كيفية صنع مضخة مياه صغيرة: دليل المضخة الصغيرة الذي يمكنك صنعه بنفسك

يمكنك صنع مضخة مياه صغيرة وظيفية في المنزل باستخدام محرك DC صغير، وغطاء زجاجة بلاستيكية أو جسم حقنة، وأنابيب أساسية - يمكن أن تكلف عملية البناء بأكملها أقل من 5 دولارات وتستغرق أقل من ساعة. بالنسبة لمعظم أغراض الأعمال اليدوية، فإن الطريقة الأبسط والأكثر موثوقية هي بناء ملف الطرد المركزي مضخة مياه صغيرة باستخدام محرك DC مصقول (3V-12V) مع دافعة متصلة مباشرة بعمود المحرك.

يغطي هذا الدليل ثلاثة تصميمات عملية لمضخات المياه الصغيرة التي يمكنك صنعها بنفسك - بدءًا من مضخة الطرد المركزي ذات غطاء الزجاجة الأساسية وحتى المضخة التمعجية باستخدام أنابيب حوض السمك - مع تعليمات خطوة بخطوة ومواصفات المكونات وتوقعات الأداء لكل منها.

كيف تعمل مضخة المياه الصغيرة: المبادئ الأساسية

قبل البناء، فإن فهم آلية المضخة التي تناسب مشروعك يوفر الوقت ويتجنب إعادة البناء. الأنواع الثلاثة العملية لبناء مضخة المياه الصغيرة التي تصنعها بنفسك هي:

• مضخة الطرد المركزي: تقوم دافعة دوارة بدفع الماء إلى الخارج بقوة الطرد المركزي، مما يخلق ضغطًا منخفضًا في المركز يجذب المزيد من الماء إلى الداخل. وهو الأفضل لتطبيقات التدفق المستمر - أحواض السمك، والنوافير، وأنظمة التبريد. معدلات التدفق 1-5 لتر في الدقيقة يمكن تحقيقها باستخدام محركات التيار المستمر الصغيرة.
• المضخة التمعجية: تقوم الأسطوانات بضغط أنبوب مرن بالتسلسل، مما يدفع السائل من خلاله دون أن يلامس المحرك أو الهيكل. مثالي عندما تكون نقاء السوائل مهمًا - أنظمة الجرعات، أو مشاريع DIY الطبية، أو ضخ المواد الكيميائية. معدل التدفق أقل (عادة 0.1-1 لتر في الدقيقة ) ولكن يمكن السيطرة عليها للغاية.
• مضخة الحجاب الحاجز: يتأرجح الغشاء المرن ليخلق ضربات شفط وضغط متناوبة. قادرة على التحضير الذاتي والتشغيل الجاف لفترة وجيزة دون ضرر. شائع في أنظمة سقي النباتات الآلية وأجهزة الرش الصغيرة.

بالنسبة لمعظم عمال البناء لأول مرة، فإن تصميم الطرد المركزي هو الأسهل في البناء وينتج النتيجة المرئية الأكثر إرضاءً - تيار ثابت وقوي من الماء من الحد الأدنى من المكونات.

المكونات التي تحتاجها لبناء مضخة مياه صغيرة

تعتمد الأجزاء الدقيقة على التصميم الذي تختاره، لكن الجدول التالي يغطي ما هو مطلوب لكل نوع من أنواع المضخات الصغيرة الرئيسية الثلاثة التي يمكنك صنعها بنفسك:

جميع المكونات متوفرة من موردي الأجهزة الإلكترونية مثل AliExpress أو Amazon أو متاجر الهوايات المحلية. محركات التيار المستمر الأكثر استخدامًا في تصميمات المضخات الصغيرة للمبتدئين هي محركات مصقولة مقاس 130 أو 180 حجمًا ، وهي غير مكلفة (أقل من دولار واحد لكل منها) ومتوفرة بمتغيرات 3V و5V و12V.

البناء 1: كيفية صنع مضخة مياه صغيرة تعمل بالطرد المركزي من أغطية الزجاجات

هذا هو تصميم مضخة المياه الصغيرة الأكثر تصنيعًا على نطاق واسع - فهو لا يتطلب طباعة أو تصنيع ثلاثي الأبعاد، وينتج مضخة وظيفية قادرة على رفع المياه 30-50 سم عموديا وتسليم تقريبا 0.5-1.5 لتر في الدقيقة اعتمادا على سرعة المحرك.

المواد المطلوبة

• 1 × محرك DC صغير (حجم 130، تصنيف 3V-6V)
• 2 × أغطية زجاجات بلاستيكية (نفس الحجم - أغطية زجاجات المياه القياسية مقاس 28 مم تعمل بشكل جيد)
• 2 × شفاطات شرب بلاستيكية (واحدة للمدخل، وواحدة للمخرج)
• ماء الايبوكسي أو مسدس الغراء الساخن
• قطعة صغيرة من الصفائح البلاستيكية الرقيقة (من مجلد أو عبوة بلاستيكية) لشفرات المكره
• حامل بطارية AA (2×AA لـ 3V) أو مصدر طاقة USB
• اصنع سكينًا ومقصًا ومثقابًا صغيرًا أو دبوسًا ساخنًا لعمل الثقوب

تعليمات خطوة بخطوة

1. اصنع المكره: قطع دائرة من البلاستيك الرقيق أصغر قليلاً من القطر الداخلي لغطاء الزجاجة (حوالي 22 مم للغطاء القياسي). قطع 4-6 شفرات منحنية أو مستقيمة من الحواف نحو المركز، ثم ثني الشفرات البديلة لأعلى بزاوية 45 درجة تقريبًا. ادفع منتصف هذا القرص إلى عمود المحرك وثبته بقطرة صغيرة من الغراء الفائق. يجب أن تدور المكره بحرية دون اهتزاز.
2. تحضير غلاف المضخة: خذ غطاء زجاجة واستخدم دبوسًا ساخنًا أو مثقابًا صغيرًا لعمل ثقب في وسط القاعدة كبير بما يكفي لمرور عمود المحرك من خلاله. اصنع فتحة ثانية بالقرب من حافة الجدار الجانبي للغطاء - سيكون هذا مخرج المياه. أدخل قشًا قصيرًا في الفتحة الجانبية بزاوية عرضية وأغلقها بالإيبوكسي.
3. تركيب المحرك: ادفع عمود المحرك عبر الفتحة المركزية للغطاء بحيث تستقر المكره داخل تجويف الغطاء. يجب أن يجلس جسم المحرك في الخارج. قم بإغلاق نقطة دخول عمود المحرك بمادة الإيبوكسي المقاومة للماء، مع الحرص على عدم وضع مادة لاصقة على العمود نفسه. اتركه حتى يجف تمامًا - ساعتين على الأقل للإيبوكسي، و30 دقيقة للغراء الساخن.
4. أضف المدخل: خذ غطاء الزجاجة الثاني وقم بحفر أو إذابة ثقب مركزي يبلغ قطره حوالي 8-10 مم. يتم تثبيت هذا الغطاء أو لصقه على الوجه المفتوح لغطاء الغطاء لإنشاء غرفة المضخة المغلقة. تصبح الفتحة المركزية في هذا الغطاء الثاني مدخل المياه - يمكنك إدخال ماصة قصيرة هنا إذا لزم الأمر للاتصال بالأنابيب.
5. ختم جميع المفاصل: ضع حبة من الإيبوكسي المقاوم للماء حول المفصل بين الغطاءين وحول جميع نقاط دخول القش. السماح للعلاج تماما قبل الاختبار بالماء.
6. اختبار المضخة: اغمر قشة الإدخال في الماء، وقم بتوصيل المحرك بحزمة البطارية، وتحقق من التدفق من المخرج. قم بتجهيز المضخة عن طريق غمر الوحدة بأكملها لفترة وجيزة إذا لم يبدأ التدفق على الفور.

الأداء المتوقع: عند 3 فولت، توقع تدفقًا متواضعًا يناسب النوافير المزخرفة الصغيرة. عند 5-6 فولت مع نفس المحرك، يزداد معدل التدفق بشكل ملحوظ ويتحسن الرفع العمودي إلى حوالي 40-60 سم.

البناء 2: كيفية صنع مضخة مياه صغيرة تمعجية

تعتبر المضخة التمعجية مثالية عندما تحتاج إلى جرعات دقيقة ومنخفضة الحجم - على سبيل المثال، وحدة تغذية نباتية آلية توفر 10 مل بالضبط من المحلول المغذي في وقت محدد. يتطلب هذا التصميم محركًا تروسًا (لعزم الدوران بدلاً من السرعة) ودوارًا دائريًا به بكرات تضغط أنبوب السيليكون حول الجزء الداخلي من الهيكل المنحني.

المواد المطلوبة

• 1 × محرك تروس بتيار مستمر (6 فولت - 12 فولت، 10 - 60 دورة في الدقيقة - دورة في الدقيقة أقل = جرعات أكثر دقة)
• أنبوب من السيليكون، قطر داخلي 4 مم (صالح للطعام في حالة ضخ السوائل للاستهلاك)
• القرص الدوار: إما مطبوع ثلاثي الأبعاد، أو مقطوع من الأكريليك السميك، أو مصنوع من الخشب الصلب
• 3 × محامل أسطوانية صغيرة أو براغي ذات رأس أملس كبكرات (مثبتة بزاوية 120 درجة على الدوار)
• السكن: مقطع قصير من الأنابيب البلاستيكية أو قناة منحنية مطبوعة ثلاثية الأبعاد
• مسامير وصواميل ولوحة قاعدة صغيرة

نظرة عامة على التجميع

1. بناء الدوار: قطع قرص دائري يبلغ قطره حوالي 30-40 ملم. حفر ثلاثة ثقوب متباعدة بشكل متساو (120 درجة) بالقرب من الحافة. قم بتركيب مسمار صغير أو محمل في كل ثقب - هذه هي بكراتك. يجب أن تبرز الأسطوانات قليلاً خارج حافة القرص.
2. إنشاء قناة الإسكان: يجب أن يعمل الأنبوب في مسار منحني حول 180-270 درجة تقريبًا من الدوار. تتمثل الطريقة البسيطة في قطع فتحة منحنية في قطعة من الخشب الرقائقي السميك أو الأكريليك التي تثبت الأنبوب مقابل مسار بكرة الدوار. يجب أن تكون الفجوة بين الحافة الخارجية للدوار (مع الأسطوانة) والجدار الداخلي للإسكان أقل بقليل من القطر الخارجي للأنبوب لضمان الضغط المناسب دون الإضرار بالأنبوب.
3. تركيب المحرك والدوار: ثبت المحرك على لوحة القاعدة واضغط أو ثبت القرص الدوار على عمود محرك التروس. يجب أن يدور الدوار بسلاسة دون أن يتذبذب العمود.
4. تثبيت الأنبوب: قم بتغذية أنبوب السيليكون في قناة المبيت بحيث يدور حول القسم المنحني ويخرج عند كلا الطرفين لوصلات المدخل والمخرج. يجب أن تقوم الأسطوانات بضغط الأنبوب أثناء دوران الدوار، مما يؤدي إلى حدوث الحركة التمعجية.
5. الاختبار والمعايرة: قم بتوصيل المحرك بالطاقة ووضع أنبوب الإدخال في الماء. قم بحساب عدد دورات المحرك اللازمة لتوصيل حجم معروف (على سبيل المثال، 10 مل في حاوية مقاسة) - يمنحك هذا رقم معايرة يمكنك استخدامه مع مؤقت أو دائرة عداد للحصول على جرعات دقيقة.

اختيار محرك التيار المستمر المناسب لمضخة المياه الصغيرة لديك

يعد اختيار المحرك هو القرار الأكثر أهمية في بناء المضخة الصغيرة التي تصنعها بنفسك. لا ينتج المحرك الخاطئ أي تدفق مفيد أو يحترق في غضون دقائق. استخدم هذا المرجع:

للبناء الأول، أ محرك بحجم 130 يعمل ببطاريتين × AA (3 فولت) هي نقطة البداية الموصى بها. إنه متسامح مع عدم توازن المكره، وسهل الحصول عليه، ورخيص بما فيه الكفاية بحيث لا يشكل استبداله بعد الاختبار مصدر قلق.

العزل المائي والختم: نقطة الفشل الأكثر شيوعًا

السبب الأكثر شيوعًا لفشل مضخات المياه الصغيرة التي تصنعها بنفسك هو عدم كفاية الختم حول نقطة دخول عمود المحرك. يؤدي تسرب الماء إلى المحرك على طول العمود إلى تدمير الفرش والملفات خلال دقائق من التشغيل. معالجة هذا بشكل صحيح من البداية:

• استخدم إيبوكسي مقاوم للماء مكون من جزأين (ليس غراء ساخن قياسي) حول فتحة عمود المحرك. يتحلل الغراء الساخن عند غمره وينكمش قليلاً عندما يبرد، مما يترك فجوات صغيرة. يوفر الإيبوكسي البحري أو إيبوكسي المعجون للسباك ختمًا متينًا مقاومًا للماء.
• أضف ختم العمود إن أمكن: توفر حلقة دائرية صغيرة مثبتة حول العمود قبل دخولها إلى الهيكل ختمًا ديناميكيًا يسمح بالدوران أثناء حجب الماء. تكلف الحلقات الدائرية ذات القطر 2 مم أقل من دولار واحد لحزمة مكونة من 10 قطع.
• النظر في وضع المحرك: في تصميم الطرد المركزي بغطاء الزجاجة، يكون المحرك خارج مسار تدفق المياه - فقط العمود يخترق الحجرة الرطبة. إن إبقاء جسم المحرك بالكامل فوق مستوى الماء أو خارجه يقلل بشكل كبير من متطلبات الختم.
• وقت العلاج مهم: تصل العديد من الإيبوكسيات إلى قوة التعامل في 5 دقائق ولكنها تحتاج 24 ساعة لعلاج كامل ضد الماء . يعد اختبار المضخة قبل معالجة الإيبوكسي بالكامل خطأً شائعًا ويمكن تجنبه.
• طلاء مطابق لحماية المحرك: إن تطبيق طبقة رقيقة من طلاء الرش المطابق (أو طلاء الأظافر الشفاف) على جسم المحرك يضيف طبقة من مقاومة الرطوبة دون التأثير على الأداء.

تطبيقات عملية لمضخة المياه الصغيرة التي تصنعها بنفسك

بمجرد تصنيعها واختبارها، تحتوي مضخة المياه الصغيرة التي تصنعها بنفسك على مجموعة واسعة من التطبيقات المفيدة عبر مشاريع الهواة والعملية:

• نافورة الماء الطاولة: تنتج مضخة الطرد المركزي الصغيرة التي تعمل بجهد 3V-5V التدفق المناسب لنافورة داخلية صغيرة مزخرفة. قم بإقرانه مع بنك طاقة USB لإعداد خالٍ من الكابلات.
• نظام سقي النباتات الآلي: يمكن لمضخة صغيرة تمعجية يتم التحكم فيها بواسطة Arduino أو Raspberry Pi توصيل كمية محددة من الماء إلى النباتات المنزلية وفقًا لجدول زمني - 10-50 مل لكل نبات يوميًا هو هدف نموذجي للنباتات الصغيرة والمتوسطة الحجم.
• التبريد السائل للكمبيوتر (تجريبي): يمكن لمضخة طرد مركزي ذات طاقة أعلى (محرك 12 فولت، 775 مع دافعة متوازنة) أن تقوم بتدوير سائل التبريد من خلال حلقة تبريد صغيرة مخصصة لوحدة المعالجة المركزية - على الرغم من أنه يجب مطابقة معدل التدفق وضغط الرأس بعناية مع الرادياتير والكتلة المستخدمة.
• تداول المغذيات المائية: مضخات صغيرة تعمل على محلول مغذي بدورة مؤقتة من خلال قنوات النمو. تسليم مضخة 2-3 لتر في الدقيقة يكفي لنظام NFT صغير (تقنية الفيلم المغذي) مكون من 4 إلى 6 نباتات.
• تأثيرات الماء النموذجية أو الديوراما: يتم إحياء الجداول المصغرة والشلالات والبرك في النماذج المصغرة أو تضاريس الألعاب باستخدام مضخة طرد مركزي صغيرة غاطسة تعمل من خلية عملة معدنية 3 فولت أو حزمة AA.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها الشائعة DIY مشاكل المضخة الصغيرة

تنقسم معظم مشكلات مضخة المياه الصغيرة المبنية حديثًا إلى واحدة من خمس فئات:

لا يوجد تدفق على الرغم من تشغيل المحرك

المضخة ليست معدة - الهواء محصور في الحجرة. اغمر المضخة بأكملها لفترة وجيزة، أو قم بسد المنفذ بإصبعك أثناء تشغيل المحرك لزيادة الضغط، ثم حرره. تأكد أيضًا من أن المكره يدور في الاتجاه الصحيح بالنسبة لزاوية الشفرة؛ يؤدي عكس قطبية المحرك إلى تبديل اتجاه التدفق.

تدفق ضعيف أو متقطع

عادةً ما يكون السبب هو أن المكره صغير جدًا أو غير متوازن أو سيئ الشكل. يجب أن تقوم الشفرات بتنظيف جدران السكن بما لا يزيد عن 0.5-1 ملم لتوليد الضغط بكفاءة. تؤدي الفجوة الكبيرة بين المكره والمبيت إلى فقدان معظم عملية الضخ.

ارتفاع درجة حرارة المحرك

المحرك متوقف أو مثقل. تأكد من أن المكره يدور بحرية باليد عند فصله عن الطاقة - أي ربط يعني أن ختم العمود أو الغلاف يلامس المكره. تحقق أيضًا من أن جهد الإمداد لا يتجاوز الحد الأقصى المقدر للمحرك.

تسرب المياه حول عمود المحرك

فشل ختم الايبوكسي أو لم يكن كافيا. قم بتصريف المضخة وتجفيفها، وإزالة المادة المانعة للتسرب القديمة بسكين حرفية، ثم إعادة وضع إيبوكسي جديد مقاوم للماء مكون من جزأين. اسمح بالعلاج الكامل لمدة 24 ساعة قبل إعادة الاختبار.

تعمل المضخة في البداية ثم تتوقف

السبب الأكثر ترجيحًا هو استنفاد البطارية - حيث تسحب محركات التيار المستمر الصغيرة تيارًا أكبر تحت الحمل مما يتوقعه معظم الناس. عادةً ما يتم سحب محرك بحجم 130 عند 3 فولت تحت حمل المضخة 200-400 مللي أمبير . ستعمل بطاريات AA القياسية على تشغيل هذا لمدة 2-5 ساعات؛ للتشغيل لفترة أطول، قم بالتبديل إلى مصدر طاقة USB أو حزمة بطارية Li-ion.