Construeix l'aparell Rainbow: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

The Rainbow Apparatus (també conegut com el cromascopi astral) és un artilugi òptic que us permet veure l'energia colorida de les coses normals. En aquest instructiu, us mostraré com construir el vostre propi per explorar les vibracions tecnicolor de les coses que us envolten.

Pas 1: reunir els materials necessaris

Aquesta versió requereix una impressora 3D i algunes habilitats bàsiques de soldadura i muntatge. Necessitarà:

• Una impressora 3D.
• Cinta d’embalatge clara (o una màquina laminadora).
• Paper blanc.
• Tisores.
• Un adaptador de paret de CC reciclat a partir d’alguns aparells electrònics rebutjats.
• Un mini convertidor ajustable de CC a CC ajustable.
• Estrelles LED d'alta potència de 20 mm, en els colors vermell, verd i blau.
• Un multímetre (opcional: una font d'alimentació de sobretaula de tensió variable).
• Una soldadura de soldadura i nucli de colofònia.
• Alguns ferratges de tall, alguns talladors de filferro i un separador de filferro.
• Cinta elèctrica.
• Alguna mena de cola per a plàstics. Una cosa semipermanent com E6000 és una bona opció.
• Opcional: feltre verd per tapar la part inferior de la base.

Proveïment de la font d'alimentació:

La font d'alimentació és un tipus normal de "berruga de paret" que inclou la majoria d'electrònics. L’ideal és que tingueu elements electrònics rebutjats que pugueu utilitzar. La majoria de les berrugues de paret apagaran 4,5V, 5V, 9V, 12V o fins i tot de 24V. L’altra valoració important és si és CC (comú) o CA (menys comú) a la sortida.

Per a aquest projecte, necessitareu un adaptador de 9V o 12V com a mínim. Ha de treure uns 9 watts com a mínim. La potència és simplement el producte del voltatge de sortida i del corrent de sortida escrit a l’etiqueta. Per exemple, si l’etiqueta digués que el voltatge de sortida era de 9V a 1A, significaria que emet exactament 9 watts. Si l'adaptador tingués una sortida de 12V amb un corrent de 0,85A (850mA), significaria que la sortida seria de 10,2 watts i també seria adequada.

Per la vostra seguretat, no utilitzeu una font d'alimentació superior a 12 V o 2 amperes

Proveint les peces des d'eBay:

La majoria de les peces electròniques es poden obtenir a eBay de forma molt econòmica. Per als LEDs, cerqueu "Estrella LED de 20 mm". Probablement trobareu moltes opcions de colors i potència. Obteniu un (o varis) de cada color primari, vermell, verd i blau i trieu la varietat de 3 watts. Assegureu-vos que la mida sigui de 20 mm perquè s’adapti correctament a la base impresa en 3D.

L’altra part crítica d’aquesta versió és un mini convertidor ajustable DC-DC. Es tracta de petites plaques de circuits que converteixen un voltatge continu més alt en un voltatge inferior. Necessitareu un que tingui un voltatge ajustable a la sortida. Els que faig servir són realment petits (17,5 mm per 11,14 mm) i la base impresa en 3D té un retallable per a aquesta mida en particular.

Els he vist a eBay amb el títol "Xip MP2307 de mòdul convertidor d'alimentació d'alimentació reduïda de 5 unitats MINI360 3A DC-DC", però molts venedors venen exactament el mateix. Assegureu-vos que la imatge coincideixi i que hi hagi dos coixinets de soldadura a cada extrem del tauler. Vegeu la imatge per obtenir el tipus correcte i el tipus incorrecte.

Pas 2: imprimiu les parts en 3D

Haureu d’imprimir les següents parts de les seves STL:

• 1x Base.stl
• 1x EyeGuard.stl
• 3x Pillar.stl
• 1x Retainer.stl (imprimir mitjançant el mode "espiralitzar")
• 1x Ring.stl
• 1x TurnWheel.stl

Per als usuaris avançats que vulguin personalitzar el disseny, també he inclòs el fitxer font OpenSCAD.

Pas 3: imprimiu la plantilla i la calcomania de la pantalla del projector

• Carregueu la plantilla adjunta ".svg" a Inkscape i imprimiu-la.

• Utilitzeu una màquina de laminar per laminar la pàgina o bé:

  • Tapeu el cercle blanc i l’etiqueta amb tires paral·leles de cinta d’embalatge transparent.
  • Repetiu al revers.
• Retalla el cercle.
• Retalla la calcomania.

Pas 4: munteu la pantalla de projecció

• Introduïu la pantalla a la part de l'anell per garantir un ajust adequat.
• Apliqueu una mica d’adhesiu al voltant de les vores per assegurar-lo.
• Feu lliscar l’anell de retenció per obtenir suport addicional.

Pas 5: Apreneu alguns components electrònics: què és un convertidor Buck?

Un convertidor Buck és un dispositiu que converteix un voltatge de CC a un altre voltatge de CC, com un transformador, però per CC en lloc de CA.

Quan s’encenen LEDs petits, és habitual utilitzar una resistència per limitar el corrent, però per als LED de major potència això seria molt ineficient, ja que molta energia es convertiria en calor.

Per evitar-ho, podem utilitzar un controlador de LED de corrent constant personalitzat o bé podem utilitzar un convertidor genèric de buck que genera una tensió ajustable. Un convertidor de dades no limita el corrent, però el corrent que passa pels LED és proporcional al voltatge. Per tant, si comencem amb un voltatge baix, el podem augmentar lentament fins que el corrent desitjat flueixi a través dels LED. No és plug-and-play com un controlador LED, però fa la feina tan bé quan s’ajusta correctament.

Per als passos següents, començarem amb una sortida de 7 V al convertidor de buck i després el pujarem gradualment. Aquest pas és crucial, ja que si superem la tensió de funcionament, el corrent augmentarà dràsticament i alguna cosa deixarà sortir el fum màgic.

Pas 6: Muntatge inicial i ajust de tensió

Talleu el connector de CC de l’extrem del cable de la berruga de la paret i separeu els dos cables.

Tireu uns 5 mm dels extrems i assegureu-vos que no toquin els extrems. Ara, amb la berruga de la paret endollada, utilitzeu el multímetre per mesurar la tensió als extrems del cable. Anoteu quin extrem és positiu per a més endavant.

Ara desconnecteu la berruga de la paret i soldeu els extrems del cable als coixinets "in +" i "in-" del convertidor de CC a CC. Assegureu-vos que obteniu la polaritat correcta i que esteu soldant al costat d’entrada del tauler (comproveu l’etiquetatge al revers del tauler).

Abans de continuar, mesureu la tensió a les pastilles de sortida. Baixeu el petit cargol de sintonització fins que el voltatge sigui 7V i anoteu en quina direcció heu de girar el comandament de sintonització per augmentar o disminuir el voltatge. Fixeu-vos en la sensibilitat de l’ajust. Haureu de poder ajustar el voltatge en increments fins per al següent pas.

Això és important: abans de passar al següent pas, configureu la tensió de sortida no superior a 7V. A més, assegureu-vos que utilitzeu LED vermells, verds i blaus. L'elecció de la tensió d'arrencada prové de la suma de les tensions nominals d'aquests LED en concret, que són 1,8V, 2,0V i 3,3V respectivament.

Pas 7: Connexió dels LEDs i ajust del corrent

1. Estableix els LED de les ranures de la base i talla la longitud del cable que hauràs de connectar en sèrie. Haureu d’anar del + d’un LED al - del següent.
2. Soldeu els LED en sèrie. Per a aquesta tasca, és molt útil un conjunt de mans d’ajuda per a banc.
3. Al principi i al final de la cadena de LED, soldeu dos fils de longitud més llarga, preferiblement de dos colors diferents, de manera que pugueu fer un seguiment de quin és positiu i negatiu. Aquest cable ha de ser prou llarg per passar pels forats, enrotllar-se al canal de la part posterior i entrar a la osca del convertidor.
4. Enganxeu els LED a les ranures de la base i alimenteu els cables més llargs per un dels eixos verticals.
5. Doneu la volta a la base. Soldeu el cable "-" al terminal "out-" del convertidor de CC a CC. Tingueu en compte la polaritat: si la inverteu, els LED no s’encendran.
6. En aquest moment, el cable "+" encara està desconnectat del teclat "out +". Configureu el vostre multímetre a amplificadors de corrent continu i connecteu la berruga de la paret. Connecteu el multímetre en sèrie amb el cable solt i el coixinet i assegureu-vos que el corrent ronda els 400 mA.
7. Si heu d’ajustar el corrent, feu-ho girant el cargol d’ajust en quantitats molt petites i comprovant el corrent.

Nota: Si teniu una font d’alimentació de sobretaula amb un mesurador de corrent incorporat, seria més fàcil utilitzar-lo per ajustar el voltatge i la brillantor de la cadena LED per separat. Un cop trobeu el voltatge de funcionament correcte, podeu ajustar el tensió del regulador de CC a CC per coincidir amb la tensió de funcionament ideal abans de connectar els LED.

Pas 8: finalització del cablejat i proves

• Desconnecteu la berruga de la paret i soldeu el cable "+" al coixinet "out +" per completar el circuit.
• Assegureu el convertidor de CC a CC al recés utilitzant una mica de cola i embolcalleu el cable sobrant al canal.
• Connecteu l'adaptador de paret i assegureu-vos que funcioni.

Ara, connecteu la berruga de la paret per a la prova final. És probable que els LED siguin bastant brillants i incòmodes de mirar, així que no ho feu (en lloc d’això, apagueu els llums de la vostra habitació i mireu els bonics colors que es projecten a les parets!).

Abans de procedir al muntatge, deixeu-lo funcionar un parell de minuts i torneu a comprovar-lo regularment per assegurar-vos que no fa massa calor al tacte. Si és així, torneu a marcar el voltatge del convertidor de CC a CC, feu-ho lentament i tingueu molta precaució de no girar-lo de manera equivocada. Podeu deixar que els LED s’escalfin, però no prou, per fondre el plàstic, produir olors estranyes o cremar la vostra casa.

Com a mesura de seguretat addicional, no feu funcionar aquest dispositiu sense vigilància

Pas 9: completar la base

Cobriu el convertidor de CC a CC i el canal amb cinta elèctrica. A continuació, retalleu un tros de feltre verd que utilitzeu per tapar la part inferior del dispositiu. Feu servir cola o adhesiu per esprai per enganxar el feltre a la part inferior.

Pas 10: Completar l'assemblea

Continueu amb el muntatge enganxant els tres pilars a les ranures de la base. A continuació, col·loqueu la pantalla de projecció a la part superior dels pilars.

Ara, poseu el protector ocular (ho dic així perquè evita que la llum encegi l’usuari). El mirall i la roda de gir tenen un aspecte similar, però el més petit és el mirador. Té particions a l'interior per evitar que es barregi la llum dels LED.

Col·loqueu l'ullera a la base i alineeu-lo fins que tots els colors es combinin amb un color blanc que cobreixi tota la pantalla. Feu passar un gra de cola al voltant de la vora i fixeu-lo cap avall. Feu servir cinta de doble cara per fixar la calcomania a la base.

Pas 11: Tingueu molt de temps

Ara, col·loqueu la roda de gir sobre l’ullera. Aquesta peça final no s’ha d’enganxar. Podeu girar-lo per enfosquir parcialment la llum i crear patrons de colors frescos. Poseu diversos objectes, com ara retalls d'impressió 3D, darrere de la pantalla per projectar ombres d'arc de Sant Martí totalment groovy.

Primer premi del concurs Make it Glow 2018