Kleurstof Ontmengen

In deze handleiding zal beschreven worden hoe je een opstelling kunt maken die het doet lijken alsof er kleurstof wordt gemengd en vervolgens ontmengd. Normaal is dit onmogelijk door het ontstaan van turbulente stromen . Echter wanneer er zorgvuldig gemengd wordt in een viscose vloeistof kan er worden voorkomen dat er turbulentie ontstaat. Dit heeft als gevolg dat wanneer we het mengproces omdraaien de kleurstof weer ontmengd.

1. 2 Glazen cilinders. De ene cilinder moet in de andere passen en ongeveer een 2cm kleinere diameter hebben. Ook Moet de binnenste cilinder enkele centimeters hoger zijn en een vlakke rand hebben. Onze cilinders zijn weergeven in de afbeelding.
2. Vloeistof met hoge viscositeit, vloeibare zeep, maisstroop of glucose stroop of iets dergelijks zijn hier prima voor.
3. kleurstof, die van Dr Oetker uit het bakschap is prima.
4. Perspex plaat
5. Multiplex plaat of een andere houten plaat van enkele mm's dik
6. Stappenmotor, wij gebruiken de 28BYJ-48
7. Houtlijm
8. 2 flinke houtschroeven
9. Lijm die zowel aan glas als kunststof hecht
10. Arduino
11. enkele jumperkabeltjes
12. ULN2003 Stepper Driver
13. Doseerspuiten, bij voorkeur met naald, anders kan er ook een rietje worden gebruikt.

14. Tandwielen, eentje moet passen op de stappenmotor en de andere mag niet groter zijn dan de diameter van binnencilinder. Wij zullen deze 3D-printen in stap 3.

Deze houten constructie zal dienen om de binnenste cilinder te stabiliseren en om alles aan te monteren. Wij gebruiken hiervoor een lasercutter omdat deze perfecte cirkels kan maken. Probeer indien het met een zaag gebeurt het zo rond mogelijk te krijgen.

Meet zowel de de binnendiameter van de buitenste cilinder als de buitendiameter van de binnenste cilinder. Zaag dan uit het multiplex een ring met deze afmetingen die net zonder te klemmen tussen de cilinders past. Zaag vervolgens uit een plaat een gat ter grootte van het gat in de ring. Lijm dan beide aan elkaar. Als de ring niet diep genoeg komt om de binnencilinder te ondersteunen kun je hier ook meerdere van op elkaar plakken.

Voor het ontwerpen van de tandwielen valt het aan te raden een gear ratio van minimaal 1:2. De site GearGenerator kan erg makkelijk zijn voor het ontwerpen. Voor deze tandwielen is een pressure angle van 25 graden ideaal. Maak twee tandwielen aan en geef de kleine minimaal 9 tanden. Zorg vervolgens dat de grote minimaal 18 tanden heeft en dat de diameter 1,5 cm kleiner is dan de diameter van je binnen cilinder. Wanneer je set volstaat kun je deze downloaden als SVG set.

Open deze in Inkscape en verwijder alles behalve de buitenrand van de tandwielen. Sla het vervolgens op als een "optimized SVG". Open vervolgens dat bestond in AutoCad of Tinkercad. Tinkercad is het makkelijkst omdat dit online kan en volstaat voor dit project. Stel de hoogte in die je tandwielen moeten krijgen (1cm is prima) en schaal ze eventueel naar de juiste formaten. Het gas voor de as van de motor kun je 'stelen' uit andere designs voor deze motor. Verwijder alles wat je niet nodig hebt van het tandwiel en voeg dit samen met het gewenste tandwiel.

Download vervolgens het bestand als .stl bestand en open deze in de software van je 3D-printer. Zorg ervoor dat je print met nylon of PLA. Een andere optie is om het te sturen naar een bedrijf dat voor je 3D-print.

Meer informatie over het 3D-printen van tandwielen kun je hier vinden.

Na het 3D-printen moet je waarschijnlijk de tandjes van je tandwielen iets afwerken met een scherp mesje. Doe dit voorzichtig maar wel grondig. Vervolgens kun je het kleine tandwiel gewoon op de as duwen. Belangrijk is om minimaal één gat in het grote tandwiel te boren om water in de cilinder te kunnen doen later.

Voor het grote tandwiel zul je eerst de rand van het glas een beetje moeten opschuren met fijn schuurpapier. Volg voor het verbinden de instructies op de lijm en het dan goed laten uitharden.

Omdat de binnencilinder mogelijk wat moeilijk draait over de bodem kan het nodig zijn een perspex plaat onderin te leggen. Zaag hiervoor weer een ring met een gat waar de binnencilinder net in past en een buiten rand ter grote van buitencilinder (mogelijk is de cilinder wand niet recht en wijkt dit af van de bovenmaat!). Zaag vervolgens ook een cirkel met dezelfde diameter als de buitendiameter van de ring. Lijm deze aan elkaar met geschikte lijm, waarschijnlijk is de lijm die het glas en het tandwiel verbond hier ook voor geschikt.

Belangrijk bij het bevestigen van de motor is er op te letten dat de tandwielen goed tegen elkaar komen. Het hoogte verschil tussen de tandwielen kan worden opgelost door een stukje hout te plaatsen onder de motor. Boor vervolgens voor het blokje en schroef de motor er aan vast met de houtschroeven, maar schroef maar tot de rond van het blokje hout. Zorg ervoor dat de tandwielen in deze positie goed contact maken en dat het blokje niet de binnencilinder hindert.

Boor vervolgens ook voor in de houtconstructie en schroef de schroeven hier vervolgens in. Er kan voor worden gekozen ook houtlijm tussen het blokje en de houtconstructie te doen alvorens deze vast te schroeven.

Het verbinden van de motor met de arduino kan verschillen per motor maar komt bij neer op het volgende. Verbind de motor met de juiste aansluiting op ULN2003. Verbind vervolgens de +- van de ULN2003 met de 5V en GND op de arduino. Verbind vervolgens de ULN2003 met poorten 8, 9, 10 en 11 op de arduino.

De code die geschikt is om onze stappenmotor te laten draaien kan hier worden gevonden. Ook wordt hier uitgelegd hoe je het script kunt aanpassen voor jouw wensen. Belangrijk is wel om te weten dat Arduinos het script blijven uitvoeren en dus de motor zullen laten draaien tot de verbinding wordt verbroken.

Als je een andere motor gebruikt kun je gewoon googlen naar code die ervoor geschikt is en hoe je deze moet aansluiten.

Bij het werkelijk uitvoeren van de demo is het belangrijk om op enkele dingen te letten:

• Vul de binnenste cilinder met water tot het niveau van de viscose vloeistof. Dit omdat zonder water de binnenste cilinder omhoog komt drijven en omdat als je hem lager vult je een lelijke brekingslijn zult zien.
• Meng de kleurstof met een beetje van de viscose vloeistof in een los bekertje en zuig dit op met een doseerspuit. Probeer vervolgens mogelijke luchtbellen er uit te tikken.
• Bij het inspuiten van de kleurstof tussen de cilinders is het belangrijk deze vooral in het midden aan te brengen omdat het bij de rand meer verstrooid.