สร้างเครื่องมือสายรุ้ง: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

The Rainbow Apparatus (a.k.a The Astral Chromascope) เป็นอุปกรณ์เลนส์ที่ให้คุณมองเห็นพลังงานที่มีสีสันจากสิ่งธรรมดา ๆ ! ในคำแนะนำนี้ ฉันจะแสดงวิธีสร้างของคุณเองเพื่อสำรวจสีสันทางเทคนิคของสิ่งต่างๆ รอบตัวคุณ!

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุที่จำเป็น

งานสร้างนี้ต้องใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติและทักษะการบัดกรีและการประกอบขั้นพื้นฐาน คุณจะต้องการ:

• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
• เทปใสบรรจุภัณฑ์ (หรือเครื่องเคลือบ)
• กระดาษสีขาว.
• กรรไกร.
• อะแดปเตอร์ติดผนัง DC ที่นำกลับมาใช้ใหม่จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้แล้วบางส่วน
• ตัวแปลงสเต็ปดาวน์ DC-to-DC ขนาดเล็กที่ปรับได้
• ดาว LED กำลังสูง 20 มม. ในสีแดง เขียว และน้ำเงิน
• มัลติมิเตอร์ (อุปกรณ์เสริม: แหล่งจ่ายไฟแบบตั้งโต๊ะที่มีแรงดันไฟฟ้าแปรผัน)
• หัวแร้งบัดกรีและแกนขัดสน
• เศษลวด คีมตัดลวด และคีมปอกสายไฟ
• เทปพันสายไฟ.
• กาวบางชนิดสำหรับพลาสติก กึ่งถาวรเช่น E6000 เป็นตัวเลือกที่ดี
• ตัวเลือกเสริม: ผ้าสักหลาดสีเขียวเพื่อปกปิดส่วนล่างของฐาน

การจัดหาพาวเวอร์ซัพพลาย:

แหล่งจ่ายไฟเป็นประเภท "หูดที่ผนัง" ปกติที่มาพร้อมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ ตามหลักการแล้วคุณมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้แล้วทิ้งที่คุณสามารถใช้ได้ หูดที่ผนังส่วนใหญ่จะดับ 4.5V, 5V, 9V, 12V หรือบางครั้งถึง 24V การให้คะแนนที่สำคัญอื่น ๆ คือไม่ว่าจะเป็น DC (ทั่วไป) หรือ AC (น้อยกว่าปกติ) ที่เอาต์พุต

สำหรับโครงการนี้ คุณจะต้องใช้อะแดปเตอร์ขั้นต่ำ 9V หรือ 12V ต้องดับไฟขั้นต่ำประมาณ 9 วัตต์ วัตต์เป็นเพียงผลคูณของแรงดันไฟขาออกและกระแสไฟขาออกที่เขียนไว้บนฉลาก ตัวอย่างเช่น หากฉลากระบุว่าแรงดันเอาต์พุตคือ 9V ที่ 1A ก็หมายความว่าจะจ่ายไฟได้ 9 วัตต์พอดี หากอะแดปเตอร์มีเอาต์พุต 12V ที่มีกระแสไฟ 0.85A (850mA) แสดงว่าเอาต์พุตจะเป็น 10.2 วัตต์และเหมาะสมเช่นกัน

เพื่อความปลอดภัยของคุณเอง อย่าใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีขนาดใหญ่กว่า 12V หรือ 2 แอมป์

การจัดหาชิ้นส่วนจากอีเบย์:

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่สามารถหาซื้อได้จากอีเบย์ในราคาถูกมาก สำหรับไฟ LED ให้ค้นหา "ดาว LED 20 มม." คุณอาจพบสีและกำลังไฟให้เลือกมากมาย รับสีหลักแต่ละสี (หรือหลายสี) ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน แล้วเลือกพันธุ์ 3 วัตต์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขนาด 20 มม. เพื่อให้พอดีกับฐานที่พิมพ์ 3 มิติ

ส่วนที่สำคัญอื่น ๆ ของงานสร้างนี้คือตัวแปลงบั๊กแบบสเต็ปดาวน์ DC-DC ขนาดเล็กที่ปรับได้ เหล่านี้เป็นแผงวงจรขนาดเล็กที่แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่สูงขึ้นเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า คุณจะต้องมีอันที่มีแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้บนเอาต์พุต ที่ฉันใช้มีขนาดเล็กมาก (17.5 มม. คูณ 11.14 มม.) และฐานพิมพ์ 3 มิติมีคัตเอาท์สำหรับขนาดนั้นโดยเฉพาะ

ฉันเคยเห็นพวกเขาบนอีเบย์ด้วยชื่อ "5Pcs MINI360 3A DC-DC Step Down Buck Power Supply Converter Module MP2307 Chip" แต่ผู้ขายจำนวนมากขายสิ่งเดียวกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารูปภาพตรงกันและมีแผ่นบัดกรีสองแผ่นที่ปลายแต่ละด้านของบอร์ด ดูภาพสำหรับประเภทที่ถูกต้องและผิดประเภท

ขั้นตอนที่ 2: 3D พิมพ์ชิ้นส่วน

คุณจะต้องพิมพ์ส่วนต่อไปนี้จาก STL:

• 1x Base.stl
• 1x EyeGuard.stl
• 3x Pillar.stl
• 1x Retainer.stl (พิมพ์โดยใช้โหมด "เกลียว")
• 1x Ring.stl
• 1x TurnWheel.stl

สำหรับผู้ใช้ขั้นสูงที่ต้องการปรับแต่งการออกแบบ ฉันได้รวมไฟล์ต้นฉบับ OpenSCAD ไว้ด้วย

ขั้นตอนที่ 3: พิมพ์แม่แบบหน้าจอโปรเจ็กเตอร์และรูปลอก

• โหลดเทมเพลต ".svg" ที่แนบมาลงใน Inkscape แล้วพิมพ์

• ใช้เครื่องเคลือบเพื่อเคลือบหน้ากระดาษ หรือ:

  • ปิดวงกลมสีขาวและรูปลอกด้วยแถบคู่ขนานของเทปใสสำหรับบรรจุภัณฑ์
  • ทำซ้ำที่ด้านหลัง
• ตัดวงกลมออก
• ตัดรูปลอกออก

ขั้นตอนที่ 4: ประกอบหน้าจอการฉายภาพ

• ใส่หน้าจอเข้าไปในส่วนวงแหวนเพื่อให้แน่ใจว่าพอดี
• ติดกาวที่ขอบเพื่อยึดให้แน่น
• เลื่อนวงแหวนยึดเพื่อรองรับเพิ่มเติม

ขั้นตอนที่ 5: เรียนรู้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางอย่าง: Buck Converter คืออะไร?

ตัวแปลงบั๊กเป็นอุปกรณ์ที่แปลงแรงดัน DC หนึ่งไปเป็นแรงดัน DC อื่น คล้ายกับหม้อแปลง แต่สำหรับ DC แทนที่จะเป็น AC

เมื่อให้แสง LED ขนาดเล็ก เป็นเรื่องปกติที่จะใช้ตัวต้านทานเพื่อจำกัดกระแส แต่สำหรับ LED กำลังสูง จะไม่มีประสิทธิภาพมาก เนื่องจากพลังงานจำนวนมากจะถูกแปลงเป็นความร้อน!

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ เราสามารถใช้ไดรเวอร์ LED แบบกระแสคงที่แบบกำหนดเอง หรือเราอาจใช้ตัวแปลงบั๊กทั่วไปที่ให้เอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้ ตัวแปลงบั๊กจะไม่จำกัดกระแส แต่กระแสที่ไหลผ่าน LED เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นหากเราเริ่มต้นด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำ เราสามารถยกมันขึ้นอย่างช้าๆ จนกว่ากระแสที่ต้องการจะไหลผ่าน LED ไม่ใช่ Plug-and-play เหมือนไดรเวอร์ LED แต่ทำงานได้ดีเช่นกันเมื่อปรับอย่างเหมาะสม

สำหรับขั้นตอนต่อไปนี้ เราจะเริ่มต้นด้วยเอาต์พุต 7V บนตัวแปลงบั๊ก จากนั้นค่อยๆ เปิดขึ้น ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะหากเราใช้แรงดันไฟฟ้าเกิน กระแสไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และบางสิ่งจะปล่อยควันวิเศษออกมา!

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบเบื้องต้นและการปรับแรงดันไฟฟ้า

ตัดขั้วต่อ DC ออกจากปลายสายของหูดที่ผนังและแยกสายไฟทั้งสองออก

ดึงปลายออกประมาณ 5 มม. และตรวจดูให้แน่ใจว่าปลายไม่สัมผัสกัน ตอนนี้เมื่อเสียบปลั๊กไฟที่ผนังแล้ว ให้ใช้มัลติมิเตอร์ของคุณเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าที่ปลายสายไฟ จดบันทึกว่าปลายด้านใดเป็นบวกในภายหลัง

ตอนนี้ถอดปลั๊กหูดที่ผนังแล้วบัดกรีลวดที่ปลาย "in+" และ "in-" บนตัวแปลง DC-to-DC ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ขั้วที่ถูกต้องและคุณกำลังบัดกรีที่ด้านอินพุตของบอร์ด (ตรวจสอบด้านหลังของบอร์ดสำหรับการติดฉลาก)

ก่อนดำเนินการต่อ ให้วัดแรงดันไฟที่แผงเอาต์พุต หมุนสกรูปรับเล็กๆ ลงจนแรงดันไฟฟ้าอ่าน 7V และสังเกตว่าคุณต้องหมุนลูกบิดปรับจูนไปทางใดเพื่อเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้า สังเกตว่าการปรับนั้นละเอียดอ่อนเพียงใด คุณจะต้องสามารถปรับแรงดันไฟฟ้าได้ทีละน้อยสำหรับขั้นตอนต่อไป

นี่เป็นสิ่งสำคัญ: ก่อนดำเนินการในขั้นตอนต่อไป ให้ตั้งค่าแรงดันเอาต์พุตไม่สูงกว่า 7V! ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณใช้ไฟ LED สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน! การเลือกแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นมาจากผลรวมของการจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าของ LED เฉพาะเหล่านี้ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 1.8V, 2.0V และ 3.3V ตามลำดับ

ขั้นตอนที่ 7: การเดินสายไฟ LED และการปรับกระแสไฟแบบละเอียด

1. ตั้งไฟ LED บนสล็อตในฐานและตัดความยาวของเส้นลวดที่คุณจะต้องต่อสายเป็นอนุกรม คุณจะต้องเปลี่ยนจาก + ของ LED หนึ่งไปยัง - ของ LED ถัดไป
2. ประสาน LEDs เป็นอนุกรม ชุดมือช่วยบนม้านั่งมีประโยชน์มากสำหรับงานนี้!
3. ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของห่วงโซ่ LED ให้บัดกรีลวดที่ยาวกว่าสองเส้น โดยควรใช้สีที่ต่างกันสองสี เพื่อให้คุณสามารถติดตามว่าสิ่งใดเป็นค่าบวกและค่าใดเป็นค่าลบ ลวดนี้ต้องยาวพอที่จะลอดผ่านรู พันรอบช่องด้านหลัง และเข้าไปในรอยบากสำหรับตัวแปลงบั๊ก
4. กาว LED ลงในช่องบนฐานและป้อนสายไฟที่ยาวกว่าลงในเพลาแนวตั้งอันใดอันหนึ่ง
5. พลิกฐาน บัดกรีสาย "-" เข้ากับขั้ว "out-" ของตัวแปลง DC-to-DC คำนึงถึงขั้ว - หากคุณกลับด้าน ไฟ LED จะไม่สว่าง!
6. ณ จุดนี้ สาย "+" ยังคงตัดการเชื่อมต่อจากแผ่น "out+" ตั้งค่ามัลติมิเตอร์ของคุณเป็นแอมป์ DC และเสียบหูดที่ผนัง เชื่อมต่อมัลติมิเตอร์แบบอนุกรมด้วยลวดหลวมและแผ่นรอง และตรวจดูให้แน่ใจว่ากระแสไฟอยู่ที่ประมาณ 400 mA
7. หากคุณต้องการปรับกระแสไฟ ให้หมุนสกรูปรับด้วยปริมาณที่น้อยมากแล้วตรวจสอบกระแสไฟ

หมายเหตุ: หากคุณมีแหล่งจ่ายไฟแบบตั้งโต๊ะที่มีมิเตอร์วัดกระแสในตัว คุณจะใช้การปรับแรงดันไฟฟ้าและความสว่างของสาย LED แยกกันได้ง่ายขึ้น เมื่อคุณพบแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องแล้ว คุณจะสามารถปรับ แรงดันไฟฟ้าบนตัวควบคุม DC-to-DC เพื่อให้ตรงกับแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติก่อนที่จะต่อ LED

ขั้นตอนที่ 8: เสร็จสิ้นการเดินสายไฟและการทดสอบ

• ถอดปลั๊กหูดที่ผนังและบัดกรีสาย "+" กับแผ่น "out+" เพื่อให้วงจรสมบูรณ์
• ยึดตัวแปลง DC-to-DC ในช่องโดยใช้กาวแตะและพันลวดส่วนเกินในช่อง
• เสียบอะแดปเตอร์ติดผนังและตรวจสอบว่าใช้งานได้

ตอนนี้เสียบหูดที่ผนังเพื่อทำการทดสอบขั้นสุดท้าย ไฟ LED มีแนวโน้มที่จะค่อนข้างสว่างและไม่สบายใจในการมอง ดังนั้นอย่าทำเช่นนั้น (ให้ปิดไฟในห้องของคุณและมองไปที่สีสวย ๆ ที่ฉายบนผนังของคุณ!)

ก่อนดำเนินการประกอบ ปล่อยให้เครื่องทำงานสองสามนาทีแล้วกลับมาตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องจะไม่ร้อนเกินไปเมื่อสัมผัส ถ้าใช่ ให้หมุนแรงดันไฟฟ้ากลับบนตัวแปลง DC-to-DC ช้าๆ และระวังอย่าบิดผิดวิธี! คุณสามารถปล่อยให้ไฟ LED อุ่นขึ้น แต่ไม่ร้อนพอที่จะละลายพลาสติก ทำให้เกิดกลิ่นแปลกๆ หรือเผาบ้านของคุณ!

เพื่อเป็นการป้องกันความปลอดภัยเพิ่มเติม อย่าเรียกใช้อุปกรณ์นี้โดยไม่มีใครดูแล

ขั้นตอนที่ 9: ทำฐานให้เสร็จ

ปิดตัวแปลง DC-to-DC และช่องสัญญาณด้วยเทปพันสายไฟ จากนั้นให้ตัดแผ่นสักหลาดสีเขียวออกเพื่อปิดส่วนล่างของอุปกรณ์ ใช้กาวหรือกาวสเปรย์เพื่อติดสักหลาดที่ด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 10: เสร็จสิ้นการประกอบ

ดำเนินการประกอบโดยติดเสาสามต้นลงในช่องที่ฐาน จากนั้นติดจอฉายที่ด้านบนของเสา

ตอนนี้ใส่ eyeguard เข้าไป (ผมเรียกมันว่าเพราะมันทำให้แสงไม่บังผู้ใช้) ตัวป้องกันตาและวงล้อหมุนมีลักษณะคล้ายกัน แต่ตัวป้องกันที่เล็กกว่าคือตัวป้องกันตา มีพาร์ติชั่นด้านในเพื่อป้องกันแสงจาก LEDs ผสมกัน

วาง eyeguard บนฐานและจัดตำแหน่งจนกว่าสีทั้งหมดจะกลมกลืนเป็นสีขาวอมเทาซึ่งครอบคลุมทั้งหน้าจอ ใช้ลูกปัดกาวรอบขอบแล้วกรีดลง ใช้เทปกาวสองหน้าติดสติกเกอร์เข้ากับฐาน

ขั้นตอนที่ 11: มีเวลา Groovy มาก

ตอนนี้ วางล้อหมุนไว้เหนือ eyeguard ชิ้นสุดท้ายนี้ไม่ควรติดกาว คุณสามารถหมุนเพื่อปิดบังแสงบางส่วนและสร้างลวดลายสีเท่ ๆ ได้! ติดวัตถุต่างๆ เช่น เศษการพิมพ์ 3 มิติ ไว้ด้านหลังหน้าจอเพื่อสร้างเงาสีรุ้งที่เย้ายวน!

รางวัลที่หนึ่งในการประกวด Make it Glow 2018