Làmpada sense fils per canviar el color basada en la inclinació fàcil de Rubik's Cube: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Avui construirem aquest impressionant llum Rubik’s Cube-esque que canvia de color en funció de la cara que hi ha cap amunt. El cub funciona amb una petita bateria LiPo, carregada per un cable micro-usb estàndard i, en les meves proves, té una durada de la bateria de diversos dies.

Aquest tutorial és un gran projecte per a principiants i requereix eines mínimes.

Sóc un principiant relativament pel que fa als circuits. Vaig agafar un soldador per primera vegada fa menys d’un mes i espero que aquests tutorials inspiren a altres principiants per iniciar el seu primer projecte de circuits. Si us agrada aquest Instructable, seria un dia bo si el votéssiu al concurs Remix.

Em vaig inspirar en l’increïble llum LED cub LED sense fils de Well Done Tips, però volia ampliar-lo encara més i em vaig adonar que seria fantàstic tenir més d’un color. Al cap i a la fi, el cub de Rubik té més d’un color, per tant, per què hi hauria d’haver només una llum?

Durant un temps em va sorprendre la detecció d’orientació i vaig pensar que podria haver d’afegir un petit microcontrolador i un acceleròmetre. Tanmateix, atès que el meu objectiu era que el cub fos sense fils, sabia que hauria d’afegir una bateria i, com que escorreria més suc del que m’agradaria, no volia anar per aquí.

Va ser llavors quan vaig trobar la llum LED Cube de lonesoulsurfer. La seva làmpada utilitzava un interruptor de mercuri per controlar la llum. Tot i això, no volia fer servir mercuri, és molt dolent per al medi ambient, però per sort els interruptors d’inclinació són una bona alternativa.

També volia que aquest tutorial fos fàcil per a principiants, utilitzar materials que es poguessin comprar fàcilment en línia o en una botiga i limitar l’ús d’equips (com ara una serra de taula) que moltes persones, inclòs jo, no tenen.

Comencem!

Subministraments

Es necessiten els subministraments següents:

• Soldador i soldador
• Trepant i broca petita
• Serradora amb dents fines
• Regle
• Sharpie
• Pistola de cola calenta
• Pinça (per serrar)
• Paper de vidre
• Mascareta respiradora / n95 per tallar + lijar
• Tallador de filferro
• Decapant de filferro

Pas 1: materials

• Full de acrílic transparent (també conegut com plexiglàs, també conegut com a plàstic glorificat). Vaig utilitzar plexiglàs de 3 mm de gruix, probablement aproximadament 24x36 (sobrant d’un mirall intel·ligent dissemblat antic).
• Pintura en aerosol blanca: fàcil de trobar a Home Depot o Lowe’s.
• Perfboard:
• LEDs vermells, blaus, verds, taronja i blancs (es pot canviar un d'aquests per groc)
• Bateria LiPo de 3,7 v (he utilitzat 1100 mAh) -
• Resistència de 100 ohm, o 220 ohm segons els LED
• 5 commutadors d'inclinació:
• Mòdul de càrrega TP4056:
• Filferro vermell i blanc
• Adhesius de recanvi de Rubik de recanvi

La pintura en aerosol blanca dóna a l’acrílic un bon acabat difús. No obstant això, no és necessari si en lloc de comprar un acrílic translúcid blanc com aquest.

Per tant, és possible que us hàgiu adonat que el cub no es construeix realment a partir d’un cub de Rubik real, com el cub de Well Done Tips. Inicialment, vaig intentar copiar el procés de construcció de Well Done Tip, tallant les entranyes d’un cub (cub r.i.p.) i posant trossos d’acrílic. Malauradament, com que no tinc la maquinària que ell fa, he utilitzat una serra per tallar les petites peces d’acrílic i el cub ha quedat increïblement desigual i francament lleig. Així, sortirem amb un disseny modificat: 6 peces quadrades d’acrílic més adhesius de cub de substitució de Rubik.

P.s. És possible que us pregunteu per què fins i tot es venen adhesius de recanvi. Els meus amics de speedcuber em diuen que els adhesius cauran dels seus cubs (cars) amb el pas del temps i que els adhesius de recanvi són útils. Qui sabia?

Pas 2: retalleu 6 peces quadrades d'acrílic

Amb una regla, traça sis peces d’acrílic de 6 mm per 6 mm.

L’acrílic suposadament es pot tallar amb un simple ganivet utilitzat, però després de diverses puntuacions + intents de trencar l’acrílic encara em quedava una peça intacta. Com a tal, vaig anar amb el següent millor: una serra mecànica.

(Sé que una serra mecànica no és la millor o més precisa manera de tallar acrílic. No obstant això, és la més barata i l'única eina que tenia).

Retalleu les 6 peces i assegureu-vos de portar un respirador o màscara mentre ho feu; en aquest procés es genera molta pols. Un bon nombre de tutorials no els mostren una màscara i, per molt que m’encanta un bon revestiment d’acrílic als pulmons, el CDC diu que no és massa bo per a mi.

(Tingueu en compte que les màscares quirúrgiques que tots portem per sortir al carrer no són suficients per filtrar la pols acrílica.)

Un cub estàndard de Rubik té uns costats d’aproximadament 5,5 mm. Tanmateix, per assegurar-me que hi hagi més llum a través del cub, li vaig donar uns quants mil·límetres addicionals.

Posa les vores si són súper rugoses.

Pas 3: temps de pintura en aerosol

Col·loqueu els quadrats en un tros de cartró o de paper de diari, cosa que us estigui bé amb pintura en aerosol. Mantingueu la llauna de pintura en polvoritzador a uns 3 o 3 metres de distància i passeu per sobre dels quadrats diverses vegades.

Assegureu-vos de ruixar la pintura a una bona distància. Si la llauna està massa a prop dels quadrats, apareixeran globus de pintura en aerosol a la superfície i no ho volem.

NOMÉS pintar amb esprai un costat del cub: aquest costat serà el costat cap a l'interior. L'altre costat s'ha de deixar com està per a aquesta ~ agradable sensació de plexiglàs ~.

(Temps Buzzkill: també heu de portar una màscara per pintar en aerosol; la pintura en aerosol és una cosa desagradable per entrar als pulmons).

Deixeu assecar la pintura en aerosol. Haurien de fer-ho 3-4 hores.

Pas 4: Muntatge del cub (tipus de)

Ajunteu 4 costats del cub. Mantingueu 2 peces juntes i poseu cola calenta a la intersecció interior dels dos costats.

Aneu amb compte de no apropar massa la pistola de cola calenta a la pintura en polvorització: es fondrà i acabareu amb taques a la pintura en aerosol (podeu veure això a la imatge). Vaig acabar desprenent el cub, traient la pintura en aerosol amb acetona i refet).

(També es pot fer servir Superglue, però després de cremar-me amb la reacció de superglue i cotó, no tinc gaire ganes de fer-ho de nou).

Deixarem la cinquena i la sisena plaça per al final.

El costat de la pintura en aerosol hauria de ser cap a l'interior del cub.

Pas 5: connectar la bateria al mòdul de càrrega

Al costat del TP4056 oposat al micro USB, hi ha 4 punts per soldar. Com haureu endevinat, Out + i Out - són per al circuit real, mentre que B + i B- es connecten a la bateria.

En primer lloc, traieu el connector micro JST de la bateria i retireu els extrems dels dos cables. A continuació, soldeu el fil vermell (positiu o de potència) a B + i el fil negre (negatiu o de terra) a B-. Hi ha bastants tutorials sobre la soldadura de forats, així que no hi entraré. Ara podeu connectar un cable micro USB a la bateria i el LED vermell del TP4056 hauria d’encendre’s (indicant que la bateria s’està carregant). Un cop finalitzada la càrrega, el LED canviarà de vermell a blau.

Una nota sobre les bateries LiPo: són EXTREMAMENT perilloses. Sí, el telèfon, l’ordinador i la tauleta funcionen amb bateries LiPo, però utilitzen amplis circuits de protecció de càrrega i control que garanteixen que el telèfon (normalment) no esclati en flames. I els focs de LiPo no són com els focs normals: poden funcionar sense oxigen i sovint cremen les cases. Heu vist algun vídeo terrorífic de mini avions en flames? Probablement, això ha fallat amb LiPo.

El TP4056 té un circuit de protecció de càrrega integrat. Això significa que protegeix la bateria de la sobrecàrrega i la sobrecàrrega. Tanmateix, això no us dóna excusa per ser descuidat al voltant de la bateria. Les activitats que no recomano realitzar amb la bateria inclouen:

1. Deixant-lo caure al vàter.
2. Intentant aixafar-lo amb un totxo.
3. Intentant obrir-lo amb un ganivet.
4. Menjar-lo (d’acord, hauria de ser obvi).

De totes maneres, aquest és el final de la meva diatriba LiPo. No sigueu excessivament descuidats i probablement estareu bé!

Pas 6: Temps de l'electrònica

La màgia canviant de color del cub prové de 5 interruptors d’inclinació diferents. Com que només s’encendrà un LED a la vegada, podem utilitzar una resistència per als múltiples LED.

El diagrama de circuits anterior proporciona un esquema per a una taula de treball, però es pot adaptar fàcilment a una placa de perfils. (Si voleu que afegeixi un esquema de perfboard, puc fer-ho, només heu de comentar!)

Afegiu la resistència a la cantonada del perfboard i, a continuació, doblegueu un cable al llarg de la primera fila de forats. A continuació, afegiu els 5 interruptors d’inclinació al llarg de la fila de forats de manera que un cable de l’interruptor d’inclinació toqui la resistència i l’altre interruptor es trobi a la segona fila.

La resistència és de 100 ohms, que és prou bona per als LED estàndards de 5 mm, ja que la tensió descarregada de la bateria és de 3,7 V.

Un cub normal de Rubik té groc / blanc, blau / verd i vermell / taronja oposats. Com a resultat, hem d’assegurar-nos que cada commutador d’inclinació estigui orientat cap a la direcció correcta. Les direccions correctes en relació amb el perfboard, suposant que el groc és el color "off", són les següents:

1. Blanc: amunt (fora del perfboard, mirant cap a tu)
2. Blau: est
3. Taronja: nord
4. Verd: oest
5. Vermell: sud

A continuació, afegiu els LED al commutador d’inclinació corresponent. Assegureu-vos que la pota més llarga del LED sigui la pota que toqui l’interruptor d’inclinació. A continuació, soldeu totes les potes més curtes dels LED.

Soldeu un tros de filferro vermell al costat no doblegat de la resistència i soldeu un tros de filferro blanc a les potes dels LED (que acabeu de connectar).

Finalment, soldeu el cable blanc a OUT- al TP4056 i, a continuació, soldeu el cable vermell al forat OUT + (és una bona pràctica connectar sempre la terra primer).

Primer vaig provar el circuit amb una placa de control, i després el vaig transferir a la placa de perfils. Assegureu-vos que el cable blanc i vermell que va del perfboard al TP4056 es troba a la part inferior del perfboard; el perfboard estarà per sobre del TP4056.

Ara podem comprovar que el circuit funciona com s’espera inclinant el perfboard en diferents direccions.

Pas 7: apliqueu adhesius al cub i als dos costats encara no connectats

Aquesta va ser la part més desconcertant de la construcció. Era bastant difícil afegir els adhesius al cub perquè quedessin tots rectes.

Assegureu-vos que afegiu adhesius al costat dret. Cal afegir-los de manera que el groc / blanc, el blau / verd i el vermell / taronja estiguin oposats

Vaig triar el groc per ser el color del LED "apagat". Això significava que el port de càrrega no podia estar al costat groc o blanc. Per tant, els dos quadres sense adjuntar han de tenir blanc i un altre color adjacent al groc (vermell, blau, verd o taronja, he triat el vermell).

Consell: és més fàcil si col·loqueu una longitud d’adhesius sense pelar darrere del lateral on esteu afegint adhesius, brilleu una llanterna darrere d’aquest costat i després afegiu adhesius. D'aquesta manera, podeu veure fàcilment l'esquema dels adhesius i utilitzar-lo com a guia per col·locar adhesius.

Pas 8: fer un forat per al port de càrrega

Amb els adhesius afegits, ara podem crear un forat per al port de càrrega TP4056. Enganxeu el TP4056 a la bateria amb el port de càrrega a la vora de la bateria. A continuació, marqueu el punt a l’acrílic perquè el port de càrrega passi pel costat sense connectar.

A continuació, utilitzeu una broca petita per fer 3 forats petits on ha d’anar el port de càrrega. Utilitzeu el port de càrrega com a guia de la mida del forat. (Aquesta part també va ser sorprenentment dura).

Pas 9: Muntatge del cub de nou

És hora del muntatge final! Ara que el port de càrrega està al seu lloc, podem reunir tota la resta.

Agafeu un cable micro usb i connecteu-lo pel forat del port de càrrega que acabeu de fer al costat sense connectar.

Connecteu-lo al TP4056 de la bateria perquè la bateria quedi al ras.

Afegiu cola calenta a les tres vores del cub on anirà el costat sense connectar amb el port i el lloc on ha d’enganxar-se la bateria. A continuació, afegiu ràpidament la bateria i el costat lliure al cub.

Assegureu-vos que els circuits del tauler estiguin aïllats del TP4056 col·locant alguna cosa entre ells: he utilitzat una rodona de cotó. Enganxeu el panell perfum a la rodona de cotó i la rodona de cotó a la bateria (hi hauria d’haver espai a la bateria que no ocupi el TP4056).

Assegureu-vos que el perfboard estigui tan llis com sigui possible; això farà que els LED brillin quan se suposa

Finalment, enganxeu l’última peça sense adjunt a la part superior i ja hem acabat!

Lijeu les vores rugoses.

Pas 10: Conclusió

Gaudeix de la teva nova llum de cub súper impressionant! Mostra-ho a tots els teus amics (extremadament gelosos).

Si ho tornés a fer: tindria molta més cura de tallar les peces d’acrílic i probablement les ordenaria pre-tallar amb un angle de 45 graus perquè encaixin. Probablement també faria servir epoxi per enganxar-lo i demanar acrílic blanc en lloc de molestar-me amb la pintura en aerosol, que es pot ratllar fàcilment.

Espero que us hagi agradat aquest instructiu. Si ho heu fet, torneu a considerar la possibilitat de votar-hi al concurs Remix

Són benvinguts comentaris, inquietuds, preguntes, crítiques constructives.