Construir o aparelho arco-íris: 11 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

O The Rainbow Apparatus (a.k.a The Astral Chromascope) é uma engenhoca óptica que permite que você veja a energia colorida de coisas comuns! Neste Instructable, vou mostrar como construir o seu próprio para explorar as vibrações tecnicolor das coisas ao seu redor!

Etapa 1: reunindo os materiais necessários

Esta construção requer uma impressora 3D e algumas habilidades básicas de soldagem e montagem. Você vai precisar de:

• Uma impressora 3D.
• Fita de embalagem transparente (ou uma máquina de laminação).
• Papel branco.
• Tesoura.
• Um adaptador de parede DC reciclado de alguns eletrônicos descartados.
• Um mini conversor redutor CC para CC ajustável.
• Estrelas de LED de 20mm de alta potência, nas cores vermelho, verde e azul.
• Um multímetro (opcional: uma fonte de alimentação de bancada de tensão variável).
• Uma solda com núcleo de ferro de solda e colofônia.
• Algum fio de sucata, alguns alicates e um descascador de fios.
• Fita isolante.
• Uma espécie de cola para plásticos. Algo semipermanente como o E6000 é uma boa escolha.
• Opcional: feltro verde para cobrir a parte inferior da base.

Fornecimento de energia:

A fonte de alimentação é um tipo normal de "verruga de parede" que vem com a maioria dos eletrônicos. O ideal é que você tenha alguns eletrônicos descartados que possa usar. A maioria das verrugas de parede produzirá 4,5 V, 5 V, 9 V, 12 V ou às vezes até 24 V. A outra classificação importante é se é DC (comum) ou AC (menos comum) na saída.

Para este projeto, você precisará de um adaptador de 9 V ou 12 V, no mínimo. Ele precisa produzir cerca de 9 watts no mínimo. A potência é simplesmente o produto da tensão de saída e da corrente de saída escrita na etiqueta. Por exemplo, se a etiqueta dissesse que a tensão de saída era de 9 V a 1 A, isso significaria que ela produz exatamente 9 watts. Se o adaptador tivesse uma saída de 12 V com uma corrente de 0,85 A (850 mA), isso significaria que a saída seria de 10,2 watts e também seria adequada.

Para sua própria segurança, não use uma fonte de alimentação maior que 12 V ou 2 amperes

Fornecimento de peças no eBay:

A maioria das peças eletrônicas pode ser obtida no eBay de forma muito barata. Para os LEDs, procure "estrela de LED de 20 mm". Você provavelmente encontrará muitas opções de cores e potência. Pegue um (ou vários) de cada cor primária, vermelho, verde e azul e escolha a variedade de 3 watts. Certifique-se de que o tamanho seja 20 mm para que se encaixe corretamente na base impressa em 3D.

A outra parte crítica desta construção é um mini conversor abaixador DC-DC ajustável. Essas são pequenas placas de circuito que convertem uma tensão CC mais alta em uma tensão mais baixa. Você precisará de um que tenha uma tensão ajustável na saída. As que uso são muito pequenas (17,5 mm por 11,14 mm) e a base impressa em 3D tem um recorte para esse tamanho específico.

Eu os vi no eBay com o título "Chip MP2307 do módulo conversor da fonte de alimentação Buck 5pcs MINI360 3A DC-DC", mas exatamente a mesma coisa é vendida por muitos vendedores. Certifique-se de que a imagem corresponda e que haja duas almofadas de solda em cada extremidade da placa. Veja a imagem para o tipo certo e o tipo errado.

Etapa 2: impressão 3D das peças

Você precisará imprimir as seguintes partes de seus STLs:

• 1x Base.stl
• 1x EyeGuard.stl
• 3x Pillar.stl
• 1x Retainer.stl (imprimir usando o modo "espiralize")
• 1x Ring.stl
• 1x TurnWheel.stl

Para usuários avançados que desejam personalizar o design, também incluí o arquivo-fonte OpenSCAD.

Etapa 3: Imprima o modelo de tela do projetor e o decalque

• Carregue o modelo ".svg" anexado no Inkscape e imprima.

• Use uma máquina de laminação para laminar a página ou:

  • Cubra o círculo branco e o decalque com tiras paralelas de fita adesiva transparente.
  • Repita no verso.
• Recorte o círculo.
• Corte o decalque.

Etapa 4: montar a tela de projeção

• Insira a tela na parte do anel para garantir um encaixe adequado.
• Aplique um pouco de adesivo nas bordas para fixá-lo.
• Deslize o anel de retenção para suporte adicional.

Etapa 5: Aprenda alguns eletrônicos: O que é um conversor Buck?

Um conversor buck é um dispositivo que converte uma tensão DC em outra tensão DC, como um transformador, mas para DC em vez de AC.

Ao acender pequenos LEDs, é comum usar um resistor para limitar a corrente, mas para LEDs de alta potência isso seria muito ineficiente, pois muita energia seria convertida em calor!

Para evitar isso, podemos usar um driver de LED de corrente constante personalizado, ou podemos usar um conversor buck genérico que produz uma tensão ajustável. Um conversor Buck não limitará a corrente, mas a corrente que passa pelos LEDs é proporcional à tensão. Portanto, se começarmos com uma tensão baixa, podemos aumentá-la lentamente até que a corrente desejada flua pelos LEDs. Não é plug-and-play como um driver de LED, mas faz o trabalho muito bem quando ajustado corretamente.

Para as etapas a seguir, começaremos com uma saída de 7 V no conversor Buck e, em seguida, aumentaremos gradualmente. Esta etapa é extremamente importante, porque se ultrapassarmos a tensão de operação, a corrente aumentará drasticamente e algo vai soltar a fumaça mágica!

Etapa 6: Montagem inicial e ajuste de tensão

Corte o conector DC da extremidade do cabo da verruga da parede e separe os dois fios.

Retire cerca de 5 mm das pontas e certifique-se de que as pontas não se tocam. Agora, com a verruga na parede conectada, use seu multímetro para medir a tensão nas pontas do fio. Anote qual extremidade é positiva para mais tarde.

Agora desconecte a verruga da parede e solde as extremidades do fio nas almofadas "in +" e "in" do conversor DC para DC. Esteja absolutamente certo de obter a polaridade correta e de que está soldando no lado de entrada da placa (verifique o verso da placa para ver se há etiqueta).

Antes de continuar, meça a tensão nos pads de saída. Abaixe o pequeno parafuso de ajuste até que a voltagem leia 7 V e observe em qual direção você precisa girar o botão de ajuste para aumentar ou diminuir a voltagem. Observe como o ajuste é sensível. Você precisará ajustar a tensão em incrementos finos para a próxima etapa.

Isso é importante: antes de prosseguir para a próxima etapa, defina a tensão de saída não superior a 7 V! Além disso, certifique-se de usar LEDs vermelhos, verdes e azuis! A escolha da tensão inicial vem da soma das classificações de tensão desses LEDs específicos, que são 1,8 V, 2,0 V e 3,3 V, respectivamente.

Etapa 7: Conectando os LEDs e a corrente de ajuste fino

1. Defina os LEDs nas ranhuras da base e corte o comprimento do fio necessário para conectá-los em série. Você precisará passar do + de um LED para o - do próximo.
2. Solde os LEDs em série. Um conjunto de mãos auxiliares de bancada é muito útil para essa tarefa!
3. No início e no final da cadeia de LEDs, solde dois pedaços maiores de fio, de preferência de duas cores diferentes, para saber qual é positivo e qual é negativo. Esse fio precisa ser longo o suficiente para passar pelos orifícios, envolver o canal na parte de trás e entrar no entalhe do conversor de buck.
4. Cole os LEDs nas ranhuras da base e alimente os fios mais longos por um dos eixos verticais.
5. Vire a base. Solde o fio "-" ao terminal "out-" do conversor DC para DC. Cuidado com a polaridade - se você inverter, os LEDs não acenderão!
6. Neste ponto, o fio "+" ainda está desconectado do bloco "out +". Defina seu multímetro para amplificadores DC e conecte na parede wart. Conecte o multímetro em série com o fio solto e a almofada e certifique-se de que a corrente esteja em torno de 400 mA.
7. Se você precisar ajustar a corrente, faça-o girando o parafuso de ajuste em quantidades muito pequenas e verifique a corrente.

Nota: Se você tiver uma fonte de alimentação de bancada com um medidor de corrente integrado, seria mais fácil usar isso para ajustar a tensão e o brilho da cadeia de LED separadamente. Depois de encontrar a tensão de operação correta, você pode ajustar o tensão no regulador DC para DC para corresponder à tensão operacional ideal antes de conectar os LEDs.

Etapa 8: Concluindo a fiação e teste

• Desconecte a verruga da parede e solde o fio "+" na almofada "out +" para completar o circuito.
• Prenda o conversor DC para DC no recesso usando um pouco de cola e enrole o excesso de fio no canal.
• Conecte o adaptador de parede e verifique se ele funciona.

Agora, conecte a verruga na parede para o teste final. Os LEDs provavelmente serão bastante brilhantes e desconfortáveis de se olhar, então não faça isso (em vez disso, desligue as luzes da sua sala e observe as lindas cores projetadas nas paredes!).

Antes de prosseguir com a montagem, deixe funcionar alguns minutos e verifique regularmente para se certificar de que não está ficando muito quente ao toque. Se estiver, reduza a tensão do conversor CC para CC - faça isso devagar e tenha muito cuidado para não girar para o lado errado! Você pode deixar os LEDs aquecidos, mas não o suficiente para derreter o plástico, produzir cheiros estranhos ou queimar sua casa!

Como precaução adicional de segurança, não opere este dispositivo sem supervisão

Etapa 9: Completando a Base

Cubra o conversor DC para DC e o canal com fita isolante. Em seguida, corte um pedaço de feltro verde e use-o para cobrir a parte inferior do aparelho. Use um pouco de cola ou adesivo em spray para colar o feltro na parte inferior.

Etapa 10: Concluindo a montagem

Prossiga com a montagem colando os três pilares nas ranhuras da base. Em seguida, encaixe a tela de projeção no topo dos pilares.

Agora, coloque o protetor de olhos (eu chamo assim porque evita que a luz cegue o usuário). O protetor de olhos e a roda giratória são semelhantes em aparência, mas o menor é o protetor de olhos. Ele tem partições internas para evitar que a luz dos LEDs se misture.

Coloque o protetor de olhos na base e alinhe-o até que todas as cores se misturem em uma cor branca que cubra toda a tela. Passe uma gota de cola ao redor da borda e prenda-a. Use fita dupla-face para prender o decalque na base.

Etapa 11: Divirta-se muito

Agora, coloque a roda giratória sobre o protetor de olhos. Esta peça final não deve ser colada. Você pode girá-lo para obscurecer parcialmente a luz e fazer padrões de cores legais! Cole vários objetos, como retalhos de impressão 3D, atrás da tela para lançar sombras de arco-íris totalmente incríveis!

Primeiro prêmio no Make it Glow Contest 2018