Lampada cubo di Rubik wireless con facile inclinazione e cambio colore: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Oggi costruiremo questa fantastica lampada in stile cubo di Rubik che cambia colore in base a quale lato è rivolto verso l'alto. Il cubo funziona con una piccola batteria LiPo, caricata da un cavo micro-usb standard e, nei miei test, ha una durata della batteria di diversi giorni.

Questo tutorial è un ottimo progetto per principianti e richiede strumenti minimi!

Sono un relativamente principiante quando si tratta di circuiti: ho preso per la prima volta un saldatore meno di un mese fa e spero che questo tutorial ispiri altri principianti a iniziare il loro primo progetto di circuiti. Se ti piace questo Instructable, mi renderebbe felice se lo votassi nel concorso Remix!

Sono stato ispirato dall'incredibile Wireless LED Cube Light Instructable di Well Done Tips, ma volevo estenderlo ulteriormente e ho capito che sarebbe stato fantastico avere più di un colore. Dopotutto, il cubo di Rubik ha più di un solo colore, quindi perché dovrebbe esserci solo una luce?

Per un po' sono rimasto perplesso sul rilevamento dell'orientamento e ho pensato di dover aggiungere un piccolo microcontrollore e un accelerometro. Tuttavia, poiché il mio obiettivo era che il cubo fosse wireless, sapevo che avrei dovuto aggiungere una batteria e poiché ciò avrebbe drenato più succo di quanto avrei voluto, non volevo andare in quella direzione.

È stato allora che ho trovato la luce LED Cube di lonesoulsurfer! La sua lampada usava un interruttore al mercurio per controllare la luce. Tuttavia, non volevo usare il mercurio - è davvero dannoso per l'ambiente - ma fortunatamente gli interruttori di inclinazione sono un'ottima alternativa.

Volevo anche rendere questo tutorial adatto ai principianti, utilizzare materiali che potrebbero essere facilmente acquistati online o in un negozio e limitare l'uso di attrezzature (come una sega da tavolo) che molte persone, me compreso, non hanno.

Iniziamo!

Forniture

Sono necessarie le seguenti forniture:

• Saldatore e saldatore
• Trapano a colonna e piccola punta da trapano
• Seghetto con denti fini
• Governate
• pennarello
• Pistola per colla a caldo
• Morsetto (per segare)
• Carta vetrata
• Respiratore / maschera n95 per taglio + levigatura
• Tronchese
• Spelafili

Passaggio 1: materiali

• Foglio di acrilico trasparente (a.k.a plexiglass, a.k.a plastica glorificata). Ho usato plexiglass spesso 3mm, probabilmente circa 24x36 (residuo di un vecchio specchio intelligente smontato).
• Vernice spray bianca - facile da trovare da Home Depot o Lowe's.
• Perfboard -
• LED rosso, blu, verde, arancione e bianco (è possibile sostituirne uno con il giallo)
• Batteria LiPo 3.7v (ho usato 1100 mAh) -
• Resistenza da 100 ohm o 220 ohm a seconda dei LED
• 5 interruttori di inclinazione -
• Modulo di ricarica TP4056 -
• Filo rosso e bianco
• Adesivi sostitutivi del cubo di Rubik

La vernice spray bianca conferisce all'acrilico una bella finitura diffondente. Tuttavia, non è necessario se acquisti invece un acrilico bianco traslucido come questo.

Quindi potresti aver notato che il cubo non è in realtà costruito da un vero cubo di Rubik, come il cubo di Well Done Tips. Inizialmente ho tentato di copiare il processo di costruzione di Well Done Tip, ritagliando le viscere di un cubo (cubo r.i.p.) e inserendo pezzi di acrilico in mezzo. Sfortunatamente, dal momento che non ho i macchinari che ha lui, ho usato un seghetto per tagliare i piccolissimi pezzi di acrilico e il cubo ha finito per essere incredibilmente sbilenco e francamente brutto. Quindi partiremo con un design modificato: 6 pezzi quadrati di acrilico più adesivi del cubo di Rubik di ricambio!

p.s. Forse ti starai chiedendo perché vengono venduti anche adesivi sostitutivi. I miei amici speedcuber mi dicono che gli adesivi cadranno dai loro (costosi) cubi nel tempo e che gli adesivi sostitutivi sono utili. Chi lo sapeva?

Passaggio 2: ritaglia 6 pezzi quadrati di acrilico

Usando un righello, traccia sei pezzi di acrilico da 6 mm per 6 mm.

Si suppone che l'acrilico possa essere tagliato usando un semplice taglierino, ma dopo più punteggi + tentativi di rompere l'acrilico mi è rimasto ancora un pezzo intatto. Come tale, sono andato con la prossima cosa migliore: un seghetto.

(So che un seghetto non è il modo migliore o più accurato per tagliare l'acrilico. Tuttavia, è il più economico e anche l'unico strumento che avevo.)

Ritaglia i 6 pezzi e assicurati di indossare un respiratore o una maschera mentre lo fai: in questo processo viene generata molta polvere. Un discreto numero di tutorial non li mostra indossare una maschera, e per quanto io ami un buon rivestimento di acrilico sui miei polmoni, il CDC dice che non è troppo buono per me.

(Nota che le mascherine chirurgiche che tutti indossiamo per uscire oggigiorno non sono sufficienti per filtrare la polvere acrilica!)

Un cubo di Rubik standard ha i lati di circa 5,5 mm. Tuttavia, per garantire che più luce passi attraverso il cubo, gli ho dato qualche millimetro in più.

Leviga i bordi se sono molto ruvidi.

Passaggio 3: tempo di verniciatura a spruzzo

Posiziona i quadrati su un pezzo di cartone o di giornale, qualcosa su cui puoi applicare la vernice spray. Tieni la bomboletta spray a circa 2-3 piedi di distanza e ripassa i quadrati più volte.

Assicurati di spruzzare la vernice da una buona distanza. Se la lattina è troppo vicina ai quadrati, sulla superficie appariranno delle gocce di vernice spray, e noi non lo vogliamo.

Dipingi SOLO a spruzzo un lato del cubo: questo lato sarà il lato rivolto verso l'interno. L'altro lato dovrebbe essere lasciato così com'è per quella ~bella sensazione di plexiglass~.

(Tempo di buzzkill: dovresti anche indossare una maschera per la verniciatura a spruzzo: la vernice spray è una brutta roba da entrare nei polmoni).

Lascia asciugare la vernice spray. 3-4 ore dovrebbero bastare.

Passaggio 4: assemblare il cubo (una sorta di)

Metti insieme 4 lati del cubo. Tieni insieme 2 pezzi alla volta, quindi metti la colla a caldo nell'intersezione interna dei due lati.

Fai attenzione a non avvicinare troppo la pistola per la colla a caldo alla vernice spray: si scioglierà e ti ritroverai con macchie nella vernice spray (puoi vedere questo è successo nella foto-ho finito per smontare il cubo, rimuovendo la vernice spray con acetone e rifacendola).

(Si può usare anche la supercolla, ma dopo aver preso una brutta bruciatura dalla supercolla e dalla reazione del cotone, non sono troppo entusiasta di farlo di nuovo.)

Lasceremo la quinta e la sesta casella per la fine.

Il lato della vernice spray deve essere rivolto all'INTERNO del cubo.

Passaggio 5: collegamento della batteria al modulo di ricarica

Sul lato del TP4056 opposto alla micro USB, ci sono 4 punti per la saldatura. Come avrai intuito, Out + e Out - sono per il circuito effettivo, mentre B+ e B- si collegano alla batteria.

Innanzitutto, taglia il connettore micro JST sulla batteria e spella le estremità dei due fili. Quindi saldare il filo rosso (positivo o alimentazione) a B+ e il filo nero (negativo o massa) a B-. Ci sono alcuni tutorial sulla saldatura a foro passante, quindi non ne parlerò qui. Ora puoi collegare un cavo micro USB alla batteria e il LED rosso sul TP4056 dovrebbe accendersi (indicando che la batteria è in carica). Una volta completata la ricarica, il LED passerà da rosso a blu.

Una nota sulle batterie LiPo: sono ESTREMAMENTE pericolose. Sì, il tuo telefono, computer e tablet sono alimentati da batterie LiPo, ma utilizzano un'ampia protezione di ricarica e circuiti di monitoraggio che assicurano che il tuo telefono (di solito) non prenda fuoco. E gli incendi LiPo non sono come i normali incendi: possono funzionare senza ossigeno e spesso bruciano le case. Hai visto video terrificanti di mini aerei in fiamme? Probabilmente è LiPo andato storto.

Il TP4056 ha un circuito di protezione della carica integrato. Ciò significa che protegge la batteria dal sovraccarico e dallo scaricamento eccessivo. Tuttavia, questo non ti dà una scusa per essere negligente con la batteria. Le attività che non consiglio di eseguire con la batteria includono:

1. Farlo cadere nel cesso.
2. Tentativo di schiacciarlo con un mattone.
3. Tentativo di aprirlo con un coltello.
4. Mangiarlo (ok, questo dovrebbe essere ovvio).

Ad ogni modo, questa è la fine della mia diatriba LiPo. Basta non essere eccessivamente negligente e probabilmente starai bene!

Passaggio 6: tempo di elettronica

La magia che cambia colore del cubo deriva da 5 diversi interruttori di inclinazione. Poiché sarà acceso solo un LED alla volta, possiamo utilizzare un resistore per più LED.

Lo schema circuitale sopra fornisce uno schema per una breadboard, ma può essere facilmente adattato a una perfboard. (Se vuoi che aggiunga uno schema perfboard, posso farlo, basta commentare!)

Aggiungi il resistore nell'angolo della perfboard, quindi piega un cavo lungo la prima fila di fori. Quindi aggiungere i 5 interruttori di inclinazione lungo la fila di fori in modo tale che un cavo sull'interruttore di inclinazione tocchi il resistore e l'altro interruttore si trovi sulla seconda riga.

Il resistore è di 100 ohm, che è abbastanza buono per i LED standard da 5 mm dato che la tensione scaricata dalla batteria è di 3,7 V.

Un normale cubo di Rubik ha giallo/bianco, blu/verde e rosso/arancio uno di fronte all'altro. Di conseguenza, dobbiamo assicurarci che ogni interruttore di inclinazione sia rivolto nella direzione corretta. Le direzioni corrette relative alla perfboard, assumendo che il giallo sia il colore "off", sono le seguenti:

1. Bianco: in alto (fuori dalla perfboard, di fronte a te)
2. Blu: Est
3. Arancione: Nord
4. Verde: Ovest
5. Rosso: Sud

Quindi aggiungi i LED al loro interruttore di inclinazione corrispondente. Assicurarsi che la gamba più lunga del LED sia la gamba che tocca l'interruttore di inclinazione. Quindi saldare insieme tutte le gambe più corte dei LED.

Salda un pezzo di filo rosso al lato non piegato del resistore e un pezzo di filo bianco alle gambe dei LED (che hai appena collegato).

Infine, saldare il filo bianco a OUT- del TP4056, quindi saldare il filo rosso al foro OUT+ (è buona norma collegare sempre prima la massa!).

Ho prima testato il circuito con una breadboard, quindi ho trasferito il circuito su perfboard. Assicurati che il filo bianco e rosso che va dalla perfboard al TP4056 sia sul fondo della perfboard, la perfboard sarà sopra il TP4056.

Ora possiamo verificare che il circuito funzioni come previsto inclinando la perfboard in direzioni diverse.

Passaggio 7: applicare gli adesivi al cubo e ai 2 lati non ancora fissati

Questa è stata la parte più snervante della costruzione. È stato abbastanza difficile aggiungere gli adesivi al cubo in modo che fossero tutti dritti.

Assicurati di aggiungere adesivi sul lato destro. Devono essere aggiunti in modo tale che giallo/bianco, blu/verde e rosso/arancione siano uno di fronte all'altro

Ho scelto il giallo come colore del LED "spento". Ciò significava che la porta di ricarica non poteva essere sul lato giallo o bianco. Pertanto, i due quadrati non collegati devono avere il bianco e un altro colore adiacente al giallo (rosso, blu, verde o arancione: ho scelto il rosso).

Suggerimento: è più facile se metti una lunghezza di adesivi non staccati dietro il lato a cui stai attualmente aggiungendo adesivi, fai brillare una torcia dietro quel lato e poi aggiungi adesivi. In questo modo puoi vedere facilmente il contorno degli adesivi e usarlo come guida per posizionare gli adesivi.

Passaggio 8: creare un foro per la porta di ricarica

Con gli adesivi aggiunti, ora possiamo creare un foro per la porta di ricarica TP4056. Incolla a caldo il TP4056 sulla batteria, con la porta di ricarica a filo con il bordo della batteria. Quindi segna il punto sull'acrilico per il passaggio della porta di ricarica sul lato non collegato.

Quindi, usa una piccola punta da trapano per fare 3 piccoli fori dove deve andare la porta di ricarica. Usa la porta di ricarica come guida per stabilire quanto deve essere grande il foro. (Anche questa parte è stata sorprendentemente difficile).

Passaggio 9: assemblare nuovamente il cubo

Tempo per l'assemblaggio finale! Ora che la porta di ricarica è a posto, possiamo mettere insieme tutto il resto.

Prendi un cavo micro usb e collegalo attraverso il foro della porta di ricarica che hai appena creato sul lato non collegato.

Collegarlo al TP4056 sulla batteria in modo che la batteria sia a filo di lato.

Aggiungi la colla a caldo ai tre bordi del cubo dove andrà il lato non collegato con la porta e il punto in cui la batteria deve aderire. Quindi aggiungi rapidamente la batteria e il lato non attaccato al cubo.

Assicurati che il circuito sulla perfboard sia isolato dal TP4056 inserendo qualcosa tra di esso: ho usato un tondo di cotone. Incolla a caldo la perfboard sul tondo di cotone e il tondo di cotone sulla batteria (dovrebbe esserci spazio sulla batteria che non è occupato dal TP4056).

Assicurati che la perfboard sia il più livellata possibile: questo farà in modo che i LED si illuminino quando dovrebbero

Infine, incolla l'ultimo pezzo staccato sulla parte superiore e il gioco è fatto!

Carteggiare eventuali bordi irregolari.

Passaggio 10: conclusione

Goditi la tua nuova fantastica luce cubica! Mostralo a tutti i tuoi amici (estremamente gelosi).

Se dovessi farlo di nuovo: starei molto più attento a tagliare i pezzi di acrilico, e probabilmente li ordinerei pretagliati con un angolo di 45 gradi in modo che combacino. Probabilmente userei anche la resina epossidica per incollarlo insieme e ordinerei l'acrilico bianco invece di preoccuparmi della vernice spray, che può graffiarsi facilmente.

Spero ti sia piaciuto questo Instructable! Se lo hai fatto, di nuovo, considera di votarlo nel concorso Remix

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