Interruttore elettrico a scorrimento stampato in 3D (usando solo una graffetta): 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Nel corso degli anni mi sono dilettato nel cablaggio dei miei piccoli progetti elettrici, principalmente sotto forma di graffette, fogli di alluminio e cartone incollati insieme con la colla a caldo. Di recente ho acquistato una stampante 3D (la Creality Ender 3) e sono andato alla ricerca di un modello stampabile che mi permettesse di creare componenti elettrici più affidabili utilizzando lo stesso comune metallo domestico. Più di recente avevo bisogno di un interruttore on-off che potessi collegare a una ventola del computer standard a 2 pin alimentata da un adattatore a muro CA.

Con mio sgomento, sono riuscito a trovare solo un modello stampabile che non richiedeva l'ordinazione di parti metalliche speciali per l'elettronica (Hackaday), e l'ultimo aggiornamento di quel progetto ha rivelato che ha smesso di funzionare dopo un uso leggero nel 2016. Ma ho pensato che il nucleo la funzione del loro design sembrava promettente, quindi ho deciso di provare a creare un semplice interruttore elettrico simile.

Dopo un paio di giorni in Sketchup e diverse iterazioni, ho progettato un interruttore elettrico (finora) affidabile che, oltre all'alloggiamento in plastica stampabile, richiede solo circa la metà di una grande graffetta da ufficio per i componenti conduttivi.

Forniture

Utensili:

• stampante 3d
• Pinze
• Tagliafili

Materiali:

• Graffetta grande per ufficio (o cavo conduttivo equivalente da 1 mm di diametro [18 AWG])
• Filamento per stampante 3D 6-7g. Uso un PLA economico

Il modello stampabile è composto da 3 parti:

• Corpo
• Superiore
• Diapositiva

Opzionale:

• Supercolla o il tuo equivalente preferito
• Lima di metallo o carta vetrata

Passaggio 1: stampa la custodia

L'ho stampato in 3D in modo affidabile su un supporto (ad eccezione di un letto di vetro) Ender 3 con un'altezza dello strato di 0,2 mm con un ugello da 0,4 mm. Affettato usando Cura con le seguenti impostazioni notevoli:

• altezza dello strato di 0,2 mm
• 3 pareti (conchiglie)
• riempimento cubico del 20%

• Supporta: Touching Buildplate (necessario solo per il pezzo Slide)

  Densità di supporto: 50%

• Adesione piastra di costruzione: Raft

Tutto il resto è stato lasciato alle impostazioni predefinite di "Qualità standard". Dovrebbe stampare in circa un'ora a seconda della configurazione. Le parti stesse occupano circa 5 g di filamento, con zattera e supporti che aggiungono un piccolo extra.

Una volta terminata la stampa, avrai 3 parti separate: Body, Slide e Top.

Passaggio 2: informazioni e suggerimenti sulla graffetta

Questo è stato il modello è stato progettato specificamente per 1 mm dia. (18 AWG) graffette non patinate perché è quello che mi è capitato di avere a portata di mano durante la realizzazione. Qualsiasi cosa più grande o più piccola non si adatta o sarà troppo larga e si tradurrà in un comportamento inaffidabile. Tuttavia, sentiti libero di modificare il mio file di Sketchup per soddisfare esigenze diverse! Inoltre, potresti essere in grado di ridimensionare il modello per adattarlo a diametri di graffetta più grandi o più piccoli, ma non l'ho provato.

Non sono sicuro che ci sia un sistema di misurazione standard a graffetta, ma lo aggiornerò con quelle informazioni se mai ci imbatterò in esso. Non ho idea del tipo esatto di graffetta che ho usato perché ho buttato via la scatola anni fa.

Raddrizzare le graffette (vedi immagini)

Lievi pieghe nel metallo della graffetta possono impedire il corretto montaggio della parte superiore della custodia (1a foto). Per raddrizzare efficacemente le pieghe residue dopo averla raddrizzata a mano, utilizzare delle pinze per afferrare la graffetta in un segmento dritto subito prima di una piega (2a foto). Applicare pressione sulla graffetta dopo la piegatura fino a quando la piegatura non è perfettamente in linea con il segmento dritto (3a foto). Quindi sposta le pinze alla piega successiva (4a foto). Ripetere fino a quando tutte le piccole curve non sono state raddrizzate (foto restanti).

Va bene se c'è una leggera curva sulla graffetta "raddrizzata"; sono quelli brevi e improvvisi che causeranno problemi in seguito.

Passaggio 3: modellare la graffetta statica (lato destro)

Posiziona l'estremità raddrizzata di una graffetta nel canale orizzontale sul lato destro del corpo. Spingerlo però fino a quando non tocca il punto triangolare a sinistra (1a foto).

Piegare la graffetta a circa 90° (2a foto).

• Lasciarlo con un angolo leggermente >90° aiuterà a mantenerlo in posizione tramite le forze di tensione in seguito.
• Assicurarsi che i 3 punti di contatto originali (1a foto) siano mantenuti dopo la piega. Regolare secondo necessità (3a foto).

Tagliare l'estremità interna in modo che si estenda fuori dal canale orizzontale poco meno della metà dell'angolo triangolare che originariamente ha toccato (4a foto). Taglia anche l'estremità esterna alla lunghezza del cavo desiderata (5a foto).

Passaggio 4: modellare la graffetta girevole (lato sinistro)

Posiziona la parte in plastica del corpo su una superficie piana e inserisci l'estremità raddrizzata della graffetta nel foro passante (1a foto). Usalo per piegare la graffetta di 90° (2a foto). Questo ti darà vicino alla lunghezza giusta alla fine della curva. Probabilmente dovrai usare le pinze per ottenere una curvatura completa di 90° che non ritorni ad un angolo più ampio.

Posiziona la graffetta nel canale lungo il lato sinistro, piegato verso l'alto (3a foto). Tieni l'estremità piegata in posizione e piega l'estremità lunga attorno all'angolo del perno (4a foto). Modifica l'angolo di rotazione fino a quando il punto finale piegato è circa in linea con la sporgenza superiore (ma non completamente a contatto con essa, 5a foto) quando la sezione verticale è a filo con i bordi. La lunghezza ideale è quando la graffetta può ruotare sull'angolo del perno e toccare appena il bordo destro vicino al foro passante (6a e 7a foto).

Err sul lato di essere più lontano dalla sporgenza superiore; se è troppo vicino non sarà in grado di piegarsi verso il basso per entrare in contatto con l'altra graffetta statica

Tagliare la lunghezza del cavo desiderata all'estremità esterna della graffetta (8a foto). Taglia anche la curva finale interna in modo che sia a filo (o più corta) della profondità del corpo (9a e 10a foto).

Passaggio 5: assemblaggio

Inserisci la slitta nella scanalatura superiore del corpo (1a foto). Assicurati che possa scorrere avanti e indietro senza rimanere bloccato (2a foto). Aggancia il pezzo superiore in posizione per avere un'idea di come si collega al corpo e assicurati che lo scivolo si muova ancora avanti e indietro senza rimanere bloccato. Rimuovere il pezzo superiore e spostare la diapositiva nella posizione sinistra (spento).

Se la diapositiva è troppo spessa per adattarsi alla scanalatura superiore, utilizzare carta vetrata o una lima di metallo per assottigliare leggermente le braccia. La parte inferiore dei bracci Slide (dove tocca i supporti di stampa) può incurvarsi leggermente o sviluppare piccole sbavature, entrambi i quali possono impedire un adattamento regolare

Inserisci entrambi i pezzi di graffetta nelle loro posizioni come descritto in precedenza, mantenendo le loro sezioni verticali il più a filo possibile (3a foto).

Se hai difficoltà a mantenerli nella posizione corretta mentre metti il Top, applica una piccola quantità di colla o adesivo per tenerli in posizione. Non applicare la colla in nessun punto delle graffette se non nelle parti verticali. Tenere presente che la colla indurita in eccesso può impedire al Top di adattarsi correttamente al suo posto.

Se sei pronto per racchiudere in modo permanente l'interruttore, questo è il punto in cui puoi applicare la supercolla (o il tuo adesivo preferito) lungo il bordo inferiore e la metà inferiore dei bordi destro e sinistro. Gli angoli in basso a sinistra e a destra sono i punti in cui la parte superiore tende a staccarsi più facilmente, quindi concentrati su quelli. Tuttavia, consiglio vivamente di provarlo prima di incollarlo insieme

Aggancia la parte superiore (4a foto). Trovo che il modo migliore per farlo sia toccare l'angolo in alto a sinistra della scanalatura sulla diapositiva, quindi far scattare l'angolo in basso a sinistra in posizione (5a foto). Quindi applica una pressione sull'angolo in basso a destra finché non scatta in posizione (6a foto). Assicurati di tirare leggermente le graffette verso il centro (in modo che siano a filo) mentre lo fai. L'angolo in basso a destra potrebbe richiedere una discreta quantità di pressione per scattare in quanto è intenzionalmente una stretta frizione.

Passaggio 6: successo! …o risoluzione dei problemi

Ora che l'interruttore è completamente assemblato, puoi testarlo! Uso la modalità Continuity di un multimetro per assicurarmi che funzioni correttamente. Oppure puoi collegarlo a un circuito ben noto di tua progettazione se non hai un multimetro a portata di mano.

Di seguito sono riportati alcuni problemi che potresti incontrare e come risolverli:

La parte superiore non si blocca in posizione

• Assicurati che le sezioni verticali della graffetta siano dritte e a filo contro il bordo inferiore e laterale.
• Assicurati che l'estremità piegata interna del perno (a sinistra) della graffetta (vicino al foro passante) sia stata tagliata in modo che non si estenda più in alto del resto del corpo.
• Se la tua graffetta è più grande di 1 mm di diametro. (18 AWG) quindi non sarai in grado di far scattare la parte superiore. Prova a ridimensionare il modello o usa carta vetrata o una lima di metallo per intagliare canali più larghi nella parte superiore per accogliere il metallo più spesso.
• Se hai applicato colla o adesivo che si è asciugato in posizione, potrebbe occupare spazio che impedisce alla parte superiore di adattarsi al suo posto. Rimuovere la colla secca o ristampare il corpo.

La diapositiva è bloccata

Carteggiare o limare le parti della diapositiva che si incastrano nelle scanalature finché non si adatta meglio

Le graffette sono allentate o sinuose

Molto probabilmente le tue graffette sono troppo sottili. Puoi provare a stampare un modello in scala ridotta. Se lo fai e funziona, mi piacerebbe sentirne parlare. In alternativa, forse la parte superiore non è completamente scattata in posizione o la stampante non è ben calibrata e ha reso le scanalature interne troppo grandi

Il circuito non si completa quando l'interruttore è "on"

• Assicurati che la graffetta destra (statica) si estenda più a sinistra rispetto all'estremità piegata della graffetta sinistra (perno) e che l'estremità piegata della graffetta perno si estenda almeno quanto la graffetta statica. Quando la graffetta pivot viene spinta verso il basso (lontano dalla diapositiva) dovrebbe entrare in contatto con la graffetta statica (4a foto).
• Assicurati che la graffetta girevole non si estenda troppo vicino alla sporgenza superiore o non sarà in grado di ruotare verso il basso quando l'interruttore viene premuto, invece rimarrà bloccato tra la diapositiva e il muro (vedi la seconda foto per una buona distanza esempio).

Il circuito è completo quando l'interruttore è "off"

La graffetta perno (sinistra) è probabilmente piegata con un angolo troppo piccolo e tocca la graffetta statica (destra) quando è rilassata. Aumenta leggermente l'angolo di piegatura all'angolo del perno in modo che ci sia un po' di spazio tra i due. In alternativa, piegare leggermente l'estremità lontano dalla graffetta statica (destra) può aiutare, ma aumenta il rischio che l'estremità rimanga impigliata nella diapositiva (vedi problema successivo)

L'interruttore non si sposterà completamente nella posizione "on"

O

L'interruttore tende a uscire da solo dalla posizione "on"

L'estremità della graffetta perno (sinistra) è probabilmente rimasta impigliata tra la diapositiva e la sporgenza superiore. Regola l'estremità piegata in modo che sia leggermente inclinata verso il basso, lontano dalla diapositiva e verso la graffetta statica (destra)

Passaggio 7: considerazioni finali

Non sono affatto un ingegnere elettrico, ma presumo che finché lo usi solo con correnti e tensioni che sono sicure da toccare, questo non avrà problemi di sicurezza. Se scopri il contrario per favore fammi sapere.

Sto concedendo in licenza tutto questo con la licenza Creative Commons Attribuzione-Condividi allo stesso modo. Voglio che le persone siano libere di usare questo design per tutto ciò che vogliono e spero che altri possano utilizzare o migliorare questo design per creare altri componenti elettrici stampabili in 3D open source che utilizzano materiali conduttivi domestici comuni.