Zbuduj aparat tęczy: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

The Rainbow Apparatus (aka The Astral Chromascope) to urządzenie optyczne, które pozwala zobaczyć kolorową energię ze zwykłych rzeczy! W tej instrukcji pokażę ci, jak zbudować własne, aby odkrywać techniczne wibracje otaczających cię rzeczy!

Krok 1: Zbieranie potrzebnych materiałów

Ta kompilacja wymaga drukarki 3D i pewnych podstawowych umiejętności lutowania i montażu. Będziesz potrzebować:

• Drukarka 3D.
• Przezroczysta taśma pakowa (lub maszyna do laminowania).
• Biały papier.
• Nożyce.
• Zasilacz sieciowy na prąd stały z recyklingu niektórych zużytych urządzeń elektronicznych.
• Regulowany mini konwerter obniżający napięcie DC-DC.
• Gwiazdki LED dużej mocy 20mm, w kolorach czerwonym, zielonym i niebieskim.
• Multimetr (opcjonalnie: zasilacz laboratoryjny o zmiennym napięciu).
• Lutownica lutownicza z rdzeniem kalafoniowym.
• Trochę złomu drutu, trochę przecinaków do drutu i ściągacz do drutu.
• Taśma elektryczna.
• Jakiś klej do tworzyw sztucznych. Coś półtrwałego jak E6000 to dobry wybór.
• Opcjonalnie: zielony filc do zakrycia dna podstawy.

Pozyskiwanie zasilacza:

Zasilacz jest zwykłym typem „ściennym”, który jest dostarczany z większością elektroniki. Najlepiej, jeśli masz trochę porzuconej elektroniki, której możesz użyć. Większość brodawek ściennych wypuszcza 4,5 V, 5 V, 9 V, 12 V, a czasem nawet 24 V. Inną ważną oceną jest to, czy na wyjściu jest prąd stały (wspólny), czy przemienny (mniej powszechny).

Do tego projektu potrzebujesz zasilacza 9V lub 12V. Musi zgasić około 9 watów minimum. Moc jest po prostu iloczynem napięcia wyjściowego i prądu wyjściowego zapisanego na etykiecie. Na przykład, jeśli na etykiecie było napisane, że napięcie wyjściowe wynosi 9 V przy 1 A, oznaczałoby to, że daje dokładnie 9 watów. Gdyby adapter miał wyjście 12V z prądem 0,85A (850mA), oznaczałoby to, że moc wyjściowa będzie miała 10,2 wata i będzie również odpowiednia.

Dla własnego bezpieczeństwa nie używaj zasilacza większego niż 12 V lub 2 ampery

Pozyskiwanie części z serwisu eBay:

Większość części elektronicznych można nabyć w serwisie eBay bardzo tanio. W przypadku diod LED wyszukaj „Gwiazda LED 20 mm”. Prawdopodobnie znajdziesz wiele możliwości wyboru kolorów i mocy. Zdobądź jeden (lub kilka) każdego koloru podstawowego, czerwonego, zielonego i niebieskiego i wybierz odmianę o mocy 3 watów. Upewnij się, że rozmiar wynosi 20 mm, aby pasował prawidłowo na wydrukowanej podstawie 3D.

Inną krytyczną częścią tej konstrukcji jest regulowany konwerter obniżający napięcie DC-DC. Są to małe płytki drukowane, które przekształcają wyższe napięcie prądu stałego na niższe. Będziesz potrzebował takiego, który ma regulowane napięcie na wyjściu. Te, których używam, są naprawdę małe (17,5 mm na 11,14 mm), a wydrukowana w 3D podstawa ma wycięcie dla tego konkretnego rozmiaru.

Widziałem je na eBayu pod tytułem "5szt MINI360 3A DC-DC Moduł konwertera zasilacza obniżającego napięcie MP2307 Chip", ale dokładnie to samo jest sprzedawane przez wielu sprzedawców. Upewnij się, że obrazek pasuje i że na każdym końcu płytki znajdują się dwa pola lutownicze. Zobacz zdjęcie dla właściwego typu i złego typu.

Krok 2: Wydrukuj części w 3D

Będziesz musiał wydrukować następujące części z ich STL:

• 1x podstawa.stl
• 1x EyeGuard.stl
• 3x Filar.stl
• 1x Retainer.stl (drukuj w trybie "spiraliza")
• 1x Pierścień.stl
• 1x Koło obrotowe.stl

Dla zaawansowanych użytkowników, którzy chcą dostosować projekt, dołączyłem również plik źródłowy OpenSCAD.

Krok 3: Wydrukuj szablon ekranu projektora i naklejkę

• Załaduj załączony szablon „.svg” do Inkscape i wydrukuj.

• Użyj maszyny do laminowania do laminowania strony lub:

  • Przykryj białe kółko i kalkomanię równoległymi paskami przezroczystej taśmy pakowej.
  • Powtórz na odwrocie.
• Wytnij okrąg.
• Wytnij kalkomanię.

Krok 4: Złóż ekran projekcyjny

• Włóż ekran do części pierścieniowej, aby zapewnić prawidłowe dopasowanie.
• Nałóż trochę kleju na krawędzie, aby go zabezpieczyć.
• Wsuń pierścień ustalający, aby uzyskać dodatkowe wsparcie.

Krok 5: Naucz się elektroniki: co to jest konwerter Buck?

Konwerter buck to urządzenie, które przekształca jedno napięcie stałe na inne napięcie stałe, coś w rodzaju transformatora, ale na prąd stały, a nie na prąd zmienny.

Podczas oświetlania małych diod LED często stosuje się rezystor w celu ograniczenia prądu, ale w przypadku diod LED o większej mocy byłoby to bardzo nieefektywne, ponieważ dużo energii zostałoby zamienione na ciepło!

Aby tego uniknąć, możemy użyć niestandardowego sterownika LED o stałym prądzie lub możemy użyć ogólnego konwertera buck, który wyprowadza regulowane napięcie. Przetwornica buck nie ogranicza prądu, ale prąd płynący przez diody LED jest proporcjonalny do napięcia. Jeśli więc zaczniemy od niskiego napięcia, możemy je powoli podnosić, aż pożądany prąd popłynie przez diody LED. Nie jest typu plug-and-play jak sterownik LED, ale działa równie dobrze, gdy jest odpowiednio wyregulowany.

W kolejnych krokach zaczniemy od wyjścia 7V na konwerterze buck, a następnie bardzo stopniowo go podkręcimy. Ten krok jest niezwykle ważny, ponieważ jeśli przekroczymy napięcie robocze, prąd drastycznie wzrośnie i coś wypuści magiczny dym!

Krok 6: Wstępny montaż i strojenie napięcia

Odetnij złącze prądu stałego od końca przewodu brodawki ściennej i rozdziel dwa przewody.

Zdejmij około 5 mm z końcówek i upewnij się, że końce się nie stykają. Teraz, po podłączeniu brodawki ściennej, użyj multimetru do zmierzenia napięcia na końcach przewodu. Zanotuj, który koniec jest pozytywny na później.

Teraz odłącz brodawkę ścienną i przylutuj końce przewodów do padów „in+” i „in-” na konwerterze DC-DC. Upewnij się, że polaryzacja jest prawidłowa i że lutujesz po stronie wejściowej płytki (sprawdź oznakowanie na odwrocie płytki).

Przed kontynuowaniem zmierz napięcie na padach wyjściowych. Obracaj małą śrubę strojenia, aż napięcie wskaże 7V i zanotuj, w którym kierunku należy przekręcić pokrętło strojenia, aby zwiększyć lub zmniejszyć napięcie. Zwróć uwagę, jak czuła jest regulacja. W następnym kroku musisz mieć możliwość regulacji napięcia w drobnych krokach.

To ważne: przed przejściem do następnego kroku ustaw napięcie wyjściowe nie wyższe niż 7V! Upewnij się również, że używasz czerwonych, zielonych i niebieskich diod LED! Wybór napięcia początkowego wynika z sumy napięć znamionowych poszczególnych diod LED, które wynoszą odpowiednio 1,8 V, 2,0 V i 3,3 V.

Krok 7: Okablowanie diod LED i prąd dostrajania

1. Ustaw diody LED na gniazdach w podstawie i przytnij długość przewodu, który będzie potrzebny do połączenia ich szeregowo. Musisz przejść od + jednej diody LED do - następnej.
2. Przylutuj diody LED szeregowo. Bardzo pomocny w tym zadaniu jest zestaw pomocnych dłoni!
3. Na początku i na końcu łańcucha LED przylutuj dwa dłuższe odcinki drutu, najlepiej w dwóch różnych kolorach, aby móc śledzić, który jest dodatni, a który ujemny. Ten przewód musi być wystarczająco długi, aby przejść przez otwory, owinąć wokół kanału z tyłu i do wycięcia konwertera buck.
4. Przyklej diody LED do szczelin w podstawie i poprowadź dłuższe przewody w dół jednego z pionowych wałków.
5. Odwróć podstawę. Przylutuj przewód „-” do zacisku „out-” konwertera DC-DC. Zwróć uwagę na polaryzację - jeśli odwrócisz to, diody LED nie zaświecą się!
6. W tym momencie przewód „+” jest nadal odłączony od padu „out+”. Ustaw multimetr na wzmacniacze prądu stałego i podłącz brodawkę ścienną. Połącz multimetr szeregowo z luźnym przewodem i podkładką i upewnij się, że prąd wynosi około 400 mA.
7. Jeśli chcesz wyregulować prąd, zrób to, obracając śrubę regulacyjną o bardzo małe ilości i sprawdzając prąd.

Uwaga: Jeśli masz zasilacz stacjonarny z wbudowanym miernikiem prądu, łatwiej byłoby go użyć do osobnego dostrojenia napięcia i jasności łańcucha diod LED. Po znalezieniu prawidłowego napięcia roboczego możesz dostosować napięcie na regulatorze DC-DC, aby dopasować idealne napięcie robocze przed podłączeniem diod LED.

Krok 8: Kończenie okablowania i testowanie

• Odłącz brodawkę ścienną i przylutuj przewód „+” do podkładki „out+”, aby zakończyć obwód.
• Zamocuj konwerter DC-DC we wnęce za pomocą odrobiny kleju i zawiń nadmiar przewodu w kanale.
• Podłącz zasilacz sieciowy i upewnij się, że działa.

Teraz podłącz brodawkę ścienną do końcowego testu. Diody LED będą prawdopodobnie dość jasne i niewygodne dla oka, więc nie rób tego (zamiast tego wyłącz światła w swoim pokoju i spójrz na ładne kolory, które są wyświetlane na ścianach!).

Przed przystąpieniem do montażu pozwól mu pracować przez kilka minut i regularnie sprawdzaj, czy nie jest zbyt gorący w dotyku. Jeśli tak, zmniejsz napięcie na konwerterze DC-DC - rób to powoli i uważaj, aby nie przekręcić go w niewłaściwy sposób! Możesz pozwolić, aby diody LED były ciepłe, ale nie wystarczająco gorące, aby stopić plastik, wydzielać dziwne zapachy lub spalić dom!

Jako dodatkowy środek ostrożności, nie uruchamiaj tego urządzenia bez nadzoru

Krok 9: Uzupełnienie bazy

Zakryj konwerter DC-DC i kanał taśmą elektryczną. Następnie wytnij kawałek zielonego filcu i zakryj nim spód urządzenia. Użyj kleju lub kleju w sprayu, aby przykleić filc do spodu.

Krok 10: Zakończenie montażu

Kontynuuj montaż, wklejając trzy słupki w ich gniazda w podstawie. Następnie przymocuj ekran projekcyjny na górze słupków.

Teraz załóż osłonę oczu (nazywam to tak, ponieważ nie oślepia użytkownika). Osłona oczu i pokrętło mają podobny wygląd, ale mniejszy to osłona oczu. Posiada przegrody wewnątrz, aby zapobiec mieszaniu się światła z diod LED.

Umieść osłonę oczu na podstawie i wyrównaj ją, aż wszystkie kolory połączą się w biały kolor, który pokryje cały ekran. Rozprowadź kroplę kleju wokół krawędzi i przyklej ją. Użyj taśmy dwustronnej, aby przykleić kalkomanię do podstawy.

Krok 11: Baw się dobrze

Teraz załóż koło obrotowe na osłonę oczu. Tego ostatniego kawałka nie należy sklejać. Możesz go obrócić, aby częściowo zasłonić światło i stworzyć fajne wzory kolorów! Przyklej różne obiekty, takie jak skrawki wydruków 3D, za ekranem, aby rzucać całkowicie odlotowe tęczowe cienie!

I nagroda w konkursie Make it Glow 2018