Κατασκευάστε τη συσκευή Rainbow: 11 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Η Συσκευή Ουράνιου Τόξου (γνωστός και ως το Αστρικό Χρωματοσκόπιο) είναι μια οπτική αντίθεση που σας επιτρέπει να βλέπετε την πολύχρωμη ενέργεια από τα συνηθισμένα πράγματα! Σε αυτό το Instructable, θα σας δείξω πώς να φτιάξετε το δικό σας για να εξερευνήσετε τα τεχνικά χρώματα των αντικειμένων γύρω σας!

Βήμα 1: Συγκέντρωση των απαραίτητων υλικών

Αυτή η κατασκευή απαιτεί έναν 3D εκτυπωτή και κάποιες βασικές δεξιότητες συγκόλλησης και συναρμολόγησης. Θα χρειαστείτε:

• Τρισδιάστατος εκτυπωτής.
• Διαφανής ταινία συσκευασίας (ή μηχανή πλαστικοποίησης).
• Λευκό χαρτί.
• Ψαλίδι.
• Ένας προσαρμογέας τοίχου DC που ανακυκλώνεται από κάποια ηλεκτρονικά που απορρίπτονται.
• Ένας ρυθμιζόμενος μίνι μετατροπέας απόδοσης προς τα κάτω.
• Αστέρια LED υψηλής ισχύος 20mm, στα χρώματα του κόκκινου, του πράσινου και του μπλε.
• Ένα πολύμετρο (προαιρετικό: τροφοδοτικό πάγκου μεταβλητής τάσης).
• Συγκόλληση με κολλητήρι και πυρήνα κολοφώνιο.
• Κάποιο σύρμα παλιοσίδερα, μερικά κοπτικά σύρματος και ένα απογυμνωτή σύρματος.
• Ηλεκτρική ταινία.
• Κάποιο είδος κόλλας για πλαστικά. Κάτι ημιμόνιμο όπως το E6000 είναι μια καλή επιλογή.
• Προαιρετικά: Πράσινη τσόχα για να καλύψει το κάτω μέρος της βάσης.

Προμήθεια τροφοδοσίας:

Το τροφοδοτικό είναι ένας κανονικός τύπος "κονδυλώματος τοίχου" που συνοδεύεται από τα περισσότερα ηλεκτρονικά είδη. Στην ιδανική περίπτωση, έχετε μερικά ξαπλωμένα από απορριμμένα ηλεκτρονικά που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε. Τα περισσότερα κονδυλώματα τοίχου θα σβήσουν 4,5V, 5V, 9V, 12V ή μερικές φορές ακόμη και 24V. Η άλλη σημαντική βαθμολογία είναι αν είναι DC (κοινή) ή AC (λιγότερο συχνή) στην έξοδο.

Για αυτό το έργο, θα χρειαστείτε τουλάχιστον έναν προσαρμογέα 9V ή 12V. Πρέπει να βγάλει περίπου 9 watt τουλάχιστον. Η ισχύς είναι απλώς το προϊόν της τάσης εξόδου και του ρεύματος εξόδου που αναγράφεται στην ετικέτα. Για παράδειγμα, εάν η ετικέτα έλεγε ότι η τάση εξόδου ήταν 9V σε 1A, αυτό θα σήμαινε ότι βγάζει ακριβώς 9 watt. Εάν ο προσαρμογέας είχε έξοδο 12V με ρεύμα 0,85A (850mA), αυτό θα σήμαινε ότι η έξοδος θα ήταν 10,2 watt και θα ήταν επίσης κατάλληλη.

Για τη δική σας ασφάλεια, μην χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό μεγαλύτερο από 12V ή 2 αμπέρ

Προμήθεια εξαρτημάτων από το eBay:

Τα περισσότερα από τα ηλεκτρονικά μέρη μπορούν να ληφθούν από το eBay πολύ φθηνά. Για τα LED, αναζητήστε "αστέρι LED 20mm". Πιθανότατα θα βρείτε πολλές επιλογές χρωμάτων και ισχύος. Πάρτε ένα (ή περισσότερα) από κάθε κύριο χρώμα, κόκκινο, πράσινο και μπλε και επιλέξτε την ποικιλία των 3 watt. Βεβαιωθείτε ότι το μέγεθος είναι 20mm, ώστε να ταιριάζει σωστά στη βάση εκτύπωσης 3D.

Το άλλο κρίσιμο μέρος αυτής της κατασκευής είναι ένας ρυθμιζόμενος μετατροπέας μίνι DC-DC με βήμα προς τα κάτω. Πρόκειται για μικρές πλακέτες κυκλώματος που μετατρέπουν υψηλότερη τάση DC σε χαμηλότερη. Θα χρειαστείτε ένα που να έχει ρυθμιζόμενη τάση στην έξοδο. Αυτά που χρησιμοποιώ είναι πραγματικά μικρά (17,5 mm επί 11,14 mm) και η βάση με τρισδιάστατη εκτύπωση έχει ένα cut-out για το συγκεκριμένο μέγεθος.

Τα έχω δει στο eBay με τον τίτλο "5Pcs MINI360 3A DC-DC Step Down Buck Power Supply Converter Module MP2307 Chip", αλλά το ίδιο πράγμα πωλούνται από πολλούς πωλητές. Βεβαιωθείτε ότι η εικόνα ταιριάζει και ότι υπάρχουν δύο μαξιλάρια συγκόλλησης σε κάθε άκρο του πίνακα. Δείτε την εικόνα για τον σωστό τύπο και τον λάθος τύπο.

Βήμα 2: Τρισδιάστατη εκτύπωση των τμημάτων

Θα χρειαστεί να εκτυπώσετε τα ακόλουθα μέρη από τα STL τους:

• 1x Base.stl
• 1x EyeGuard.stl
• 3x Pillar.stl
• 1x Retainer.stl (εκτύπωση χρησιμοποιώντας τη λειτουργία "spiralize")
• 1x Ring.stl
• 1x TurnWheel.stl

Για προχωρημένους χρήστες που θέλουν να προσαρμόσουν το σχέδιο, έχω συμπεριλάβει επίσης το αρχείο προέλευσης OpenSCAD.

Βήμα 3: Εκτυπώστε το Πρότυπο οθόνης του Προβολέα και Χαλκομανία

• Φορτώστε το συνημμένο πρότυπο ".svg" στο Inkscape και εκτυπώστε.

• Είτε χρησιμοποιήστε ένα μηχάνημα πλαστικοποίησης για την πλαστικοποίηση της σελίδας, είτε:

  • Καλύψτε τον λευκό κύκλο και το αυτοκόλλητο με παράλληλες λωρίδες από διάφανη ταινία συσκευασίας.
  • Επαναλάβετε στην πίσω πλευρά.
• Κόψτε τον κύκλο.
• Κόψτε το αυτοκόλλητο.

Βήμα 4: Συναρμολογήστε την οθόνη προβολής

• Τοποθετήστε την οθόνη στο τμήμα δακτυλίου για να εξασφαλίσετε τη σωστή εφαρμογή.
• Εφαρμόστε λίγη κόλλα στις άκρες για να το στερεώσετε.
• Σύρετε στον δακτύλιο συγκράτησης για πρόσθετη υποστήριξη.

Βήμα 5: Μάθετε μερικά ηλεκτρονικά: Τι είναι ένας μετατροπέας Buck;

Ο μετατροπέας buck είναι μια συσκευή που μετατρέπει μια τάση DC σε άλλη τάση DC, κάπως σαν μετασχηματιστή, αλλά για DC και όχι AC.

Όταν ανάβετε μικρά LED, είναι σύνηθες να χρησιμοποιείτε μια αντίσταση για να περιορίσετε το ρεύμα, αλλά για LED υψηλότερης ισχύος αυτό θα ήταν πολύ αναποτελεσματικό καθώς πολλή ενέργεια θα μετατρεπόταν σε θερμότητα!

Για να αποφευχθεί αυτό, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα προσαρμοσμένο πρόγραμμα οδήγησης σταθερού ρεύματος LED ή μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν γενικό μετατροπέα buck που εξάγει μια ρυθμιζόμενη τάση. Ένας μετατροπέας buck δεν θα περιορίσει το ρεύμα, αλλά το ρεύμα που περνάει από τα LED είναι ανάλογο με την τάση. Αν ξεκινήσουμε λοιπόν με χαμηλή τάση, μπορούμε να την ανεβάσουμε αργά μέχρι να περάσει το επιθυμητό ρεύμα από τα LED. Δεν είναι plug-and-play όπως ένα πρόγραμμα οδήγησης LED, αλλά κάνει τη δουλειά εξίσου καλά όταν έχει ρυθμιστεί σωστά.

Για τα παρακάτω βήματα, θα ξεκινήσουμε με έξοδο 7V στον μετατροπέα buck και στη συνέχεια θα τον ενεργοποιήσουμε σταδιακά. Αυτό το βήμα είναι ζωτικής σημασίας, γιατί αν υπερβούμε την τάση λειτουργίας, το ρεύμα θα αυξηθεί δραματικά και κάτι θα βγάλει τον μαγικό καπνό!

Βήμα 6: Αρχική συναρμολόγηση και ρύθμιση τάσης

Κόψτε το βύσμα DC από το άκρο του κορδονιού και διαχωρίστε τα δύο καλώδια.

Απογυμνώστε περίπου 5 mm από τα άκρα και βεβαιωθείτε ότι τα άκρα δεν αγγίζουν. Τώρα, με το κονδυλώμα τοίχου συνδεδεμένο, χρησιμοποιήστε το πολύμετρο για να μετρήσετε την τάση στα άκρα του σύρματος. Σημειώστε ποιο τέλος είναι θετικό για αργότερα.

Τώρα αποσυνδέστε το κονδυλωτή τοίχου και κολλήστε τα άκρα του σύρματος στα μαξιλάρια "in+" και "in-" του μετατροπέα DC-σε-DC. Να είστε απολύτως σίγουροι ότι έχετε την πολικότητα σωστά και ότι κολλάτε στην πλευρά εισόδου του πίνακα (ελέγξτε την πίσω πλευρά του πίνακα για επισήμανση).

Πριν προχωρήσετε, μετρήστε την τάση στα τακάκια εξόδου. Χαμηλώστε τη μικρή βίδα συντονισμού μέχρι η τάση να είναι 7V και σημειώστε ποια κατεύθυνση πρέπει να γυρίσετε το κουμπί συντονισμού για να αυξήσετε ή να μειώσετε την τάση. Παρατηρήστε πόσο ευαίσθητη είναι η προσαρμογή. Θα χρειαστεί να μπορείτε να ρυθμίσετε την τάση σε μικρές αυξήσεις για το επόμενο βήμα.

Αυτό είναι σημαντικό: πριν προχωρήσετε στο επόμενο βήμα, ρυθμίστε την τάση εξόδου όχι μεγαλύτερη από 7V! Επίσης, βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε κόκκινες, πράσινες και μπλε λυχνίες LED! Η επιλογή της τάσης εκκίνησης προέρχεται από το άθροισμα των ονομαστικών τάσεων αυτών των συγκεκριμένων LED, οι οποίες είναι 1,8V, 2,0V και 3,3V αντίστοιχα.

Βήμα 7: Καλωδίωση των LED και λεπτό ρεύμα συντονισμού

1. Ρυθμίστε τις λυχνίες LED στις υποδοχές στη βάση και κόψτε το μήκος του σύρματος που θα χρειαστεί για να τα συνδέσετε σε σειρά. Θα χρειαστεί να μεταβείτε από το + ενός LED στο - του επόμενου.
2. Συγκολλήστε τα LED σε σειρά. Ένα σετ από βοηθητικά χέρια πάγκου είναι πολύ χρήσιμο για αυτό το έργο!
3. Στην αρχή και στο τέλος της αλυσίδας LED, κολλήστε δύο μεγαλύτερα μήκη σύρματος, κατά προτίμηση δύο διαφορετικών χρωμάτων, ώστε να μπορείτε να παρακολουθείτε ποιο είναι θετικό και ποιο αρνητικό. Αυτό το σύρμα πρέπει να είναι αρκετά μακρύ για να περάσει από τις τρύπες, να τυλιχτεί γύρω από το κανάλι στο πίσω μέρος και στην εγκοπή για τον μετατροπέα buck.
4. Κολλήστε τις λυχνίες LED στις υποδοχές στη βάση και τροφοδοτήστε τα μακρύτερα καλώδια σε έναν από τους κάθετους άξονες.
5. Αναποδογυρίστε τη βάση. Συγκολλήστε το καλώδιο "-" στον ακροδέκτη "έξω" του μετατροπέα DC-σε-DC. Λάβετε υπόψη την πολικότητα-εάν το αντιστρέψετε, τα LED δεν θα ανάψουν!
6. Σε αυτό το σημείο, το καλώδιο "+" εξακολουθεί να αποσυνδέεται από το μαξιλάρι "out+". Ρυθμίστε τον ενισχυτή πολλαπλών μετρητών σε DC και συνδέστε το κονδυλώματος στον τοίχο. Συνδέστε το πολυμέτρο σε σειρά με το χαλαρό καλώδιο και το μαξιλάρι και βεβαιωθείτε ότι το ρεύμα είναι περίπου 400 mA.
7. Εάν πρέπει να ρυθμίσετε το ρεύμα, κάντε το γυρίζοντας τη βίδα ρύθμισης κατά πολύ μικρές ποσότητες και ελέγχοντας το ρεύμα.

Σημείωση: Εάν έχετε τροφοδοτικό πάγκου με ενσωματωμένο μετρητή ρεύματος, θα ήταν ευκολότερο να το χρησιμοποιήσετε για να ρυθμίσετε την τάση και τη φωτεινότητα της αλυσίδας LED ξεχωριστά. Μόλις βρείτε τη σωστή τάση λειτουργίας, μπορείτε στη συνέχεια να ρυθμίσετε το τάση στον ρυθμιστή DC-to-DC για να ταιριάζει με την ιδανική τάση λειτουργίας πριν συνδέσετε τα LED.

Βήμα 8: Ολοκληρώνοντας την καλωδίωση και τη δοκιμή

• Αποσυνδέστε τον κονδυλώματος τοίχου και κολλήστε το σύρμα "+" στο μαξιλάρι "out+" για να ολοκληρώσετε το κύκλωμα.
• Ασφαλίστε τον μετατροπέα DC-σε-DC στην εσοχή χρησιμοποιώντας μια κόλλα κόλλας και τυλίξτε τυχόν περίσσεια καλωδίου στο κανάλι.
• Συνδέστε τον προσαρμογέα τοίχου και βεβαιωθείτε ότι λειτουργεί.

Τώρα, συνδέστε το κονδυλώματος τοίχου για τελική δοκιμή. Οι λυχνίες LED πιθανότατα θα είναι αρκετά φωτεινές και θα νιώθουν άβολα, οπότε μην το κάνετε (αντίθετα, σβήστε τα φώτα στο δωμάτιό σας και κοιτάξτε τα όμορφα χρώματα που προβάλλονται στους τοίχους σας!).

Πριν προχωρήσετε στη συναρμολόγηση, αφήστε το να λειτουργήσει λίγα λεπτά και ελέγξτε ξανά τακτικά για να βεβαιωθείτε ότι δεν ζεσταίνεται πολύ στο άγγιγμα. Αν είναι, καλέστε πίσω την τάση στον μετατροπέα DC-σε-DC-κάντε το αργά και προσέξτε πολύ να μην το γυρίσετε λάθος! Μπορείτε να αφήσετε τα LED να λειτουργούν ζεστά, αλλά όχι αρκετά ζεστά για να λιώσει το πλαστικό, να παράγει περίεργες μυρωδιές ή να καεί το σπίτι σας!

Ως πρόσθετη προφύλαξη ασφάλειας, μην χρησιμοποιείτε αυτήν τη συσκευή χωρίς επίβλεψη

Βήμα 9: Ολοκλήρωση της βάσης

Καλύψτε τον μετατροπέα και το κανάλι DC-σε-DC με ηλεκτρική ταινία. Στη συνέχεια, κόψτε ένα κομμάτι πράσινης τσόχας, χρησιμοποιήστε το για να καλύψετε το κάτω μέρος της συσκευής. Χρησιμοποιήστε κόλλα ή κόλλα κόλλας για να κολλήσετε την τσόχα στο κάτω μέρος.

Βήμα 10: Ολοκλήρωση της Συνέλευσης

Προχωρήστε στη συναρμολόγηση κολλώντας τους τρεις πυλώνες στις σχισμές τους στη βάση. Στη συνέχεια, τοποθετήστε την οθόνη προβολής στην κορυφή των πυλώνων.

Τώρα, βάλτε το eyeguard (το ονομάζω έτσι γιατί εμποδίζει το φως να τυφλώνει τον χρήστη). Ο προφυλακτήρας και ο τροχός στροφής είναι παρόμοιοι στην εμφάνιση, αλλά ο μικρότερος είναι ο προφυλακτήρας. Διαθέτει χωρίσματα στο εσωτερικό για να μην αναμειγνύεται το φως από τα LED.

Τοποθετήστε το μάτι στη βάση και ευθυγραμμίστε το μέχρι να συνδυαστούν όλα τα χρώματα σε ένα λευκό χρώμα που καλύπτει ολόκληρη την οθόνη. Περάστε μια χάντρα κόλλας γύρω από την άκρη και κολλήστε την προς τα κάτω. Χρησιμοποιήστε ταινία διπλής όψης για να στερεώσετε το αυτοκόλλητο στη βάση.

Βήμα 11: Να περάσετε πολύ καλά

Τώρα, βάλτε τον τροχό περιστροφής πάνω από τον προφυλακτήρα. Αυτό το τελικό κομμάτι δεν πρέπει να κολληθεί. Μπορείτε να το περιστρέψετε για να αποκρύψει μερικώς το φως και να κάνετε δροσερά χρώματα! Κολλήστε διάφορα αντικείμενα, όπως θραύσματα τρισδιάστατης εκτύπωσης, πίσω από την οθόνη για να δημιουργήσετε εντελώς αυλακωτές σκιές ουράνιου τόξου!

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Make it Glow 2018