel!
Hier nochmal die Ansicht von unten.
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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.
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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.
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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 DCStecker 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.
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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 UploadButton drücken und abwarten
bis dieser Vorgang beendet
wurde.
Nun ist der DosierpumpenSketch auf dem Arduino-MegaBoard 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.
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