Le Nuage Lumineux- Lampada metereologica: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Le Nuage Lumineux

introduzione

Ciao a tutti!

Siamo Gonzalo Bueno, Julia Moreno e Yolanda Palacios, un gruppo di quattro studenti di "Elettronica creativa", un modulo del 4° anno di Ingegneria Elettronica presso l'Università di Málaga, Scuola di Telecomunicazioni. (https://www.etsit.uma.es/). Questo istruibile è il nostro progetto finale.

È un prodotto rivolto principalmente ad artisti, psicologi (musicoterapia, cromoterapia…), studenti, persone che vivono all'estero, ecc. Tra le sue caratteristiche principali ci sarebbe quella di eseguire un lavoro di rilassamento. Inoltre, funge da decorazione domestica interattiva.

Obbiettivo

Il primo obiettivo è la simulazione dei diversi stati meteorologici come pioggia, tempesta, giornata nuvolosa o soleggiata all'interno di una "lampada". Nella sua prima versione questi stati possono essere selezionati da un controllo ad infrarossi o da pulsanti inseriti nella lampada stessa.

Materiali e componenti necessari

I materiali e i componenti utilizzati per eseguire la progettazione sono quelli descritti di seguito:

• Arduino nano - 7,32 $
• 2x Relé 5V - 9$
• 2x transistor N3904 - 1$ circa
• 2x diodi - 0,50 $ circa
• IR per arduino - 2$
• 4x fogli di metacrilato 15$ circa
• Luci led (impermeabili) - 8€
• Umidificatore - 15, 89 €
• Pompa dell'acqua - 8$

Cavo, resistenze, una stampante 3D e PLA o ABS, saldature e un paio di giorni…

Passi da seguire

In questa sezione descriveremo in dettaglio i passaggi seguiti realizzando il prototipo di 'Le nuage lumineux'.

Passaggio 1: progettazione della struttura e calcolo delle misurazioni

Il primo passo da considerare è il design che si vuole utilizzare per la "lampada metereologica", in questo caso è stata scelta una struttura cubica rettangolare con base piramidale all'esterno ottenendo così una maggiore sicurezza in caso di perdite d'acqua.

Come si vede in figura, le basi sono due: una interna ed una esterna. La base interna ha il compito di immagazzinare l'acqua, l'umidificatore (per dare la sensazione di una giornata nuvolosa) e la pompa dell'acqua che porta un tubo in alto, mentre all'esterno è quella che contiene la parte elettronica. C'è poi la struttura in metacrilato tra le pareti della base interna e il coperchio in modo che sia il più fissata possibile. Nel coperchio si vede anche l'impianto di irrigazione e un foro al centro dove le luci a led simuleranno i diversi climi. All'interno del metacrilato sarà presente un tubo trasparente attraverso il quale l'acqua verrà pompata all'impianto di irrigazione in modo da simulare la pioggia e/o il temporale.

Nei passaggi descritti di seguito vedrai ogni parte più dettagliata (comprese le misure corrispondenti di ciascuna parte).

Passaggio 2: design della base interna

Una volta proposto il disegno voluto e le misure ora arriva la stampa della base interna della struttura. È importante notare che potrebbe essere necessario utilizzare resina o vernice per rendere la base a tenuta stagna in modo che l'acqua non fuoriesca in nessun momento.

In figura si vedono due cubi che si attaccano dalla base fino ad un'altezza di 5cm che poi viene divisa per potersi integrare sia tra il metacrilato che la plastica dura. Il bordo esterno è di dimensioni leggermente maggiori rispetto a quello interno per evitare problemi d'acqua e comprende anche una sporgenza per poterlo adattare successivamente alla base esterna. Ha anche un paio di fori per poter far passare i cavi esistenti della pompa dell'acqua e dell'umidificatore. Entrambi dovrebbero essere sigillati perfettamente in modo che l'acqua non passi, e devono essere fatti una volta che i cavi sono passati ed è chiaro che non è necessario alcun cambiamento.

Nell'immagine sopra sono state dettagliate alcune delle dimensioni della base interna. Il cubo interno è di 100x100mm con 3mm di spessore ogni parete, il cubo esterno è di circa 119x119mm con 3mm di spessore e tra di loro c'è una separazione di 3,5 mm dove verrà inserito il vetro (questo può cambiare a seconda dello spessore del vetro).

La dimensione dei fori in cui passano i cavi può variare a seconda delle dimensioni necessarie.

D'altra parte, e come si vede in figura, le pareti esterne presentano una sporgenza all'estremità di esse, per l'adattamento alla base esterna come detto in precedenza, ed hanno una dimensione di 3,5 mm.

È importante ricordare che questa base deve essere completamente a tenuta stagna in modo che la parte elettronica sia sicura.

Passaggio 3: struttura in metacrilato

Una volta stampata la base interna, si rimisura lo spazio tra i cubetti per evitare errori, ora si procede al taglio del metacrilato o della plastica dura (è possibile che nello stesso posto in cui lo si acquista si possa tagliare alla misura desiderata). La forma che si dovrebbe avere è quella mostrata in figura.

Misure dettagliate (struttura in metacrilato):

• Spessore: 3 mm.
• Altezza: 350 mm.
• Larghezza di due cristalli: 113 mm.
• Larghezza di due cristalli: 107mm.

Le larghezze dei cristalli vanno due su due in modo che si adattino due all'esterno e gli altri due all'interno. Va tenuto presente che le misure possono variare a seconda dello spessore del metacrilato o della plastica dura.

Come montare e sigillare i cristalli dipenderà dal tipo di materiale utilizzato, quindi a seconda di quella decisione dovrebbe essere fatta una ricerca sul modo migliore per farlo.

I cristalli sono stati inseriti nella base interna e prima di sigillare qualsiasi cosa verrà stampato il coperchio.

Passaggio 4: design del coperchio

Il coperchio è progettato in due parti separate. La prima parte sarebbe il coperchio superiore il cui unico scopo è quello di chiudere la lampada climatica e, come si vede in figura, è predisposto per l'incastro tramite guide con l'altra parte del coperchio (che verrà approfondito in seguito).

È difficile da apprezzare, ma il coperchio nella parte superiore porta il logo di Le nuage lumineux, è stato fatto stampando a velocità diverse. Può essere visto a seconda dell'intensità della luce che la lampada produce.

Misure dettagliate (coperchio superiore):

• Spessore: 3 mm.
• Distanza tra le guide: 3 mm.
• Altezza: 6mm.
• Fondo: 116mm.
• Larghezza: 119 mm.
• Larghezza guida interna: 107 mm.

La parte interna del coperchio è quella dettagliata in figura. Si può notare che ha le guide per adattarsi al coperchio esterno. C'è anche un cilindro in cui passa la luce LED, un foro all'interno del cilindro per il passaggio della luce, un altro piccolo foro per il passaggio del tubo dell'acqua e numerosi fori a forma di cono di due diverse dimensioni per l'impianto di irrigazione.

Si è deciso di stampare il coperchio in bianco in modo che la luce oltrepassi per creare un bell'effetto visivo, inoltre ha permesso di fare dei fori all'interno del cilindro (per far passare più acqua) in modo che alcuni LED oltrepassino direttamente e altri lo facciano attraverso il coperchio.

Le immagini riportate in figura mostrano il coperchio interno da diverse viste così da poterlo apprezzare appieno così com'è e vedere le misure di ciascuna delle parti che lo compongono.

Misure dettagliate (coperchio esterno):

• Spessore: 9 mm.
• Circonferenza esterna per LED: 79mm.
• Spessore della circonferenza: 6 mm.
• Altezza della circonferenza: 10 mm.
• Circonferenza interna per LED: 30mm.
• Altezza: 40 mm.
• Larghezza: 119 mm.
• Altezza guida: 113 mm.
• Larghezza guida: 3 mm.

Passaggio 5: controllo

A questo punto occorre verificare che tutto quanto fatto fino ad ora funzioni correttamente: Se tutti i pezzi combaciano, sigillarli e unire le pareti di vetro. Quindi, si verifica che la struttura sia a tenuta stagna, e in caso contrario dovrà essere risolta. Una volta che tutto è a tenuta stagna, l'umidificatore viene introdotto e verificato per funzionare bene. Nel nostro caso, non avendo i componenti fino a più tardi del previsto, non sono stati fatti i fori alla base in quanto le misure non erano chiare. Quindi, ora che è arrivato l'umidificatore, i fori sono stati fatti con un trapano. Il cavo è stato passato e sigillato con silicone. Una volta che si è asciugato è stato nuovamente testato per essere a tenuta stagna e perfettamente funzionante. Lo stesso procedimento è stato fatto per la pompa dell'acqua. E nel caso dei led si è deciso di metterne due, uno alla base e l'altro all'interno del coperchio come previsto, in questo modo si illumina molto di più. Finora la lampada deve essere a tenuta stagna, e avere tutti i componenti nella sua base con i fili passati, e il tubo della pompa dell'acqua che arriva al coperchio, come si può vedere nell'immagine qui sotto.

Passaggio 6: design della base esterna e gambe di base

Ora che tutto funziona, bisogna decidere il design della base esterna. È stata scelta una forma piramidale in modo che, in caso di perdite, l'elettronica non subisca danni. Oltre a questo è stato necessario disegnare quattro cubetti come gambe perché i cavi passano sotto la base interna e rendono instabile la lampada.

Misure dettagliate (Base esterna piramidale):

• Altezza: 174 x 188,49 mm
• Larghezza: 130 mm.

Misure dettagliate (gambe interne della base):

• Altezza: 22 mm.
• Larghezza: 20 mm.

Passaggio 7: programmazione ed elettronica

In questo passaggio ti occuperai delle parti di programmazione ed elettronica. Nel caso della programmazione, utilizzerai il telecomando che ha le luci LED (che utilizza infrarossi) per la programmazione dell'intero sistema. Sarà, attraverso i pulsanti di quel telecomando, come verrà gestita l'elettronica. Il codice è allegato come appendice alla fine di questa sezione.

Nel caso dell'elettronica i diversi componenti sono stati saldati. Nella sezione 'passo per passo' puoi vedere più in dettaglio come è stata realizzata questa parte.

Passaggio 8: controllo finale

Una volta che tutto è pronto, basta controllare che funzioni correttamente: la lampada non perde, rimane stabile e anche i LED, la pompa dell'acqua e l'umidificatore funzionano correttamente. Inoltre l'elettronica non crea problemi. Il risultato finale è visibile nell'immagine sottostante.

Passaggio 9: passo dopo passo