Flexlight: uma lanterna LED de célula tipo moeda sem solda: 3 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Projetos Fusion 360 »

Meu objetivo para este projeto era criar uma lanterna LED simples alimentada por bateria com o mínimo de peças e sem necessidade de solda. Você pode imprimir as peças em algumas horas e montá-las em cerca de 10 minutos, o que o torna ótimo para um projeto vespertino (supervisionado por um adulto). O circuito elétrico muito simples desta lanterna é inspirado nos lançadores de LED, sobre os quais você pode aprender mais aqui.

O Flexlight é um design de 5 peças (3 compradas, 2 impressas) que aproveita a elasticidade da tampa da lanterna e o cabo do LED para atuar como um interruptor normalmente aberto, que pode ser pressionado pelo usuário para ligar temporariamente a lanterna. No momento em que escrevi este Instructable, projetei e testei duas versões da lanterna - uma usa uma célula tipo moeda CR1225 e a outra usa uma célula tipo moeda CR2032. O custo do material para esta lanterna é <$ 2 USD.

Além dos arquivos. STL para essas duas versões (link Thingiverse aqui), também compartilho os modelos paramétricos do Fusion 360 para download, para que você possa modificar / adaptar o design para atender às suas necessidades. Estou animado para aprender com suas melhorias nesses designs!

• Design Flexlight menor (usa célula CR1225):
• Design Flexlight maior (usa célula CR2032):

Segurança

• Peças pequenas: os componentes adquiridos são relativamente pequenos e representam um risco de engolir, não deixe crianças pequenas sem supervisão com essas peças.
• Luz: A luz produzida pela lanterna pode ser intensa, não direcione o LED aceso diretamente nos seus olhos ou nos olhos de outras pessoas.
• Bateria: Não provoque curto nos terminais positivo e negativo da bateria, pois isso pode danificá-la, aquecê-la e / ou fazer com que seu conteúdo seja descarregado.

Suprimentos:

• Ferramentas:

  • Impressora 3D (ou acesso a uma) - para referência, imprimi essas peças em PLA em um Ender 3 Pro
  • Acesso a um computador com Ultimaker Cura (Link)
  • Alicate e alicate de corte
  • Chave de fenda Phillips pequena (para parafuso # 2-56)

• Materiais:

  • Seu material de impressão de escolha
  • 1 bateria de células de lítio 3V (CR1225 ou CR2032, dependendo do modelo Flexlight)
  • 1x LED transparente de 5 mm com tensão direta> = 3 V (recomendado branco, roxo ou azul)
  • 1x # 2-56 x 1/4 "parafuso de máquina longo

Etapa 1: Imprimindo suas peças Flexlight

Pegue sua versão preferida 'base' e 'capa' dos arquivos. STL do Thingiverse (ou faça sua própria versão dos arquivos F360!) E abra o Cura. Essas partes serão impressas em duas sessões separadas, conforme discutido abaixo.

Base Flexlight

A base é relativamente simples e leva menos de 2 horas para ser impressa. Eu recomendo as seguintes configurações:

• Imprima na orientação "vertical", conforme mostrado nas imagens, para garantir que o recurso de retenção da bateria não quebre uma linha de camada durante a instalação / remoção da bateria.
• Impressão com colocação de suporte> Em todos os lugares
• 'Qualidade padrão' com preenchimento de 20% e altura de camada de 0,2 mm deve ser suficiente, mas uma qualidade superior também é aceitável.

Quando a impressão estiver concluída, use seu alicate de corte e alicate para remover o material de suporte.

Capa Flexlight

A capa foi projetada para aproveitar um modo especial no Cura que nos permite imprimi-la em uma espiral contínua e leva menos de 1 hora para imprimir. Eu recomendo as seguintes configurações:

• Imprima na orientação "vertical", conforme mostrado nas imagens.
• Imprimir com modos especiais> Espiralizar contorno externo
• 'Qualidade padrão' com altura de camada de 0,2 mm deve ser suficiente, mas uma qualidade superior também está OK.

Por que espiralizar o contorno externo? A principal vantagem desse recurso é que podemos imprimir nossa capa fina sem costuras de camada, que estão presentes em impressões típicas e prejudicariam a aparência da capa.

Etapa 2: Montando sua Flexlight

Com suas peças impressas e compradas em mãos, é hora de construir!

1. Deslize o LED na base impressa e gire-o de forma que o cátodo (lado negativo, normalmente o cabo mais curto) esteja apoiado no recurso de retenção da bateria. Dobre o ânodo (lado positivo, normalmente o cabo mais longo) para baixo através do recorte na base.

2. Mova o cátodo logo abaixo do recurso de retenção da bateria e insira a célula tipo moeda (lado negativo para cima) sob o recurso de retenção da bateria e cátodo. Empurre a bateria até que ela se encaixe na base. Confirme se o cátodo agora está sendo imprensado entre o recurso de retenção da bateria e a face negativa da bateria.

   Logo após a instalação, o ânodo não deve tocar o lado positivo da bateria. Se estiver, dobre-o um pouco mais para que ele nominalmente não se toque

3. Faça um teste rápido empurrando o ânodo para o lado positivo da bateria e certifique-se de que o LED acende. Ao liberar o ânodo, ele deve saltar para trás e o LED deve desligar. Se o LED não acender, verifique o seguinte e corrija conforme necessário:

   • Confirme se o ânodo e o cátodo do LED não foram trocados durante a instalação.
   • Confirme se a bateria não está esgotada.
   • Confirme se o seu LED não está danificado.
   • Procure por curtos entre os fios do LED.
4. Deslize suavemente a tampa na base, garantindo que o ânodo não seja dobrado para fora do lugar enquanto você desliza a tampa. Prenda a tampa na base na extremidade oposta ao LED, usando o parafuso # 2-56.

Tudo feito! Agora, você pode apertar a tampa perto das regiões de rebaixamento para ligar o Flexlight e simplesmente soltá-lo para desligá-lo! Se o seu teste rápido na Etapa 3 foi OK, mas agora o Flexlight não funciona como esperado, remova a tampa e:

• Confirme se o ânodo não foi dobrado para fora do lugar.
• Procure por curtos entre os fios do LED.

Espero que você goste de usar o Flexlight para suas necessidades de iluminação, quer isso envolva guardar vários em torno de sua casa para queda de energia / resposta de emergência, construí-los para diversão / educação ou algo totalmente diferente. Também estou animado para ver quais mudanças / melhorias você faz neste design - como reduzir a contagem de peças, modificá-lo para uso com um LED de tamanho diferente ou melhorar a ergonomia. Obrigado por ler!

Etapa 3: informações elétricas [opcional]

Por curiosidade, medi a tensão e a corrente através do LED durante o uso de cada um desses designs e compartilho esses valores aqui.

A resistência interna da bateria de célula tipo moeda e a voltagem direta relativamente alta de nosso LED branco ou azul nos permitem escapar com um circuito elétrico simples no Flexlight. No entanto, a corrente proveniente da bateria ainda é uma ordem de magnitude maior do que o valor típico listado para a vida útil nominal da bateria (~ 2-3mA medidos vs. ~ 0,2mA nominal normal). Adicionar um resistor (~ <100 ohms) em série seria uma boa abordagem para aumentar a vida útil da bateria do Flexlight, mas resultaria em uma luz mais fraca.