Зачем я сделал перистальтический насос своими руками
На лабораторной установке водоподготовки нужно было дозировать три реагента по 1–13 мл/мин и задавать дозу в мг/л. Готовый лабораторный перистальтический дозатор стоит около 24 000 ₽ за канал, на три канала — 72 000 ₽. Доступные дозаторы — аквариумные и бытовые — работают по таймеру: включаются по расписанию, быстро выдают порцию и стоят. Подавать раствор непрерывно с заданной скоростью от 0,5 до 30 мл/мин они не умеют. Открытые проекты с Thingiverse не заработали без переделок.
Поэтому насос я спроектировал сам. Головка и корпус печатаются на 3D-принтере, мотор и электроника покупаются на Ozon. Комплектующие на один насос стоят около 5 100 ₽.
Три насоса работают на установке: дозируют коагулянт и флокулянт. Расход проверяю мерным цилиндром, он совпадает с заданным.
Где пригодится насос-дозатор
Насос подаёт точный объём жидкости по расписанию или по дозе. Раствор касается только трубки — под каждую жидкость подбирается своя.
Лаборатории
Дозирование реагентов на пилотных и стендовых установках, пробоподготовка, подача раствора с постоянной скоростью. Доза задаётся в мг/л.
Аквариумы
Удобрения для растений, кальций, KH и магний для морского аквариума. Режим расписания — «в 9:00 выдать 5 мл» — выйдет в ближайшем обновлении прошивки, бесплатно для всех покупателей.
Бассейны
Корректор pH, коагулянт, хлорсодержащие средства. Для гипохлорита — трубка PharMed BPT.
Напитки
Сиропы, ароматизаторы, добавки при домашнем пивоварении и приготовлении напитков. С пищевой силиконовой трубкой.
Как насос работает
3 минуты 25 секунд. Нажмите на главу, чтобы перейти к ней.
Как устроен перистальтический насос на 3D-принтере
Внутри головки ротор с тремя роликами. Ролики пережимают силиконовую трубку и гонят раствор вперёд. Раствор касается только трубки: головку и мотор не нужно промывать, а под агрессивный реагент достаточно сменить трубку.
- Поз. 1Крышка. Держится на 4 винтах M3. Снимается за минуту, когда нужно заменить трубку.
- Поз. 2Ротор. Три ролика, каждый на двух подшипниках 623. Ролики катятся по трубке и не протирают её.
- Поз. 3Вкладыш-калибр. Дуга охвата 180°. Трубка всегда пережата хотя бы одним роликом, поэтому раствор не течёт обратно.
- Поз. 4Корпус головки. Садится прямо на фланец мотора.
- Поз. 5Мотор NEMA17. Драйвер TMC2209 работает в режиме StealthChop — без гула шагов.
Пережим трубки настраивается вкладышем
Трубки разных партий отличаются по мягкости. Поэтому пережим задаёт сменный вкладыш. В наборе их десять, от G1.0 до G1.9. Номер виден по насечкам на торце.
Электроника: ESP32, TMC2209 и NEMA17
Насосом управляет плата ESP32 с Wi-Fi: крутит мотор через драйвер TMC2209 и раздаёт приложение. Питание — адаптер 12 В. Всё помещается в печатный корпус 118×88×99 мм. Платы крепятся на заднюю крышку, поэтому электронику удобно собирать на столе и потом вставлять в корпус целиком.
Управление с телефона
Каждый насос раздаёт свою Wi-Fi-сеть. Подключаетесь телефоном — приложение открывается само, устанавливать ничего не надо. Насос можно подключить и к сети лаборатории.
Доза в мг/л
Вводите дозу, расход линии и концентрацию раствора. Насос считает мл/мин.
Подсказки
Если подача меньше 0,5 мл/мин, приложение предложит развести раствор, чтобы дозирование шло ровно.
Калибровка
Опускаете трубку в мерный цилиндр, вводите объём. Насос пересчитывает коэффициент.
Что ещё умеет приложение
- Считает поданный объём.
- Считает наработку трубки — видно, когда её менять.
- Прокачивает линию за 30 секунд.
- Выдаёт разовую дозу заданного объёма.
- Включает реверс.
- Отдаёт данные по HTTP в JSON — насос можно подключить к автоматике.
- Обновляет прошивку по Wi-Fi.
- В ближайшем обновлении: дозирование по расписанию — выдать заданный объём в заданное время, например 5 мл в 9:00 каждый день. Придёт бесплатно, по Wi-Fi.
Скоба и заборник: трубка на своём месте
Насос дозирует точно, пока трубка лежит правильно: на выходе не выскакивает из ёмкости и не заламывается на кромке, а на входе не всплывает в канистре и не хватает воздух. Для этого сделаны две печатные детали. Обе входят в документацию.
Скоба на стенку ёмкости
Скоба-кольцо надевается на кромку стенки — аквариума, флокулятора, бака — до упора и держится без клея и винтов. Трубка защёлкивается в канавку: щель 3,2 мм уже трубки 4 мм, поэтому трубка не выпадает. Внутри скобы трубка идёт дугой R10, так что не заламывается на кромке. Конец трубки опускается под воду — нет капель и корки на кончике.
Заборник для канистры
Заборник бросаете в канистру или бочку — он ложится на дно и не всплывает: внутри три нержавеющие гайки M10. Раствор заходит через 24 щели-фильтра на высоте 33 мм от дна, поэтому осадок со дна не подсасывается. Трубка надевается на штуцер, стяжка не нужна. Для промывки заборник разбирается поворотом на 60°, без ключей.
Сборка заборника — 4 шага, без инструмента
Как собрать насос-дозатор своими руками
Детали печатаются из PETG на обычном принтере с соплом 0,4 мм. Головка — около 47 г пластика, корпус — ещё около 150 г. Провода идут с готовыми разъёмами, паять почти ничего не нужно.
Сборка головки — 9 шагов
Инструкция разбита на 9 шагов с картинками. Нажмите на шаг, чтобы открыть крупно.
Технические характеристики насоса-дозатора
В столбце «Статус» видно, что проверено на установке, а что пока по расчёту.
| Параметр | Значение | Статус |
|---|---|---|
| Подача | 0,5–30 мл/мин | 3,3–13,3 на установке |
| Точность после калибровки | ±5 % | проверка по 5 точкам |
| Трубка | силикон 2×4 мм; для окислителей — PharMed BPT 2×4 | работает |
| Контакт с жидкостью | только трубка | |
| Ротор | 3 ролика на подшипниках 623, охват 180°, реверс | |
| Давление на выходе | до 1 бар | расчёт |
| Самовсасывание | с глубины 0,5 м | испытание |
| Мотор / драйвер | NEMA17 17HS4401 / TMC2209 | |
| Контроллер | ESP32-WROOM-32, Wi-Fi | |
| Питание | 12 В, адаптер 2 А, до 10 Вт | |
| Корпус | 118 × 88 × 99 мм, PETG | |
| Температура раствора | до 40 °C |
Что уже проверено
- проект
Готовы модель головки, прошивка и приложение.
- сборка
Собран первый насос.
- доработка
Добавлены плотные вкладыши G1.0–G1.4 под мягкую трубку.
- установка
Три насоса поставлены на лабораторную установку.
- сейчас
Насосы дозируют коагулянт и флокулянт. Расход подтверждён мерным цилиндром.
- дальше
Суточный прогон, точность по 5 точкам, самовсасывание, нагрев мотора. Результаты выложу на эту страницу.
Испытания на лабораторной установке
Три насоса дозируют реагенты на лабораторной установке водоподготовки. Наработка — более 100 часов на каждом дозаторе. Растворы подаются из мерных стаканов, расход проверяется мерным цилиндром.
| Реагент | Рабочий раствор | Подача, мл/мин | Доза в воде |
|---|---|---|---|
| Коагулянт — технический сульфат алюминия | 12,5 г/л | 5–7,5 | 20–30 мг/л по Al₂O₃ |
| Флокулянт | 0,015–0,05 г/л | 3,3–13,3 | 0,1–1,0 мг/л |
Расход воды через установку — 30 л/ч. Дозы меняются два раза в день, насос переходит на новую уставку сразу, без остановки.
Купить: документация, набор или готовый насос
Варианты отличаются тем, сколько работы вы делаете сами.
Документация
- Модели STL и готовые проекты печати для Bambu Lab и QIDI
- Вкладыши G1.0–G1.9, скоба на стенку ёмкости и заборник для канистры
- Прошивка ESP32 с приложением и инструкция по заливке
- Перечень комплектующих со ссылками
- Инструкция по сборке, схема проводки, калибровка
- Обновления и ответы на вопросы в Telegram
Набор для сборки
- Напечатанные головка, вкладыши и корпус
- Мотор, драйвер, подшипники, крепёж, блок питания
- Контроллер прошит и проверен с мотором
- Трубка 2×4 с запасом на замену
- Инструкция по сборке и калибровке
Собранный насос
- Насос собран и настроен
- Откалиброван на воде, прогнан перед отправкой
- Запасная трубка
- Инструкция по калибровке под ваш раствор
Для компаний и ИП: выставляю счёт и передаю закрывающие документы — УПД. Работаю на УСН, без НДС. Для счёта пришлите реквизиты в Telegram или на почту.
Во что обойдутся комплектующие, если собирать самому
Ориентир на один насос по ценам Ozon. Точные ссылки — в документации.
| Позиция | Кол-во | ≈ ₽ |
|---|---|---|
| Мотор NEMA17 17HS4401 | 1 | 800 |
| Драйвер TMC2209 | 1 | 1 400 |
| Плата-адаптер драйвера | 1 | 400 |
| ESP32 с платой расширения | 1 | 630 |
| Блок питания 12 В 2 А, гнездо, штекер | 1 | 660 |
| Подшипник 623 | 6 | 400 |
| Винты, гайки, термовставки, ножки | — | 300 |
| Светодиод, провода с разъёмами | — | 110 |
| Трубка силиконовая 2×4 | 0,4 м | 60 |
| PETG | ≈200 г | 300 |
| Итого | ≈ 5 100 |
Вопросы
Какой нужен принтер?
Любой FDM-принтер с соплом 0,4 мм и столом от 180×180 мм. Пластик — PETG. Для Bambu Lab и QIDI в документации есть готовые проекты печати, для остальных — STL и настройки.
Сколько каналов у насоса?
Один. Каждый насос — отдельное устройство со своим Wi-Fi. Нужно три реагента — ставите три насоса. Документация покупается один раз.
Какие растворы можно дозировать?
С раствором контактирует только трубка. Силиконовая подходит для водных растворов коагулянтов, флокулянтов, солей, разбавленных кислот и щелочей. Для гипохлорита и других окислителей нужна трубка PharMed BPT того же размера.
Нужно ли уметь паять и программировать?
Нет. В наборе контроллер уже прошит, провода идут с разъёмами. Если покупаете документацию, прошивку заливаете готовым файлом по инструкции.
Можно ли собрать на Arduino?
Прошивка написана на Arduino-фреймворке для ESP32 и собирается в PlatformIO. Обычная Arduino Uno или Nano не подойдёт: у неё нет Wi-Fi, а приложение работает через него.
Как получить документацию?
Напишите в Telegram или на почту. После оплаты пришлю ссылку на архив и добавлю в чат, где выходят обновления.
Сколько ждать набор или готовый насос?
Срок изготовления скажу при заказе: он зависит от того, сколько деталей есть на складе.
Сергей Киреев — инженер-технолог по водоподготовке, ВАКО ИНЖИНИРИНГ. Проектирую установки очистки воды и собираю к ним лабораторные стенды.