口袋里的咖啡机手工电子DIY教程
来源：奇趣手工馆 7.97K
1 工具和材料1.1 零件清单○ 2个 1英寸盖子○ 4个 1/2英寸盖子○ 1根 1/2英寸管子（长度3英寸）○ 3个 1/2英寸连接器（其中2个会被砸扁，当作铜块用）○ 1个 1英寸连接器○ 1个 1至1/2英寸的减径管（可以和1英寸的管子配合），用于酿造口○ 1个 1至1/2英寸的减径管（可以和大于1英寸的管子配合），用于沸腾壶○ 1个 1/4英寸的铜管（大约4英寸长） 1.2 螺钉螺母酿造口需要：○ 1个 6-32的3英寸螺钉○ 1个 6-32的带翼螺母孔需要：○ 1个 小螺母和螺钉○ 螺钉长度不超过1/2英寸，螺母宽度约为3/8英寸加热炉需要：○ 1个 小螺母和螺钉○ 螺钉直径必须小于铜管的1/4英寸，长度大约为1/2英寸。 1.3 塑料零件○ 2个 1英寸的橡皮垫圈○ 2个 小橡皮垫圈，用于一些阀门。（用于孔和酿造口的带翼螺母）○ 1个 注射器○ 1块 小的废弃木板（用于制作夹具） 1.4 工具列表● 1台电钻● 1把弓锯● 1支烙铁● 1张150号颗粒的砂纸● 1副钢丝钳● 1把钳子● 1根榔头 1.5 钻头● 1/4英寸● 1/8英寸● 1/16英寸 2 设计目标设计目标就是任何产品设计时要考虑的最重要的几个方面，它们决定了限制有多大。目标越明确，设计上的限制就越大，我们就要发挥更大的创意，才能实现它们。在本项目中，我有如下目标。1——产品必须能够放进牛仔裤口袋里。2——产品必须用常见、便宜而且容易获取的材料制作，可以在任何家庭制作商店或者街角的五金店里买到。3——产品必须用简单的工具完成，大部分制作爱好者都应该有这样的工具，或者可以轻松地借到或便宜地买到。4——产品必须是自给自足的。5——预算不能太高。这五个简单的目标的确让我的设计有了方向，来制作这样一个咖啡机，其中还用到了些不寻常的方法。 3 研究和改进首先，什么是意式浓缩咖啡呢？维基百科的解释是：浓缩咖啡（Espresso）或意式浓缩咖啡，是一种口感强烈的咖啡类型，方法是以极热但非沸腾的热水，借由高压冲过研磨成很细的咖啡粉末来冲出咖啡。那么，让我们再写出几条设计目标吧：需要多少水和咖啡？维基百科再次作出解答：可以有单份、双份，或三份的量，分别大致对应于1、2，和3盎司（美国液体计量单位）（大约30、60或90毫升）的标准（normale）“份”（shot），并使用成比例的磨碎咖啡豆，大约7～8、14～16，和21～24克；并使用对应尺寸的滤袋。需要多大压力？维基百科说，提纯浓缩咖啡的过程并没有通用的标准，不过还是有些众所周知的说法，试着将磨碎咖啡豆的数量和类型、水的温度和压力，以及提纯率做硬性规定在网络上大致搜索一下，就知道最大压力为9个大气压（bar），但是就算压力没这么大，做出来的咖啡也依然可以称为“意式浓缩”。我找了个量杯和天平，量出了1、2和3份所需的水和咖啡豆，根据设计目标1，这台咖啡机只能制作1份，因为机器变大的话就塞不进口袋里了。既然我知道了咖啡机的尺寸，就可以开始研究如何完成了。我用股沟搜索“口袋大小咖啡机”，只找到了两条结果：“Handpresso”和“Mypressi Twist”。Handpresso利用了类似于自行车打气筒的原理，获取所需的压力，而Twist使用了蓄气筒，得到9个大气压的压力。但是这两个都有一个共同点：都需要“添加热水”。这就是说，必须有外部热源，让水达到“接近沸点”，维基百科上就是这样说的。但是，目标4规定了我们的咖啡机必须是自给自足的，所以我做的这台小机器就和他们不是一种类型的了。这就产生了一个问题……我要如何利用这自给自足的机器，将水加热到所需的温度呢？唯一可靠的选择就是找某种炉。在网上大量搜索之后，我将选择缩小到了酒精炉。现在，我要讲讲我自己了：我其实很笨拙，所以一想到酒精炉这个剧烈燃烧的东西，我还是有点怕怕的。于是我想到了设计目标6：必须安全。这个目标结果就成了最难做到的一个。咖啡机由三部分组成：酿造口、沸腾壶，以及加热炉。那么，我们就来考虑制作上的具体设计方案吧！ 4 沸腾壶设计方案：既然设计目标2规定了零件必须能从附近的家庭制作商店或者五金店里买到，那我就决定到Home Depot去逛一圈。我知道，我需要的是铜质管件，因为这玩意儿不仅便宜，而且铜这种材料比较软，容易焊接。当我来到店里的时候，我就逮到什么看什么，研究如何将眼前的东西利用起来，反正我要的就是个类似于火山壶（Kelly Kettle）的东西。我只购买了沸腾壶的零件，因为这一部分将决定整个机器的尺寸和形状，所以我可以从中判断它能否放进口袋里。我将1英寸大小的零件定为最大尺寸件，原因很简单，我的口袋里最多就能放下直径这么大的管子。 4.1 制作材料的选择有些制作爱好者给我留言，提到了他们在制作中可能碰到的2个问题：1)焊料中的铅2)铜和食品之间的问题。第一个问题很好解决：用无铅焊料就行了。第二个问题么，就没这么简单了……主要顾虑的地方在于，食品中的酸会腐蚀铜，而产生的盐类会损害健康。这可不是个小问题，于是我就咨询了一位医生（其实是我家人的朋友），请她看看这篇教程，给出医学上的看法。她说，总的来说，没什么可担心的，因为：a铜是无毒的，我们的膳食中本就需要这一元素。再说了，还有人患有缺乏铜元素的毛病呢。b有些铜合金其实是有抵抗微生物的能力的，所以有的医院的房门把手就是铜质的。c不用多说，身体内铜过量肯定是有害的。d酿造的时间很短，所以发生腐蚀的可能性也不大。e如果真的发生了腐蚀，那么也很可能被咖啡渣带走。f在酿造口上镀锡就能避免发生任何铜腐蚀了。 4.2 制作，第一部分既然我拍的照片有的时候不是很清楚，而且设计图至少要花6页说明才能解释清楚，所以我就画了这台咖啡机的半剖图，并标注了所有的零件尺寸和孔的大小。1.钻出1至1/2英寸减径管上的4个孔2.难看地将1/2英寸管焊接在1至1/2英寸的减径管上至于为什么“难看”嘛……设计目标3规定了，只能使用简单、便宜的工具。于是我觉得喷灯可能就太贵了，不是每个人都有的，而且如果我用的话，没准就把我自己给点着了。而且，如果我们的年轻读者们想要将它做成圣诞礼物送人的话，那我就一定要找到别的方法，安全地进行焊接。我能够想到的唯一便宜的工具就是烙铁了。不过，天下毕竟还是没有免费午餐的。用烙铁的话，不仅缓慢，而且完成后的样子也不好看。我必须将焊接的部位打磨一遍，让它们好看一些，不过，为了能够满足设计目标，这也是没有办法的事情。于是，我就决定将这种方法称为“难看焊接”。"注意：必须使用无铅焊料。" 4.3 制作沸腾壶，第二部分设计方案：我必须将管子砸平，才能让它塞进沸腾炉里。管子底部的凹槽只是为了避免制作过程中管子被卡住而已。 1.找出1/4英寸管，在一头切割出一道V字形凹槽。 2.沿着凹槽，弯折成90度。 3.难看地焊接接合部位。 4.用榔头将管子长的一边砸平。 5.在砸平的管子一头，切割出一道小凹槽。 4.4 制作沸腾壶，第三部分 1.像照片中那样，看看所有的零件是否能很好地配合起来。2.将所有的东西都焊接起来（别忘了和水管平行的螺母） 5 酒精炉设计方案：完成了沸腾壶之后，我就可以算出加热炉的尺寸了。这将决定这次制作的成败。我发现在两种小型酒精炉的设计方案中，密封的比较安全。不过，只要你把它打翻了，一样会酿成火灾的。而且，燃料的使用量也是一个问题。我能想出来的设计方案中，都必须先在里面装满燃料，然后一直烧完。我按照这一制作理念，做出了1号原型机。它的确很小，但才烧了20秒钟就把燃料用完了，还差点烧到我。这时我就知道了，必须往炉子里加入更多的燃料，但是这就意味着炉子会变大，这就违背了设计目标1了。那么，我的加热炉就必须从外部获取燃料。在线搜索之后，我只找到了一种便宜的加热炉（），虽然我看到了许多漂亮的炉子，但毫无疑问，它们全都无法满足设计目标2、3和6。我别无选择，只能自己设计一种新的小型、外部燃料、本质上安全的酒精炉。我花了一个月才设计完，期间进行了大量的研究和改进，最后，13号原型机成功了，真是太幸运了！！！在充满酒精后，它持续燃烧了18分钟36秒。我其实有想过，在可控的环境下，故意将装满燃料的酒精炉打翻，制造出一场“火灾意外”。结果我还真碰上了，都是笨手笨脚惹的祸：在第二次烧这炉子的时候，在点了大概1分钟以后，我一不小心用手将它碰倒了。由于我用了一层胶带来充当安全帽，以及控制空气流动，这些酒精全都洒在了桌上和我身上。在碰翻之后，炉子立刻就关掉了，所以打翻的燃料并没有被点着。这一设计方案成功了！最后的设计方案非常简单明了，堪称优秀。但这条漫长的研究之路你永远不会懂……加热炉有三个主要部分：1.燃料仓，带有流量控制2.蒸发器3.扩散器和热交换器。加热炉的原理是，每次只气化出燃烧所需量的燃料。这样做有两个好处：可以采用外部燃料源，而且既然火焰只能燃烧少量气体，那么只要燃料源发生任何易变，都会立刻将炉子关闭（符合设计目标6）.我设计了许多种不同类型的流量控制方法（一种使用的是打火机的阀门），不过最后，我选择了一种简单的方法。在手动注射器的顶部贴上一点胶带，开一个针眼大小的孔，让它每秒射出一滴炉子所需的燃料。这种方法不仅简单，成本也低（虽然Home Depot里没有卖，但你可以在任何一家药店里买到）。流速非常小，而燃料仓只需要在顶部开一个小孔充当阀门，就可以将气压平衡下来，让流动持续下去了。而且在安全方面，这也是很不错的，因为这个孔非常小，就算你把燃料仓斜过来，也不会漏出燃料。如果你想（我知道有人会的）的话，也可以简单地将炉子的尺寸等比例放大，充当野营炉（我将来可能会写一篇这样的教程）。 5.1 酒精炉，制作第一部分1.根据设计图，在所有零件上切割并钻孔。 2.用一块废弃木板，钻一个1/4英寸的孔，深度1/2英寸（锯削时的夹具）。3.将1/4英寸的管置于夹具中，切割出4道凹槽（正面反面，一侧两道）4.将燃料罐和注射剂支架组装并难看地焊接起来5.将燃料罐放入沸腾壶中，然后将炉子底部难看地焊接起来。6.难看地焊接炉子顶部7.将蒸汽管安装到位后，将扩散管插入顶部，用螺钉固定8.如果有需要的话，可以将炉子底部的螺钉和螺母打磨一下。 5.2 酒精炉，制作第二部分1.耐心地打磨注射器针头，直到长度刚刚好。不要用钳子剪，那会把末端给封死的。2.将注射器插入支架中，配合应该很紧密。3.盖上顶部的帽。 6 酿造口设计方案。我把7克咖啡放成一堆，测量了一下它们的体积。然后就开始寻找可以制作酿造口的零件了。既然沸腾壶非常小，那么我就决定使用一个1至1/2英寸的减径管，充当酿造口的主体，这样的话，我就能在它和沸腾壶下面放上咖啡杯了。我之所以这么做，原因就是机器的尺寸必须很小。如果我不能把咖啡杯放在这里，那么就要把咖啡机举起来，放在高于杯子的地方，那样的话就必然要增加组件了，这就违背了设计目标4，有可能还违背了目标1。幸运的是，一切都按计划进行。最后需要克服的一个问题就是，要设计出如何制作咖啡机的金属过滤器。既然用手钻在金属上打小孔太过困难了，而且很可能会把钻头弄坏（太小的钻头会违背设计目标3的），我就不得不想出一种更简单的方法。经过了一些实验，我终于确定了方案。“注意：有些人表示，对于铜和食品之间的腐蚀情况无法蛋定。既然酿造口是这台机器中唯一一个与食物接触的地方，那么你可以考虑一下：A）调整酿造口和过滤器的内部B）用不同类型的金属制作酿造口和过滤器 ” 6.1 酿造口，制作第一部分1.根据设计图，在所有零件上切割并钻孔。2.用弓锯将一个连接器切开，并压平成铜板。3.用榔头敲打铜板，将厚度压至针孔大小。4.将其尺寸切割成1英寸盖子内侧的大小。5.将另一个园铜板切割成1/2英寸盖子外侧的大小 6.2 酿造口，制作第二部分1.用榔头和钉子，垫好一块废弃木板，在铜圆盘上打出些“涟漪” 2.重复第一步，将涟漪布满盘面。 3.用砂纸，将这些涟漪全都打磨掉。 4.如果还有哪个涟漪没有打出孔的话，就重复一次。 6.3 酿造口，制作第三部分1.将小型铜质过滤器焊接在1至1/2英寸减径管上。2.将1/2英寸盖子焊接在1至1/2英寸减径管上。3.将沸腾壶中伸出来的水管切割成与1英寸盖子平齐。4.焊接起来。 5.用1英寸的软管垫圈切割出1/4英寸的部件。 6.将酿造口的顶部安装好。7.装入1英寸的铜质过滤器。8.装入1英寸的软管垫圈，将过滤器固定住。6.4 酿造口，制作第四部分1.将两层铜质过滤器安装好之后（为了对齐。），钻一个1/8英寸的通孔2.用6-32的3英寸螺钉和带翼螺母，将酿造口组装起来。设计方案：如何将酿造口和沸腾壶体组装起来，并且避免在之后由于水压的变化而发生振动，这又是一个问题。
我尝试过用一对铜质软管连接器来制作酿造口。但问题在于它们太大了，结果酿造口和沸腾壶一样长，而且要想将它们用螺钉牢牢固定住也太难了，因为零件之间的空隙太小了。后来，我就* 想到了利用简单的螺钉和带翼螺母来将它们固定住。这种方法相比第一种而言，制作方便、使用也方便，成本也很低。
7 使用与调校完成后，你就要把所有的东西都洗干净，利用焊接上去的螺母留出的孔，将咖啡机装满水。然后配合一个小型垫圈（我用的是热水龙头里的那种），将螺钉拧入螺母。 在燃料仓中装入究竟，用力盖上1/2英寸的盖子。等待15秒，让酒精充满炉子。拿住酿造口的部位，将咖啡机提起来。用打火机加热炉子的底部，直到它开始燃烧（大约需要10秒钟。）将咖啡机放在平整的桌面上，等杯子里盛了半杯水（1盎司）——大约需要3分钟。等机器冷却下来后，重复这一过程，不过这一次，要把咖啡放进酿造口中哦。享受美味的咖啡吧！！
