El llum espiral (també conegut com el llum d’escriptori Loxodrome): 12 passos (amb imatges)

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

The Spiral Lamp (també conegut com The Loxodrome Desk Lamp) és un projecte que vaig començar el 2015. Es va inspirar en el Loxodrome Sconce de Paul Nylander. La meva idea original era una làmpada d'escriptori motoritzada que projectés remolins de llum que fluïssin a la paret.

Vaig dissenyar i imprimir en 3D un prototip a OpenSCAD per a una exposició de fabricants. Tot i que la il·luminació era tan fantàstica com havia esperat, els bits mecànics eren fràgils, difícils de construir i simplement no funcionaven molt bé.

Des de llavors he après FreeCAD, una eina molt més potent, i he redissenyat els components mecànics. Aquest manual d’instruccions presenta una versió de segona generació que substitueix la majoria d’interiors per peces imprimibles en 3D. Aquesta actualització inclou mòduls LED intercanviables de 3W, de manera que podeu canviar els LED per diferents colors; o; si podeu connectar-lo amb un mòdul LED RGB a tot color per obtenir efectes d’il·luminació més sofisticats.

Aquest projecte és de codi obert:

Aquest projecte es va construir íntegrament amb programari lliure i de codi obert i compleix la definició de maquinari de codi obert. Els fitxers de disseny OpenSCAD i FreeCAD es proporcionen perquè els modifiqueu sota Creative Commons - Reconeixement - Compartir igual

Crèdits addicionals:

• Inspirat en el "Loxodrome Sconce" de Paul Nylander
• Fitxer OpenSCAD derivat del "Loxodrome" de kitwallace

Pas 1: el nucli central

El taló d’Aquil·les del meu disseny original era que l’esfera loxodrom no tenia un punt de muntatge fiable. Inicialment, vaig intentar suspendre'l des d'un punt de pivot a la part superior i fent servir imants per girar-lo a la base. Això no va funcionar gens, així que vaig provar un motor i un engranatge petit, però com que el loxodrom estava penjat a la part inferior, l'engranatge el faria fora del camí en lloc de girar-lo. El repte clau era trobar una manera de suportar-lo i fer-lo girar des de baix, tot i tenir un eix central fix per ancorar el braç LED i el cablejat.

La làmpada que s’inclou en aquest manual d’instruccions ha estat redissenyada per utilitzar un nucli central coaxial. El motor de la base fa girar un petit engranatge que engrana amb un engranatge central més gran. L’engranatge central s’envolta al voltant d’un coixinet de patins de rodets 608 que s’adapta a una altra part que transmet la rotació a la part superior del llum. Pel centre del coixinet hi ha un tub central fix per ancorar el braç de suport del LED i per fer funcionar el cablejat associat.

Pas 2: Impressió i muntatge del nucli central

El nucli central consta de les quatre parts impreses en 3D següents:

• TopAssembly.stl (gris, imatge anterior)
• GearCoreCenter.stl (vermell)
• LoxodromeMountingAdaptor.stl (verd)
• DriveGear.stl (morat)

A més de les peces impreses, necessitareu un coixinet de patins 603. Podeu trobar-los econòmicament a eBay. Mireu el vídeo anterior per veure com es combina tot. És possible que hagueu de polir el tub central del TopAssembly per ajustar-lo bé. Un cop inserit el coixinet al GearCoreCenter, heu d’afegir una mica de cola a la vora de l’adaptador LoxodromeMountingAdapter i inserir-lo al GearCoreCenter. Aquestes dues parts estan pensades per estar ben fixades i no haurien de girar.

Vaig utilitzar el lubricant Panef White Stick amb silicona a totes les parts mòbils.

Consells generals sobre la impressió:

Totes les parts del nucli central estan dissenyades per imprimir-se sense suport. El GearCoreCenter s’ha d’imprimir amb la cara engranada al nivell del llit d’impressió amb els brots orientats cap amunt. El DriveGear s’ha d’imprimir amb l’engranatge a ras del llit i l’eix estret cap amunt. Vaig trobar que establir el "Recorregut mínim de retracció" a 2 mm a Cura 2 va ajudar a accelerar considerablement la impressió.

Consells d'impressió per al muntatge superior:

En imprimir en PLA mitjançant la configuració predeterminada, el tub situat al centre del TopAssembly era massa trencable. Alentir la impressió, augmentar el gruix de la paret, el cabal i la temperatura em va donar una part prou forta.

Aquests són els paràmetres de Cura 2 que he utilitzat per tallar el TopAssembly:

• Shell:

  Gruix de la paret: 2

• Refredament:

  • Velocitat del ventilador: 50%
  • Velocitat normal del ventilador: 30%
  • Velocitat màxima del ventilador: 35%

• Material:

  • Temperatura d'impressió per defecte: 210
  • Temperatura d’impressió: 210
  • Cabal: 110%
  • Activa la retracció: fals

• Velocitat:

  • Velocitat d’impressió: 40 mm / s
  • Velocitat de paret: 10 mm / s

Pas 3: Acoblament dels cables del braç LED

Haureu d’utilitzar una eina de premsat per encertar els cables d’un connector DuPont de quatre posicions mitjançant pins femelles. Vaig construir la meva làmpada amb connectors de quatre posicions per tenir suficients cables per a un LED RGB. Si feu servir un LED d’un sol color, n’hi haurà prou amb dos cables, però prefereixo doblar-los per obtenir una capacitat de càrrega addicional. Per tant, el braç LED té una ranura prou gran per adaptar-se a un connector DuPont de quatre punts.

Necessitareu quatre jocs de filferro trenat d’aproximadament un peu de llargada, una eina de crimpat i un kit de connectors DuPont. He utilitzat aquests:

• Eina de premsat IWISS SN-28B
• Assortiment de connectors de capçal de pont de filferro femella / home Dupont de 2,54 mm, 2,54 mm, HALJIA

El vídeo mostra el procés de premsat.

Pas 4: Muntatge del braç LED

Un cop construït el cablejat, introduïu-los a través del braç LED i empenyeu el connector DuPont a la ranura. És un ajust ajustat. És possible que vulgueu colar una mica de cola al connector perquè no es perdi en el futur, però si ho feu, utilitzeu-ne una mica i apliqueu-lo al costat sòlid del connector i tingueu cura de no deixar-la ficar-se als endolls.

Un cop muntat el braç LED, podeu alimentar-lo pel forat al mig del nucli central. El vídeo mostra el procés i em mostra les proves amb diversos mòduls LED.

Consells d'impressió per al braç LED:

El braç LED s’ha de col·locar al costat quan imprimiu. Totes les superfícies estan inclinades de manera que no siguin necessaris suports.

Pas 5: Muntatge dels mòduls LED

Els mòduls LED estan formats pels components següents:

• Una "estrella" LED de 3W
• Un tap d'ampolla (com a dissipador de calor)
• Un connector DuPont de quatre posicions amb pins masculins
• Corts llargs de filferro aïllat i trenat
• Epoxi normal de dues parts per fixar el connector DuPont a la part posterior del tap de l'ampolla (he utilitzat JB Weld)
• Epoxi tèrmic de dues parts per fixar el LED al tap de l’ampolla (he utilitzat adhesiu tèrmic d’alumina àrtica)

Voldreu utilitzar un soldador per fixar petites longituds de fil a les pastilles positives i negatives de la vostra estrella LED. Si teniu un LED de color únic, podríeu duplicar els cables, dos per al positiu i dos per al negatiu. Això us permet fer passar corrent a través de tots dos cables en paral·lel i utilitzar tots els cables disponibles al braç LED. Per a un LED RGB, utilitzarà un cable per interconnectar tots els coixinets d’ànode (-) i els tres cables restants per connectar-se a cadascun dels coixinets de càtode (+).

Faig servir taps d’ampolla per al dissipador de calor LED. Els vaig comprar a la meva empresa cervesera local, tot i que podeu provar de reutilitzar-ne una d'ampolla de cervesa si no estava totalment doblegada.

Tret que compris taps d'ampolla "nus", és possible que hagis d'utilitzar una pistola d'aire calent per estovar i treure el revestiment de goma. Assegureu-vos que teniu una superfície neta i perfectament plana de metall nu per fixar el LED. A continuació, utilitzeu epoxi tèrmic per fixar el LED als taps de les ampolles, fixeu-lo amb clips i deixeu-lo fixar durant la nit.

Pas 6: Muntatge dels mòduls LED

L’endemà, voldreu encertar els connectors DuPont masculins a cadascun dels quatre cables i empènyer-los a una carcassa de quatre connectors. A continuació, barregeu part de l’epoxi normal de dues parts (no l’epoxi tèrmic que heu utilitzat anteriorment) i connecteu el connector a la part posterior del tap de l’ampolla. Una vegada més, retalleu-ho i deixeu-lo configurar durant la nit.

La figura mostra un mòdul LED RGB de tres colors i un cop acabat el muntatge.

Pas 7: Connecteu el motor

Vaig utilitzar un motor síncron de 4W 120V CA TYD-50 per a la base. Aquests motors s’utilitzen en els plats giratoris de microones i es poden trobar fàcilment en línia. Són econòmics, funcionen de manera molt silenciosa i estan disponibles en una gamma de RPM diferents. Vaig triar una unitat lenta de 5-6 RPM per donar al meu llum una acció de gir lent i constant. L'engranatge del llum es redueix a la meitat, de manera que la meva làmpada gira a una tranquil·litat de 2,5 a 3 RPM.

Vaig soldar amb un cable recuperat d’un electrodomèstic i el vaig aïllar amb dues capes de tubs termorretractables. Si no us esteu còmode amb les tensions de línia de la vostra làmpada, també podeu trobar motors síncrons de 12V CA TYD-50. A continuació, el combinaríeu amb un transformador de berrugues de paret que proporcionarà una CA de 12V més fàcil de fabricar.

Pas 8: munteu la placa base

El motor es pot cargolar a la placa base mitjançant cargols M3.

El meu motor tenia un eix amb un diàmetre exterior de 7 mm. Així que vaig dissenyar una peça de plàstic per permetre que s’acoblés amb un eix de perfil quadrat imprès en 3D. Es connecta amb un cargol M3 i una femella.

Aquesta peça de plàstic té una boca cònica àmplia i l’eix està pensat per lliscar lliurement dins i fora amb poca resistència. Ho necessiteu més endavant al muntatge, ja que haurà de col·locar-se al lloc des de dalt.

Per evitar que el motor s’escalfi, enganxeu uns peus de goma a la part inferior de la placa base. Això el mantindrà allunyat de la taula i ajudarà al flux d’aire.

Consells per imprimir:

Totes les parts estan dissenyades per imprimir-se sense suports.

Pas 9: munteu el cos de la làmpada

La placa base es pot fixar al cos mitjançant cargols M3. No hi ha manera d’arribar a l’interior, així que assegureu-vos que tots els cables pengen de la ranura de la part posterior de la placa base abans d’adherir les dues meitats.

Consells per imprimir:

El cos de la làmpada té un pendent suau i es pot imprimir sense suports.

Pas 10: connecteu el conjunt d'engranatges al cos de la làmpada

L’eix s’ajusta lliurement al forat del conjunt de l’engranatge. Si simplement intenteu col·locar el conjunt de l’engranatge des de dalt de l’eix, probablement caurà a l’interior del llum.

Podeu fer servir una mica de cola calenta per mantenir l’eix al seu lloc, però vaig optar per mantenir el conjunt de l’engranatge cap per avall i després vaig baixar el cos del llum (també cap per avall) per sobre. Heu d’eixar per trobar la ranura d’aparellament a l’interior de la llum, els costats inclinats de la part d’aparellament haurien d’ajudar a guiar l’eix al seu lloc.

Al principi, trobareu que l’eix és massa llarg. Vaig fer-ho a propòsit perquè el poguéssiu retallar fins que tot encaixés perfectament.

Un cop instal·lat el conjunt d'engranatges, endolleu el motor i comproveu que l'engranatge gira abans de fixar la part superior amb dos cargols petits.

Pas 11: connecteu el Loxodrome

Introduïu el braç LED a través del petit forat de la base del loxodrom i feu-lo maniobrar cap a la seva posició. És ajustat i hi ha poc espai entre la vora del loxodrome i el braç LED. Tot i això, no utilitzeu la força, no hauria de ser necessària.

Vaig tenir algunes dificultats per aconseguir que el loxodrome passés del revolt a la base del braç LED. Vaig haver de llimar una mica les vores del braç LED per fer-lo prou estret per passar, però he ajustat el fitxer CAD i STL, així que espero que no ho hàgiu de fer.

Una vegada que el loxodrom estigui al coll del braç LED, hauria de fixar-se a les pestanyes de retenció. L’últim pas és inserir el mòdul LED clavant els dits pels espais del loxodrom.

Vegeu el vídeo sobre com es fa això.

Consells per imprimir:

Imprimiu el Loxodrome al 100% de farciment, ja que voleu que els braços en espiral siguin el més forts possibles.

Definitivament, necessitareu suport per a aquesta impressió i per a una gran quantitat. Si teniu un suport soluble de doble extrusora, aquest és un lloc ideal per utilitzar-lo.

Si no teniu un extrusor dual, no tingueu por, ja que el vaig poder imprimir en una sola impressora FDM extrusora. Com que la majoria del suport estarà a l'interior del Loxodrome, haurà de ser prou feble perquè pugueu arribar amb unes alicates de punta d'agulla, aixafar-lo i treure'l peça per peça.

El suport predeterminat de Cura és massa fort per a això. El truc que vaig trobar era utilitzar un suport de xarxa amb una densitat de suport de zero. Això fa que Cura només imprimeixi parets fines d'una sola capa per recolzar els braços espirals del Loxodrome. Aquestes parets són relativament fàcils de triturar i treure un cop finalitzada la impressió.

La meva impressió original es va fer el 2015 amb una versió anterior de Cura, però aquí teniu la configuració de Cura 2 que sembla que proporciona el patró de suport desitjat:

• Generar assistència: cert
• Col·locació de suport: a tot arreu
• Patró de suport: quadrícula
• Densitat de suport: 0
• Distància de suport X / Y: 0,9
• Distància de suport Z: 0,15
• Utilitzeu les torres: fals

Durant i després de la impressió, el Loxodrome semblarà un croissant gegant. Haureu d’utilitzar unes alicates de punta d’agulla per arrencar el suport fins que s’hagi acabat. Punxar-lo amb una eina punxant o aixafar-lo ajudarà a trencar les capes. L’ús de guants gruixuts pot ser útil per a això, ja que els fragments poden ser nítids. Un cop retirat tot el suport, podeu suavitzar qualsevol aspecte amb paper de vidre.

Pas 12: alimentació del mòdul LED

Per alimentar el mòdul LED, recomano una font d'alimentació de corrent ajustable. Per a una estrella LED típica, 300 mA proporcionaran un corrent adequat. Hi ha diversos controladors LED de 300 mA llistats a eBay o podeu obtenir un mòdul totalment ajustable com el que es mostra al meu vídeo.

Una altra opció és comprar un convertidor de corrent continu de CC a CC de voltatge variable i utilitzar-los conjuntament amb una berruga de paret de 12 V CC. A continuació, podeu augmentar amb cura el voltatge de zero fins que la quantitat correcta de corrent, mesurada per un multímetre, flueixi a través del LED. Tingueu en compte que els diferents LED de colors necessitaran la font d'alimentació configurada a diferents voltatges, de manera que si teniu previst canviar LEDs, una font d'alimentació constant és una opció molt millor.

Un cop hàgiu configurat el corrent al LED, només executeu-lo mentre hi assistiu. El voleu mirar per assegurar-vos que no fa prou calor per fondre els suports de plàstic. Si fa molta calor, haureu de baixar el corrent.

Subcampió del repte Epilog 9