Intelligentes UV-C & Wärme-Desinfektionsgerät für Gesichtsmasken – Arduino-gesteuert

Komponenten und Zubehör

Seeed Grove Infrarot-Temperatursensor	×	1
Arduino UNO	×	1
Seeed Base Shield V2	×	1
Seeed Grove Lichtsensor (P) v1.1	×	1
Adafruit Quad Alphanumerisches Display 0,54″ (I²C Backpack)	×	1
Seeed 12 mm Domed Push Button	×	1
Piezo-Summer	×	1
Netzteil 12 VDC / 1,2 A (Hutschiene)	×	1

Projektbeschreibung

Gesichtsmasken-Desinfektionsgerät

UV-C / Wärme, Arduino-gesteuert, für Coronavirus (SARS-CoV-2)

Open Source unter CC BY-NC-SA. Ursprüngliche Veröffentlichung: needlab.org.

Haftungsausschluss: Fällt unter „Good Samaritan Law“. Keine Labortests für SARS-CoV-2 mit diesem Gerät. Nutzung auf eigene Verantwortung.

Einführung

FFP1/FFP2-Masken sind bei Pandemien unverzichtbar, aber als Einwegprodukt gedacht. Bei Knappheit ist Wiederverwendung nötig → Desinfektion erforderlich. Krankenhäuser nutzen UVGI (UV-C) und/oder Trockenwärme. Dieses Projekt bietet ein kostengünstiges, portables Gerät für den privaten/klinischen Bedarf, das beide Methoden kombiniert.

SARS-CoV-2 bleibt auf chirurgischen Masken bis 7 Tage infektiös. Effektive Desinfektion ist daher kritisch.

DIY-Bauanleitung

Geräte-Setup

• Temperatur: 65 ± 5 °C halten.
• UV-C-Lampe (kein Glas, Quarzglas nötig – Glas blockiert UV-C).
• Desinfektionszyklus: mind. 30 Min (Empfehlung: nicht länger, um Maskenmaterial zu schonen).

Abmessungen

Erste Wärmetests

Heizsystem bauen

• Bratpfanne 22 cm Ø (Induktionstauglich), Griff entfernt.
• Innen mit Alufolie auskleiden (UV-C-Reflektion).
• 20 cm Loch in Boxboden schneiden.
• 4 Metallhalter positionieren Pfanne mittig, ohne Holzkontakt (Wärmebrücke vermeiden).

Deckel bauen

UV-C-System

11 W UV-C-Lampe aus Aquarien-Sterilisator. In Deckel montiert (4 Löcher, Kabelbinder + Polsterung). Deckel-Innenseite mit Alufolie beklebt (Reflektion). Kein Glas als Abdeckung – blockiert UV-C!

⚠ WARNUNG: UV-C-Gefahr

UV-C-Strahlung ist extrem gefährlich für Augen und Haut! Lampe NUR bei geschlossenem Deckel einschalten, bei geöffnetem Deckel AUSSCHALTEN.

Wichtiger Hinweis von Horror Coder (Kommentare): Gerät muss lichtdicht sein. Sichtbares Licht der Röhre ist nur 3–4 % der Emission. Prüfung: Helle Lampe (10× Röhrenleistung) in geschlossene Box, in völliger Dunkelheit auf Lichtlecks prüfen. Alle Löcher abdichten (Schaumgummi, Ränder).

Innenflächen mit Alufolie auskleiden

Seitenwände & Deckel-Innenseite mit Alufolie (Doppelklebeband, Kanten mit Gewebeband). Ziel: UV-C auf Seitenflächen reflektieren → höhere Wirksamkeit.

Drahtgitter für Masken (Einschub)

Kupferdraht (30 mm Abstand), 120 mm über Boden. Drähte durch kleine Löcher in Vorder-/Rückwand geführt.

Arduino & Sensoren einrichten

Arduino-Übersicht

Stückliste (Bill of Materials)

• Arduino UNO Rev3
• Grove Base Shield V2
• Grove Infrarot-Temperatursensor
• Grove Lichtsensor (P)
• Taster 12 mm
• Piezo-Summer
• Quad Alphanumeric Display (Adafruit #2157)
• Netzteil 12 VDC 1,2 A

Alle Links im Originalprojekt.

Temperatur- & Lichtsensor

Siehe auch: Benchmarking Temperatursensoren.

Arduino-Steuerlogik (Zustandsautomat)

• INIT: Display zeigt Temperatur. Warten bis ≥ 70 °C (Schwellwert 59 °C im Code), dann Start per Taster → COUNT.
• COUNT: Countdown 30 → 0 Min, Temperatur & Zeit abwechselnd (Punkt blinkt 1 Hz). Bei Temp. < Schwellwert oder UV-C aus → ERR.
• END: Normaler Zyklusende. Summer signalisiert. Taster → INIT.
• ERR: Fehlerzustand (Temp. zu niedrig / UV-C aus). Summer warnt. Taster → INIT.

Alarme: Spezifische Tonfolgen & Display-Meldungen bei: ERR-Zustand, Übertemperatur (> 75 °C).

Arduino-Quellcode

https://pastebin.com/zgK7zfMh

Benötigte Libraries:

• Adafruit_LEDBackpack.h – Adafruit Tutorial
• Metro.h – GitHub

Bedienungsanleitung

1. Box auf Induktions- (oder Ceran-) Kochfeld stellen.
2. Arduino-Stromversorgung EIN.
3. Deckel schließen, Kochfeld auf 70–80 % Leistung.
4. Bei 60 °C Leistung auf 30 % reduzieren.
5. Deckel öffnen, Masken einlegen, schließen.
6. Taster drücken → Countdown 30 Min startet.
7. Warten bis 00 Min, Summer ertönt.
8. Für neuen Zyklus Taster drücken (→ INIT).

Hinweis: Im COUNT-Zustand blinkt der Punkt zwischen Zeit & Temperatur im 1-s-Takt.

Temperaturverläufe

Hintergrund: Vireninaktivierung durch Wärme

Feuchthetze < 100 °C bekannt seit Pasteur. Trockenwärme wirksam gegen SARS-CoV: 56 °C 30–90 Min, 65 °C 20–60 Min, 75 °C 30–45 Min fast vollständige Inaktivierung. SARS-CoV-2: 56 °C 30 Min oder 70 °C 5 Min → keine nachweisbare Infektiosität mehr. Gewähltes Protokoll: 65 °C / 30 Min (Schonung Maskenmaterial).

Keimtötende Protokolle für Masken

Influenza-Viren (auch ssRNA) auf Masken: UVGI ~1 J/cm², UVGI ~18 J/cm², oder Feuchthetze 65 ± 5 °C 3 h wirksam. Keine direkten Coronavirus-Masken-Studien, aber vergleichbare Effekte erwartet.

Empfohlenes Desinfektionsverfahren

Prozedur für gebrauchte Masken essenziell: Personalisierung, Zykluszählung, Verpackung. Orientierung an Nebraska Medicine UVGI-Prozess für N95.

Fazit

Protokoll: 30 Min UV-C + Trockenwärme 65 ± 5 °C. Zeit zählt ab Erreichen von Temp. & Lichtintensität. Jede Methode allein bei diesen Parametern bereits hochwirksam, Kombination erhöht Sicherheit.

Sicherheitshinweise

• UV-C schädigt Haut & Augen → Lampe nur bei geschlossenem Deckel AN.
• Metallteile werden heiß → Verbrennungsgefahr nach Zyklus.

Disclaimer

Basierend auf verfügbarer Evidenz wahrscheinlich fast vollständige Inaktivierung. Keine Labortests mit SARS-CoV-2 an diesem Gerät. Keine Garantie für Filterleistung nach Desinfektion. Nutzung freie Entscheidung.

Weiterentwicklung (V2)

• Größere Abmessungen (mehr Masken)
• CNC- & Lasercutter-Dateien
• 3 Heizoptionen: Induktion, Kochplatte, Infrarot (mit PID-Regelung)
• 2×16 LCD Display
• Modi: Heat+UV-C, Heat only, UV-C only
• Verschiedene Temperatursensoren wählbar

Validierung durch Fachlabore angestrebt.

Update Juni 11: V2 mit 12 FFP2/N95 Masken, OPT 1. Preis, Kooperation mit Universität Marokko für lokale Produktion.

Update Sept 2: V2 auf Hackaday: hackaday.io

Team: Jean Noel Lefebvre, Daniel Moreno, Dr. Alejandra Duque, Dr. Felipe Gutiérrez Arango, Jason Knight, Maria Isabel Velez Isaza, Sameera Chukkapalli.

#COVID19DetectProtect

Literaturverzeichnis

1. CDC – Extended Use & Limited Reuse of N95 Respirators
2. Chin et al. – Stability of SARS-CoV-2 in different environmental conditions (medRxiv 2020)
3. Tseng & Li – Inactivation of Viruses on Surfaces by UVGI (J Occup Environ Hyg 2007)
4. Hackerfarm – NUKEMETER: Measuring UV-C Light Intensity (2020)
5. van Doremalen et al. – Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 (NEJM 2020)
6. Kariwa et al. – Inactivation of SARS coronavirus (Jpn J Vet Res 2004)
7. Duan et al. – Stability of SARS Coronavirus (Biomed Environ Sci 2003)
8. Darnell et al. – Inactivation of SARS-CoV (J Virol Methods 2004)
9. Ansaldi et al. – SARS-CoV, influenza A resistance against disinfectants/UV (2004)
10. Mills et al. – UVGI of influenza-contaminated N95 (Am J Infect Control 2018)
11. Lore et al. – Three Decontamination Treatments against Influenza (Ann Occup Hyg 2012)
12. Lindsley et al. – Effects of UVGI on N95 Filtration (J Occup Environ Hyg 2015)
13. Viscusi et al. – Five Decontamination Methods for FFR (Ann Occup Hyg 2009)
14. Bergman et al. – Multiple (3-Cycle) Decontamination Processing (J Eng Fiber Fabr 2010)
15. Kampf et al. – Persistence of coronaviruses on surfaces (J Hosp Infect 2020)

Code

TheBox V1 (Arduino Sketch)

/* * Author: Jean Noel Lefebvre - www.ootsidebox.fr - march 31th 2020 * */
#include <Wire.h>
#include "Adafruit_LEDBackpack.h"
#include <math.h>
#include <Metro.h>

#define LIGHT_SENSOR A2
#define SUR_TEMP_PIN A0
#define OBJ_TEMP_PIN A1
#define BUZZER 3
#define BP 2
#define SEUIL_TEMP 59
#define HIGH_TEMP 75
#define SEUIL_LIGHT 60
#define TIMER 30

float temp_calibration=0;
float objt_calibration=0.000;
float temperature_range=10;
float offset_vol=0.014;
float tempValue = 0;
float objtValue= 0;
float current_temp=0;
float temp=0;
float temp1=0;
float temp2=0;
unsigned int temp3=0;
const float reference_vol=0.500;
unsigned char clear_num=0;
float R=0;
float voltage=0;

long res[100]={ 318300,302903,288329,274533,261471,249100,237381,226276,215750,205768,
 196300,187316,178788,170691,163002,155700,148766,142183,135936,130012,
 124400,119038,113928,109059,104420,100000,95788,91775,87950,84305,
 80830,77517,74357,71342,68466,65720,63098,60595,58202,55916,
 53730,51645,49652,47746,45924,44180,42511,40912,39380,37910,
 36500,35155,33866,32631,31446,30311,29222,28177,27175,26213,
 25290,24403,23554,22738,21955,21202,20479,19783,19115,18472,
 17260,16688,16138,15608,15098,14608,14135,13680,13242,12819,
 12412,12020,11642,11278,10926,10587,10260,9945,9641,9347,
 9063,8789,8525,8270,8023,7785,7555,7333,7118,6911};

float obj [13][12]={
 { 0,-0.274,-0.58,-0.922,-1.301,-1.721,-2.183,-2.691,-3.247,-3.854,-4.516,-5.236},
 { 0.271,0,-0.303,-0.642,-1.018,-1.434,-1.894,-2.398,-2.951,-3.556,-4.215,-4.931},
 { 0.567,0.3,0,-0.335,-0.708,-1.121,-1.577,-2.078,-2.628,-3.229,-3.884,-4.597},
 { 0.891,0.628,0.331,0,-0.369,-0.778,-1.23,-1.728,-2.274,-2.871,-3.523,-4.232},
 { 1.244,0.985,0.692,0.365,0,-0.405,-0.853,-1.347,-1.889,-2.482,-3.13,-3.835},
 { 1.628,1.372,1.084,0.761,0.401,0,-0.444,-0.933,-1.47,-2.059,-2.702,-3.403},
 { 2.043,1.792,1.509,1.191,0.835,0.439,0,-0.484,-1.017,-1.601,-2.24,-2.936},
 { 2.491,2.246,1.968,1.655,1.304,0.913,0.479,0,-0.528,-1.107,-1.74,-2.431},
 { 2.975,2.735,2.462,2.155,1.809,1.424,0.996,0.522,0,-0.573,-1.201,-1.887},
 { 3.495,3.261,2.994,2.692,2.353,1.974,1.552,1.084,0.568,0,-0.622,-1.301},
 { 4.053,3.825,3.565,3.27,2.937,2.564,2.148,1.687,1.177,0.616,0,-0.673},
 { 4.651,4.43,4.177,3.888,3.562,3.196,2.787,2.332,1.829,1.275,0.666,0},
 { 5.29,5.076,4.83,4.549,4.231,3.872,3.47,3.023,2.527,1.98,1.379,0.72}
};

int Light;
float Heat;
int Timer=0;
int Minute=59;
Adafruit_AlphaNum4 alpha4 = Adafruit_AlphaNum4();
Metro ledMetro = Metro(1000);
enum States{INIT, COUNT, END, ERR};
int Automate=INIT;
bool TemperatureOK=false;
bool LightOK=false;

void setup() {
  pinMode(BP, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
  analogReference(INTERNAL);
  alpha4.begin(0x70);
  alpha4.clear(); alpha4.writeDisplay();
  PrintLed(alpha4,"TboX");
  tone(3, 3000, 500); delay(1000);
  Automate=INIT;
}

void loop() {
  static int Point=1;
  float T1=measureSurTemp();
  float T2=measureObjectTemp();
  Heat=T1+0;
  if (ledMetro.check() == 1) {
    #ifndef TEST
    if (Automate==COUNT)
    #endif
    {
      if(Point) Point=0; else Point=1;
      Minute--;
      if(Minute==0) { Minute=59; if(Timer) Timer--; PrintSensors(); }
    }
    if(Automate==END) tone(3, 3000, 100);
    if(Automate==ERR) tone(3, 300, 200);
  }
  #ifdef TEST
  TemperatureOK=true;
  #else
  if (Heat >= SEUIL_TEMP) TemperatureOK=true; else TemperatureOK=false;
  #endif
  Light=analogRead(LIGHT_SENSOR)/10;
  if(Light >= SEUIL_LIGHT) LightOK=true; else LightOK=false;
  if(Heat>=HIGH_TEMP) { tone(3, 300, 200); delay(500); }
  switch(Automate) {
    case INIT:
      Timer=0;
      if((!digitalRead(BP)) && TemperatureOK) { Automate=COUNT; Timer=TIMER; tone(3, 3000, 500); }
      if((!digitalRead(BP)) && !TemperatureOK) { PrintLed(alpha4,"lowT"); tone(3, 300, 200); }
      else PrintLedVal(alpha4,Timer,(int)Heat,Point);
      break;
    case COUNT:
      if(Timer==0) Automate=END;
      if(!LightOK || !TemperatureOK) Automate=ERR;
      PrintLedVal(alpha4,Timer,(int)Heat,Point);
      break;
    case END:
      if(!digitalRead(BP)) Automate=INIT;
      PrintLed(alpha4,"END.");
      break;
    case ERR:
      if(!digitalRead(BP)) Automate=INIT;
      PrintLed(alpha4,"Err.");
      break;
  }
}

void PrintSensors() {
  Serial.print(Timer); Serial.print(", ");
  Serial.print((int)Heat); Serial.print(", ");
  Serial.print(100); Serial.println();
}

float binSearch(long x) {
  int low=0, mid, high=100;
  while (low<=high) {
    mid=(low+high)/2;
    if(xobj[temp3][i])&&(voltage

GitHub Libraries

• Metro Library

Schaltplan

Bluetooth-gesteuertes Auto: DIY Arduino-Fernsteuerfahrzeug Arduino-Vierbeiner-Spinnenroboter bauen – Schritt-für-Schritt-Anleitung