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. Так что взяв за основу известный проект, я собрал свой.

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 вейпов, а также сделать нормальный корпус. Кроме того, поскольку пылесос еще и дуть должен нормально, можно сделать насадку-дуйку, благо это совсем несложно.

Исходный проект.

Часть первая. Доработка исходников.

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 модульной DIY 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. Высокие обороты сразу же дали сильные биения. Я кое-как раскрутил его (слизав еще пластика повторными включениями), но в итоге импеллер просто слетел с вала. Пластиковая муфта не подошла.

Оставалось только одно - коммерческое решение вопроса. Оно нашлось достаточно быстро.

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. Батарейный отсек.

Пока мне шел переходник, я решил заняться корпусом для батареи. За основу я взял... конструкцию револьвера. В целом, учитывая форм-фактор аккумуляторов вейпов, 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 позаимствовал оттуда ручку. Пришлось ее доработать под свой корпус.

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 вейпов. 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.

Выглядит 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. На муфте оказалась не болтовая резьба. После довольно мучительных поисков я нашел подходящую ответную резьбу на колпачке золотника. 

Мало того, на ней еще было нанесено рифление, так что она оказалась просто созданной для запрессовывания в пластик. А еще она обошлась всего в 15 рублей.

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

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 могут поджаривать мосфеты.

Итоги?

Итак, проверим прибор в деле.

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.

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.