Le Nuage Lumineux: làmpada metereològica: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Le Nuage Lumineux

Introducció

Hola a tothom!

Som Gonzalo Bueno, Julia Moreno i Yolanda Palacios, un grup de quatre estudiants de 'Creative Electronics', un mòdul de 4t curs d'Enginyeria Electrònica de la Universitat de Màlaga, Escola de Telecomunicacions. (https://www.etsit.uma.es/). Aquest instructiu és el nostre projecte final.

És un producte orientat principalment a artistes, psicòlegs (musicoteràpia, cromoteràpia …), estudiants, persones que viuen a l'estranger, etc. Entre les seves característiques principals hi hauria realitzar un treball de relaxació. A més, serveix com a decoració interactiva de la llar.

Objectiu

El primer objectiu és la simulació dels diferents estats meteorològics com a pluja, tempesta, dia ennuvolat o assolellat dins d'un "llum". En la seva primera versió, aquests estats es poden seleccionar des d'un control d'infrarojos o des de botons inserits a la mateixa làmpada.

Materials i components necessaris

Els materials i components utilitzats per realitzar el disseny són els que es detallen a continuació:

• Arduino nano: 7,32 $
• 2x Relé 5V - 9 $
• 2x transistor N3904 - 1 $ aprox
• 2 díodes - 0,50 $ aprox
• IR per a arduino - 2 $
• 4x fulls de metacrilat 15 $ aprox
• Llums led (impermeables) - 8 €
• Humidificador - 15, 89 €
• Bomba d'aigua: 8 $

Cable, resistències, una impressora 3D i PLA o ABS, soldadures i un parell de dies …

Passos a seguir

En aquesta secció detallarem els passos seguits per fer el prototipus de "Le nuage lumineux".

Pas 1: disseny de l'estructura i càlcul de mesures

El primer pas a tenir en compte és el disseny que voleu utilitzar per a la "làmpada metereològica", en aquest cas s'ha seleccionat una estructura de cub rectangular amb una base piramidal a l'exterior aconseguint una major seguretat en cas de fuites d'aigua.

Com es pot veure a la figura, hi ha dues bases: una interna i una externa. La base interna s’encarrega d’emmagatzemar l’aigua, l’humidificador (per donar la sensació de dia ennuvolat) i la bomba d’aigua que porta un tub cap amunt, mentre que l’exterior és la que conté la part electrònica. Després hi ha l’estructura de metacrilat entre les parets de la base interior i la tapa perquè quedi el més fixa possible. A la tapa també es pot veure el sistema de reg i un forat al centre on els llums LED simularan els diferents climes. A l'interior del metacrilat hi haurà un tub transparent pel qual l'aigua es bombarà al sistema de reg per tal de simular la pluja i / o la tempesta.

En els passos que es descriuen a continuació, veureu cada part més detallada (incloses les mesures corresponents de cada part).

Pas 2: disseny de la base interna

Un cop proposat el disseny que es volia utilitzar i les mesures ara arriben a la impressió de la base interna de l'estructura. És important tenir en compte que pot ser necessari utilitzar resina o vernís per fer la base estanca perquè l'aigua no surti en cap moment.

A la figura es poden veure dos cubs que s’uneixen des de la base fins a una alçada de 5cm que es divideix posteriorment per poder integrar-se tant entre el metacrilat com el plàstic dur. La vora exterior té una mida una mica més gran que l’interior per evitar problemes d’aigua i també inclou un ressalt per poder adaptar-la posteriorment a la base externa. També té un parell de forats per poder passar els cables existents de la bomba d’aigua i de l’humidificador. Tots dos s’han de segellar perfectament perquè l’aigua no passi i s’ha de fer un cop passin els cables i quedi clar que no cal cap canvi.

A la imatge anterior s’han detallat algunes de les dimensions de la base interna. El cub interior és de 100x100mm amb 3 mm de gruix a cada paret, el cub extern fa uns 119x119mm amb 3mm de gruix i entre ells hi ha una separació de 3,5 mm on s’introduirà el vidre (això pot canviar segons el gruix del vidre).

La mida dels forats pels quals passen els cables pot variar en funció de la mida necessària.

D’altra banda, i com es pot veure a la figura, les parets externes tenen un ressalt al final de les mateixes, per a l’adaptació a la base externa tal com s’ha esmentat anteriorment, i tenen una dimensió de 3,5 mm.

És important recordar que aquesta base ha de ser completament estanca perquè la part electrònica sigui segura.

Pas 3: Estructura de metacrilat

Una vegada que s’imprimeix la base interna, es torna a mesurar l’espai entre els cubs per evitar errors, ara es procedeix al tall del metacrilat o del plàstic dur (és possible que al mateix lloc on el compris pugui tallar a la mida desitjada). La forma que s’hauria de tenir és la que es mostra a la figura.

Mesures detallades (estructura de metacrilat):

• Gruix: 3 mm.
• Alçada: 350 mm.
• Amplada de dos cristalls: 113mm.
• Amplada de dos cristalls: 107mm.

Les amplades dels cristalls van de dos en dos de manera que encaixen dos per fora i els altres dos per dins. Cal tenir en compte que les mesures poden variar en funció del gruix del metacrilat o del plàstic dur.

La forma d’ajustar i segellar els cristalls dependrà del tipus de material que s’utilitzi, de manera que en funció d’aquesta decisió s’hauria de fer una cerca sobre la millor manera de fer-ho.

Els cristalls s’han inserit a la base interior i, abans de segellar qualsevol cosa, s’estamparà la tapa.

Pas 4: disseny de tapes

La tapa està dissenyada en dues parts separades. La primera part seria la tapa superior l’únic objectiu de la qual és tancar el llum climàtic i, com es pot veure a la figura, està dissenyada per adaptar-la mitjançant guies amb l’altra part de la tapa (que es detallarà més endavant).

És difícil d’apreciar, però la tapa de la zona superior porta el logotip de Le nuage lumineux, s’ha fet imprimint a diferents velocitats. Es pot veure en funció de la intensitat de la llum que produeix la llum.

Mesures detallades (tapa superior):

• Gruix: 3 mm.
• Distància entre guies: 3 mm.
• Alçada: 6 mm.
• Fons: 116 mm.
• Amplada: 119 mm.
• Amplada de la guia interna: 107 mm.

La part interior de la tapa és la que es detalla a la figura. Es pot observar que té les guies per encaixar amb la tapa externa. També hi ha un cilindre on entra la llum LED, un forat dins del cilindre perquè la llum pugui passar, un altre petit forat pel qual passa el tub d’aigua i nombrosos forats en forma de con de dues mides diferents per al sistema de reg.

Es va decidir imprimir la tapa en blanc de manera que els passos lleugers fessin un bon efecte visual, també va permetre introduir forats a l'interior del cilindre (per passar més aigua) perquè alguns LED passessin directament i d'altres ho fessin per la tapa.

Les imatges que es mostren a la figura mostren la tapa interna des de diferents vistes de manera que es pugui apreciar plenament tal com és i veure les mesures de cadascuna de les parts que la componen.

Mesures detallades (tapa externa):

• Gruix: 9 mm.
• Circumferència externa del LED: 79 mm.
• Gruix de la circumferència: 6 mm.
• Alçada de la circumferència: 10 mm.
• Circumferència interna del LED: 30 mm.
• Alçada: 40 mm.
• Amplada: 119 mm.
• Alçada de la guia: 113 mm.
• Amplada de la guia: 3 mm.

Pas 5: comprovació

En aquest punt, cal comprovar que tot el que s'ha fet fins ara funcioni correctament: si totes les peces encaixen, segellar-les i unir les parets de vidre. Després, es comprova que l'estructura és estanca i, si no, s'haurà de resoldre. Un cop tot estanc, l’humidificador s’introdueix i es verifica que funciona bé. En el nostre cas, en no tenir els components fins més tard del previst, els forats no es van fer a la base ja que les mesures no eren clares. Per tant, ara que va arribar l’humidificador, els forats s’han fet amb un trepant. El cable s'ha passat i segellat amb silicona. Un cop s'ha assecat, s'ha tornat a provar perquè estigui estanc i funcioni completament. S’ha fet el mateix procés per a la bomba d’aigua. I en el cas dels LED, s’ha decidit posar-ne dos, un a la base i un altre a la tapa tal com estava previst, d’aquesta manera s’il·lumina molt més. Fins ara la làmpada ha de ser estanca i tenir tots els components a la base amb els cables passats i el tub de la bomba d’aigua que arriba a la tapa, com es pot veure a la imatge següent.

Pas 6: disseny de la base exterior i potes de la base

Amb tot funcionant ara, cal decidir el disseny de la base externa. Es va seleccionar una forma piramidal perquè, en cas de fuites, l'electrònica no patís danys. A més d'això, ha estat necessari dissenyar quatre petits cubs com a potes perquè els cables passen per sota de la base interna i fan que la làmpada sigui inestable.

Mesures detallades (base externa piramidal):

• Alçada: 174 x 188,49 mm
• Amplada: 130 mm.

Mesures detallades (potes internes de la base):

• Alçada: 22 mm.
• Amplada: 20 mm.

Pas 7: Programació i electrònica

En aquest pas realitzareu la programació i els components electrònics. En el cas de la programació, utilitzarà el comandament a distància que tingui els llums LED (que utilitza infrarojos) per a la programació de tot el sistema. Serà, mitjançant els botons d’aquest comandament a distància, com es gestionarà l’electrònica. El codi s’adjunta com a apèndix al final d’aquesta secció.

En el cas de l'electrònica, els diferents components han estat soldats. A la secció "pas a pas" podeu veure amb més detall com s'ha fet aquesta part.

Pas 8: comprovació final

Un cop llest, comproveu que funcioni correctament: la làmpada no fuig, es manté estable i els LED, la bomba d’aigua i l’humidificador també funcionen correctament. A més, l’electrònica no genera cap problema. El resultat final es pot veure a la imatge següent.

Pas 9: pas a pas