Costruisci l'apparato arcobaleno: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

The Rainbow Apparatus (a.k.a The Astral Chromascope) è un aggeggio ottico che ti permette di vedere l'energia colorata dalle cose ordinarie! In questo Instructable, ti mostrerò come costruirne uno tuo per esplorare le vibrazioni technicolor delle cose intorno a te!

Passaggio 1: raccolta dei materiali necessari

Questa build richiede una stampante 3D e alcune abilità di base di saldatura e assemblaggio. Avrai bisogno:

• Una stampante 3D.
• Nastro adesivo trasparente (o una macchina di laminazione).
• Carta bianca.
• Forbici.
• Un adattatore a muro CC riciclato da alcuni componenti elettronici scartati.
• Un mini convertitore step-down DC-DC regolabile.
• Stelle LED ad alta potenza da 20 mm, nei colori rosso, verde e blu.
• Un multimetro (opzionale: un alimentatore da banco a tensione variabile).
• Un saldatore e un nucleo di colofonia.
• Alcuni rottami di filo, alcune tronchesi e una spelafili.
• Nastro elettrico.
• Una specie di colla per plastica. Qualcosa di semipermanente come E6000 è una buona scelta.
• Opzionale: feltro verde per coprire il fondo della base.

Acquisto dell'alimentatore:

L'alimentatore è un normale tipo "wall-wart" che viene fornito con la maggior parte dei componenti elettronici. Idealmente hai un po' di dispositivi elettronici scartati che puoi usare. La maggior parte delle verruche da parete emette 4,5 V, 5 V, 9 V, 12 V o talvolta anche 24 V. L'altra valutazione importante è se si tratta di CC (comune) o CA (meno comune) sull'uscita.

Per questo progetto, avrai bisogno di un adattatore minimo da 9V o 12V. Deve erogare almeno 9 watt. La potenza è semplicemente il prodotto della tensione di uscita e la corrente di uscita scritta sull'etichetta. Ad esempio, se l'etichetta dicesse che la tensione di uscita era di 9 V a 1 A, significherebbe che emette esattamente 9 watt. Se l'adattatore avesse un'uscita a 12 V con una corrente di 0,85 A (850 mA), significherebbe che l'uscita sarebbe di 10,2 watt e sarebbe anche adatta.

Per la tua sicurezza, non utilizzare un alimentatore superiore a 12V o 2 ampere

Recupero delle parti da eBay:

La maggior parte delle parti elettroniche può essere ottenuta da eBay in modo molto economico. Per i LED, cerca "Stella LED da 20 mm". Probabilmente troverai molte scelte di colori e potenza. Prendi uno (o più) di ogni colore primario, rosso, verde e blu e scegli la varietà da 3 watt. Assicurati che la dimensione sia di 20 mm in modo che si adatti correttamente alla base stampata in 3D.

L'altra parte critica di questa build è un mini convertitore buck step-down DC-DC regolabile. Questi sono piccoli circuiti stampati che convertono una tensione CC più alta in una tensione più bassa. Avrai bisogno di uno che abbia una tensione regolabile sull'uscita. Quelli che uso sono davvero piccoli (17,5 mm per 11,14 mm) e la base stampata in 3D ha un ritaglio per quella particolare dimensione.

Li ho visti su eBay con il titolo "5 pezzi MINI360 3A DC-DC Step Down Buck Power Supply Converter Module MP2307 Chip", ma la stessa identica cosa è venduta da molti venditori. Assicurati che l'immagine corrisponda e che ci siano due pad di saldatura su ciascuna estremità della scheda. Vedere l'immagine per il tipo giusto e il tipo sbagliato.

Passaggio 2: stampa 3D delle parti

Dovrai stampare le seguenti parti dai loro STL:

• 1x Base.stl
• 1x EyeGuard.stl
• 3x Pilastro.stl
• 1x Retainer.stl (stampa utilizzando la modalità "spiralize")
• 1x Ring.stl
• 1x TurnWheel.stl

Per gli utenti avanzati che desiderano personalizzare il design, ho incluso anche il file sorgente di OpenSCAD.

Passaggio 3: stampa il modello e la decalcomania dello schermo del proiettore

• Carica il modello ".svg" allegato in Inkscape e stampa.

• Utilizzare una macchina di laminazione per laminare la pagina, oppure:

  • Copri il cerchio bianco e la decalcomania con strisce parallele di nastro adesivo trasparente.
  • Ripetere sul retro.
• Ritaglia il cerchio.
• Ritaglia la decalcomania.

Passaggio 4: assemblare lo schermo di proiezione

• Inserire lo schermo nella parte ad anello per garantire una corretta aderenza.
• Applicare un po' di adesivo intorno ai bordi per fissarlo.
• Far scorrere l'anello di ritegno per ulteriore supporto.

Passaggio 5: impara un po' di elettronica: cos'è un convertitore buck?

Un convertitore buck è un dispositivo che converte una tensione CC in un'altra tensione CC, una specie di trasformatore, ma per CC anziché CA.

Quando si accendono piccoli LED, è comune utilizzare un resistore per limitare la corrente, ma per LED di potenza più elevata questo sarebbe molto inefficiente poiché molta energia verrebbe convertita in calore!

Per evitare ciò, possiamo utilizzare un driver LED a corrente costante personalizzato, oppure possiamo utilizzare un convertitore buck generico che emette una tensione regolabile. Un convertitore buck non limiterà la corrente, ma la corrente che attraversa i LED è proporzionale alla tensione. Quindi, se iniziamo con una bassa tensione, possiamo aumentarla lentamente fino a quando la corrente desiderata scorre attraverso i LED. Non è plug-and-play come un driver LED, ma fa il suo lavoro altrettanto bene se regolato correttamente.

Per i seguenti passaggi, inizieremo con un'uscita a 7V sul convertitore buck e poi lo aumenteremo molto gradualmente. Questo passaggio è di fondamentale importanza, perché se superiamo la tensione operativa, la corrente aumenterà notevolmente e qualcosa farà uscire il fumo magico!

Passaggio 6: assemblaggio iniziale e regolazione della tensione

Taglia il connettore CC dall'estremità del cavo della verruca del muro e separa i due fili.

Rimuovere circa 5 mm dalle estremità e assicurarsi che le estremità non si tocchino. Ora, con la verruca a muro collegata, usa il tuo multimetro per misurare la tensione alle estremità del filo. Annota quale fine è positivo per dopo.

Ora scollegare la verruca a muro e saldare le estremità del filo ai pad "in+" e "in-" sul convertitore CC-CC. Assicurati di avere la polarità corretta e che stai saldando al lato di ingresso della scheda (controlla il retro della scheda per l'etichettatura).

Prima di procedere, misurare la tensione sui pad di uscita. Abbassa la piccola vite di sintonia fino a quando la tensione non legge 7V e prendi nota della direzione in cui devi girare la manopola di sintonia per aumentare o diminuire la tensione. Nota quanto è sensibile la regolazione. Dovrai essere in grado di regolare la tensione con incrementi fini per il passaggio successivo.

Questo è importante: prima di procedere al passaggio successivo, impostare la tensione di uscita non superiore a 7V! Inoltre, assicurati di utilizzare LED rossi, verdi e blu! La scelta della tensione di avviamento deriva dalla somma delle tensioni nominali di questi particolari LED, che sono rispettivamente 1.8V, 2.0V e 3.3V.

Passaggio 7: cablaggio dei LED e regolazione fine della corrente

1. Posiziona i LED sugli slot nella base e taglia la lunghezza del filo che ti servirà per collegarli in serie. Dovrai passare dal + di un LED al - del successivo.
2. Saldare i LED in serie. Un set di mani che aiutano da banco è molto utile per questo compito!
3. All'inizio e alla fine della catena di LED, salda due spezzoni di filo più lunghi, preferibilmente di due colori diversi, in modo da poter tenere traccia di quale è positivo e quale negativo. Questo filo deve essere abbastanza lungo da passare attraverso i fori, avvolgere il canale sul retro e nella tacca per il convertitore buck.
4. Incolla i LED nelle fessure sulla base e fai passare i fili più lunghi lungo uno degli alberi verticali.
5. Capovolgi la base. Saldare il filo "-" al terminale "out-" del convertitore CC-CC. Fai attenzione alla polarità: se la inverti, i LED non si accenderanno!
6. A questo punto il filo "+" è ancora scollegato dal pad "out+". Imposta il tuo multimetro sugli amplificatori CC e collega la verruca al muro. Collegare il multimetro in serie con il filo sciolto e il pad e assicurarsi che la corrente sia di circa 400 mA.
7. Se è necessario regolare la corrente, farlo ruotando la vite di regolazione di piccolissime quantità e controllando la corrente.

Nota: se si dispone di un alimentatore da banco con un misuratore di corrente integrato, sarebbe più semplice utilizzarlo per regolare separatamente la tensione e la luminosità della catena di LED. Una volta trovata la corretta tensione di funzionamento, è possibile regolare il tensione sul regolatore da CC a CC in modo che corrisponda a quella tensione operativa ideale prima di collegare i LED.

Passaggio 8: completamento del cablaggio e test

• Scollegare la verruca a muro e saldare il filo "+" al pad "out+" per completare il circuito.
• Fissare il convertitore DC-DC nella rientranza utilizzando una piccola quantità di colla e avvolgere il filo in eccesso nel canale.
• Collega l'adattatore a muro e assicurati che funzioni.

Ora, collega la verruca al muro per il test finale. I LED saranno probabilmente piuttosto luminosi e scomodi da guardare, quindi non farlo (spegni invece le luci nella tua stanza e guarda i bei colori che vengono proiettati sulle tue pareti!).

Prima di procedere con il montaggio, lascialo funzionare un paio di minuti e controlla regolarmente per assicurarti che non diventi troppo caldo al tatto. Se lo è, ricomponi la tensione sul convertitore DC-DC, fallo lentamente e stai molto attento a non girarlo nel modo sbagliato! Puoi lasciare che i LED si scaldino, ma non abbastanza da sciogliere la plastica, produrre odori strani o bruciare la tua casa!

Come ulteriore precauzione di sicurezza, non utilizzare questo dispositivo incustodito

Passaggio 9: completamento della base

Coprire il convertitore DC-DC e il canale con nastro isolante. Quindi, ritaglia un pezzo di feltro verde e usalo per coprire la parte inferiore del dispositivo. Usa della colla o dell'adesivo spray per attaccare il feltro sul fondo.

Passaggio 10: completamento dell'assemblaggio

Procedere con il montaggio incollando i tre pilastri nelle rispettive asole della base. Quindi montare lo schermo di proiezione sulla parte superiore dei pilastri.

Ora, metti la protezione per gli occhi (lo chiamo così perché impedisce alla luce di accecare l'utente). La protezione per gli occhi e la ruota girevole sono simili nell'aspetto, ma quella più piccola è la protezione per gli occhi. Ha delle partizioni all'interno per evitare che la luce dei LED si mescoli.

Posiziona la protezione per gli occhi sulla base e allineala finché tutti i colori non si fondono in un colore biancastro che copre l'intero schermo. Esegui un cordone di colla attorno al bordo e fissalo. Usa del nastro biadesivo per attaccare la decalcomania alla base.

Passaggio 11: divertiti molto

Ora, metti la rotella di rotazione sopra la protezione per gli occhi. Questo pezzo finale non deve essere incollato. Puoi ruotarlo per oscurare parzialmente la luce e creare fantastici motivi di colore! Attacca vari oggetti, come frammenti di stampa 3D, dietro lo schermo per proiettare ombre arcobaleno assolutamente fantastiche!

Primo Premio al Concorso Make it Glow 2018