ตะเกียงเกลียว (หรือที่รู้จักว่า โคมตั้งโต๊ะ Loxodrome): 12 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

The Spiral Lamp (a.k.a The Loxodrome Desk Lamp) เป็นโครงการที่ฉันเริ่มในปี 2015 โดยได้รับแรงบันดาลใจจาก Loxodrome Sconce ของ Paul Nylander ความคิดดั้งเดิมของฉันคือโคมไฟตั้งโต๊ะแบบใช้มอเตอร์ที่จะฉายแสงเป็นวงกลมบนผนัง

ฉันออกแบบและพิมพ์ 3D ต้นแบบใน OpenSCAD สำหรับการจัดแสดงของผู้ผลิต แม้ว่าการส่องสว่างจะน่าอัศจรรย์อย่างที่ฉันหวังไว้ แต่ชิ้นส่วนกลไกก็เปราะบาง สร้างยาก และทำงานได้ไม่ดีนัก

ตั้งแต่นั้นมา ฉันได้เรียนรู้ FreeCAD ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังกว่ามาก และฉันได้ออกแบบส่วนประกอบทางกลใหม่ คำแนะนำนี้นำเสนอรุ่นที่สองซึ่งแทนที่ชิ้นส่วนภายในส่วนใหญ่ด้วยชิ้นส่วนที่พิมพ์ได้ 3 มิติอย่างสมบูรณ์ การอัปเดตนี้มีโมดูล LED 3W ที่เปลี่ยนได้ ดังนั้นคุณจึงสามารถสลับ LEDs เป็นสีต่างๆ ได้ หรือ; ถ้าคุณสามารถต่อเข้ากับโมดูล RGB LED แบบสีได้เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์แสงที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

โครงการนี้เป็นโอเพ่นซอร์ส:

โปรเจ็กต์นี้สร้างขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สและฟรีทั้งหมด และเป็นไปตามคำจำกัดความของฮาร์ดแวร์โอเพ่นซอร์ส ไฟล์การออกแบบ OpenSCAD และ FreeCAD มีไว้ให้คุณแก้ไขภายใต้ Creative Commons - Attribution - Share Alike

เครดิตเพิ่มเติม:

• แรงบันดาลใจจาก "Loxodrome Sconce" ของ Paul Nylander
• ไฟล์ OpenSCAD มาจาก "Loxodrome" ของ kitwallace

ขั้นตอนที่ 1: แกนกลาง

จุดอ่อนของการออกแบบดั้งเดิมของฉันคือ loxodrome sphere ไม่มีจุดยึดที่เชื่อถือได้ ตอนแรกฉันพยายามระงับจากจุดหมุนที่ด้านบนและใช้แม่เหล็กเพื่อหมุนที่ฐาน วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผลเลย ฉันจึงลองใช้มอเตอร์และเกียร์เล็กๆ แต่เนื่องจากล็อกโซโดรมแขวนอยู่ที่ด้านล่าง เฟืองจะผลักมันออกไปให้พ้นทางแทนที่จะหมุน ความท้าทายหลักคือการหาวิธีรองรับและหมุนจากด้านล่าง ในขณะที่ยังคงมีแกนกลางแบบตายตัวสำหรับยึดแขน LED และสายไฟ

หลอดไฟที่มีใน Instructable นี้ได้รับการออกแบบใหม่เพื่อใช้แกนกลางร่วมแกน มอเตอร์ที่ฐานจะหมุนเฟืองเล็กๆ ซึ่งประกบกับเฟืองกลางที่ใหญ่กว่า เกียร์กลางพันรอบแบริ่งโรลเลอร์สเกต 608 และสแน็ปเข้ากับส่วนอื่นที่ส่งการหมุนไปยังส่วนบนของหลอดไฟ ผ่านตรงกลางของตลับลูกปืนจะมีท่อกลางคงที่สำหรับยึดแขนรองรับ LED และสำหรับการเดินสายไฟที่เกี่ยวข้อง

ขั้นตอนที่ 2: การพิมพ์และการประกอบ Central Core

แกนกลางประกอบด้วยชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติสี่ส่วนต่อไปนี้:

• TopAssembly.stl (สีเทา ภาพก่อนหน้า)
• GearCoreCenter.stl (สีแดง)
• LoxodromeMountingAdaptor.stl (สีเขียว)
• DriveGear.stl (สีม่วง)

นอกจากชิ้นส่วนที่พิมพ์แล้ว คุณจะต้องใช้ตลับลูกปืนโรลเลอร์สเกต 603 อันหนึ่งอัน คุณสามารถหาสิ่งเหล่านี้ได้ในราคาถูกบนอีเบย์ ดูวิดีโอด้านบนเพื่อดูว่ามันรวมกันอย่างไร คุณอาจต้องขัดท่อกลางบน TopAssembly เพื่อให้กระชับพอดี เมื่อใส่ตลับลูกปืนใน GearCoreCenter แล้ว คุณควรเพิ่มกาวที่ขอบของ LoxodromeMountingAdapter และติดเข้ากับ GearCoreCenter ทั้งสองส่วนนี้มีไว้เพื่อให้ติดอย่างแน่นหนาและไม่ควรหมุน

ฉันใช้น้ำมันหล่อลื่น Panef White Stick กับซิลิโคนกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวทั้งหมด

เคล็ดลับการพิมพ์ทั่วไป:

ชิ้นส่วนทั้งหมดในแกนกลางได้รับการออกแบบให้พิมพ์โดยไม่มีการรองรับ GearCoreCenter ควรพิมพ์โดยให้ด้านที่มีฟันเฟืองอยู่บนเตียงพิมพ์โดยให้สแนปชอตหงายขึ้น DriveGear ควรพิมพ์โดยให้เกียร์วางอยู่บนเตียงและหันเพลาแคบขึ้น ฉันพบว่าการตั้งค่า "การเดินทางขั้นต่ำในการหดกลับ" เป็น 2 มม. ใน Cura 2 ช่วยเพิ่มความเร็วในการพิมพ์ได้มาก

เคล็ดลับการพิมพ์สำหรับการประกอบด้านบน:

เมื่อพิมพ์ด้วย PLA โดยใช้การตั้งค่าเริ่มต้น ท่อที่อยู่ตรงกลางของ TopAssembly นั้นเปราะเกินไป การพิมพ์ช้าลง การเพิ่มความหนาของผนัง อัตราการไหล และอุณหภูมิทำให้มีส่วนที่แข็งแกร่งเพียงพอ

นี่คือการตั้งค่า Cura 2 ที่ฉันใช้สำหรับการแบ่งส่วน TopAssembly:

• เปลือก:

  ความหนาของผนัง: 2

• คูลลิ่ง:

  • ความเร็วพัดลม: 50%
  • ความเร็วพัดลมปกติ: 30%
  • ความเร็วพัดลมสูงสุด: 35%

• วัสดุ:

  • อุณหภูมิการพิมพ์เริ่มต้น: 210
  • อุณหภูมิการพิมพ์: 210
  • กระแส: 110%
  • เปิดใช้งานการถอนกลับ: เท็จ

• ความเร็ว:

  • ความเร็วในการพิมพ์: 40 มม./วินาที
  • ความเร็วผนัง: 10 มม./วินาที

ขั้นตอนที่ 3: การจีบสายไฟสำหรับ LED Arm

คุณจะต้องใช้เครื่องมือการจีบเพื่อจีบสายไฟเข้ากับขั้วต่อดูปองท์สี่ตำแหน่งโดยใช้หมุดตัวเมีย ฉันสร้างโคมไฟด้วยคอนเนคเตอร์สี่ตำแหน่ง ดังนั้นฉันจึงมีสายไฟเพียงพอสำหรับไฟ LED RGB หากคุณกำลังใช้ LED สีเดียว สายไฟสองเส้นก็เพียงพอแล้ว แต่ฉันชอบที่จะเพิ่มสายไฟเป็นสองเท่าเพื่อเพิ่มความสามารถในการรองรับกระแสไฟที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น แขน LED จึงมีช่องขนาดใหญ่พอที่จะใส่ขั้วต่อดูปองท์สี่จุดได้

คุณจะต้องใช้ลวดถักสี่ชุดยาวประมาณ 1 ฟุต เครื่องมือย้ำ และชุดขั้วต่อดูปองท์ ฉันใช้สิ่งเหล่านี้:

• เครื่องมือการจีบ IWISS SN-28B
• HALJIA 310 Pcs 2.54mm Dupont หญิง/ชาย ลวด Jumper Pin Header Connector Assortment

วิดีโอสาธิตขั้นตอนการจีบ

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบ LED Arm

เมื่อคุณสร้างมัดสายไฟแล้ว ให้ป้อนสายไฟผ่านแขน LED แล้วดันขั้วต่อดูปองท์เข้าไปในช่องเสียบ เป็นแบบรัดรูป คุณอาจต้องใช้กาวทาบางๆ ที่คอนเนคเตอร์เพื่อไม่ให้หลุดออกมาในอนาคต แต่ถ้าทำได้ ให้ใช้เพียงเล็กน้อยแล้วทาที่ด้านที่เป็นของแข็งของคอนเนคเตอร์และระวังอย่าให้กาวติด เข้าไปในซ็อกเก็ต

เมื่อประกอบแขน LED แล้ว คุณสามารถป้อนผ่านรูตรงกลางแกนกลางได้ วิดีโอสาธิตกระบวนการและแสดงการทดสอบด้วยโมดูล LED ต่างๆ

เคล็ดลับการพิมพ์สำหรับแขน LED:

ควรวางแขน LED ไว้ด้านข้างเมื่อทำการพิมพ์ พื้นผิวทั้งหมดมีความลาดเอียงซึ่งไม่จำเป็นต้องรองรับ

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบโมดูล LED

โมดูล LED ประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้:

• ไฟ LED 3W "สตาร์"
• ฝาขวด (เป็นฮีทซิงค์)
• ขั้วต่อดูปองท์สี่ตำแหน่งพร้อมหมุดตัวผู้
• ลวดถักหุ้มฉนวนความยาวสั้น
• อีพ็อกซี่สองส่วนแบบธรรมดาสำหรับติดคอนเนคเตอร์ดูปองท์ที่ด้านหลังของฝาขวด (ฉันใช้ JB Weld)
• อีพ็อกซี่ความร้อนสองส่วนเพื่อติด LED เข้ากับฝาขวด (ฉันใช้ Arctic Alumina Thermal Adhesive)

คุณจะต้องใช้หัวแร้งเพื่อติดลวดที่มีความยาวสั้นเข้ากับแผ่นบวกและลบของดาว LED ของคุณ หากคุณมี LED สีเดียว คุณควรเพิ่มสายไฟเป็นสองเท่า สองอันสำหรับค่าบวกและสองค่าสำหรับค่าลบ ซึ่งจะทำให้คุณสามารถเรียกใช้กระแสไฟผ่านสายไฟทั้งสองแบบขนานกัน และใช้สายไฟที่มีอยู่ทั้งหมดในแขน LED สำหรับ LED RGB คุณจะใช้สายเส้นเดียวเพื่อเชื่อมต่อแผ่นขั้วบวก (-) ทั้งหมดและสายที่เหลืออีกสามเส้นเพื่อเชื่อมต่อกับแผ่นแคโทด (+) แต่ละแผ่น

ฉันใช้ฝาขวดสำหรับฮีตซิงก์ LED ฉันซื้อสิ่งเหล่านี้จากบริษัทผลิตเบียร์ในท้องถิ่นของฉัน แม้ว่าคุณจะพยายามนำขวดเบียร์กลับมาใช้ใหม่จากขวดเบียร์หากขวดไม่งอเลยก็ตาม

เว้นแต่คุณจะซื้อฝาขวด "เปล่า" คุณอาจต้องใช้ปืนลมร้อนเพื่อทำให้ยางซับนุ่มและถอดออก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีพื้นผิวเรียบและเรียบของโลหะเปล่าสำหรับติด LED ของคุณ จากนั้น ใช้อีพ็อกซี่ความร้อนติดไฟ LED เข้ากับฝาขวด ยึดด้วยคลิปหนีบ และปล่อยให้ตั้งค้างคืน

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบโมดูล LED

ในวันถัดไป คุณจะต้องจีบขั้วต่อ DuPont ตัวผู้บนสายไฟทั้งสี่เส้นแล้วดันเข้าไปในตัวเรือนขั้วต่อสี่ตัว จากนั้น ผสมอีพ็อกซี่สองส่วนปกติบางส่วน (ไม่ใช่เทอร์มอลอีพ็อกซี่ที่คุณใช้ก่อนหน้านี้) และต่อคอนเนคเตอร์เข้ากับด้านหลังของฝาขวด อีกครั้งคลิปและอนุญาตให้ตั้งค่าค้างคืน

รูปภาพแสดงโมดูล RGB LED สีเดียวและสามสีหลังการประกอบ

ขั้นตอนที่ 7: ต่อสายมอเตอร์

ฉันใช้มอเตอร์ซิงโครนัสชนิด 4W 120V AC TYD-50 สำหรับฐาน มอเตอร์เหล่านี้ใช้ในเตาไมโครเวฟและสามารถพบได้ทั่วไปทางออนไลน์ มีราคาไม่แพง ทำงานเงียบมาก และมีให้ใน RPM ที่หลากหลาย ฉันเลือกหน่วยความเร็วรอบ 5-6 รอบต่อนาทีเพื่อให้หลอดไฟของฉันหมุนได้ช้าและคงที่ การใส่เกียร์ในหลอดไฟทำให้สิ่งนี้ลดลงครึ่งหนึ่ง ดังนั้นหลอดไฟของฉันจึงหมุนที่ความเร็ว 2.5 ถึง 3 รอบต่อนาทีที่ผ่อนคลาย

ฉันบัดกรีสายไฟที่ได้รับการกู้คืนจากเครื่องใช้ไฟฟ้าและหุ้มฉนวนด้วยท่อหดความร้อนสองชั้น หากคุณไม่สะดวกกับแรงดันไฟฟ้าในหลอดไฟ คุณสามารถหามอเตอร์ซิงโครนัส 12V AC TYD-50 ได้ จากนั้นคุณจะรวมเข้ากับหม้อแปลงหูดที่ผนังเพื่อส่งกระแสไฟ 12V ที่เป็นมิตรกับผู้ผลิตมากขึ้น

ขั้นตอนที่ 8: ประกอบแผ่นฐาน

สามารถขันมอเตอร์เข้ากับแผ่นฐานได้โดยใช้สลักเกลียว M3

มอเตอร์ของฉันมีเพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 7 มม. ดังนั้นฉันจึงออกแบบชิ้นส่วนพลาสติกเพื่อให้สามารถจับคู่กับเพลาโปรไฟล์ทรงสี่เหลี่ยมที่พิมพ์ 3 มิติได้ แนบมากับน๊อตและน๊อต M3

ชิ้นส่วนพลาสติกนี้มีปากเรียวที่กว้าง และแกนมีไว้เพื่อเลื่อนเข้าและออกอย่างอิสระโดยมีแรงต้านเพียงเล็กน้อย คุณต้องการสิ่งนี้ในภายหลังในแอสเซมบลีเนื่องจากจะต้องวางเข้าที่จากด้านบน

เพื่อป้องกันไม่ให้มอเตอร์ร้อนเกินไป ให้ติดยางรองที่ด้านล่างของแผ่นฐาน สิ่งนี้จะเก็บให้ห่างจากโต๊ะและช่วยในเรื่องการไหลเวียนของอากาศ

เคล็ดลับการพิมพ์:

ทุกส่วนได้รับการออกแบบให้พิมพ์โดยไม่มีส่วนรองรับ

ขั้นตอนที่ 9: ประกอบตัวโคมไฟ

แผ่นฐานสามารถติดเข้ากับตัวเครื่องได้โดยใช้สกรู M3 ไม่มีทางเข้าไปข้างในได้ ดังนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายไฟทั้งหมดห้อยออกจากช่องเสียบที่ด้านหลังของแผ่นฐานก่อนที่คุณจะติดทั้งสองส่วน!

เคล็ดลับการพิมพ์:

ตัวโคมไฟมีความลาดเอียงเล็กน้อยและสามารถพิมพ์ได้โดยไม่ต้องรองรับ

ขั้นตอนที่ 10: แนบชุดเกียร์เข้ากับตัวโคมไฟ

เพลานั่งหลวมเข้าไปในรูในชุดเกียร์ หากคุณเพียงแค่ลองใส่ชุดเกียร์จากด้านบน แกนก็อาจจะตกลงไปในหลอดไฟได้

คุณสามารถใช้กาวร้อนเล็กน้อยเพื่อยึดแกนให้เข้าที่ แต่ฉันเลือกที่จะถือชุดเกียร์คว่ำแล้วลดตัวโคมไฟ (คว่ำลงด้วย) ทับลงไป คุณต้องใช้เพลาเพื่อหาช่องผสมพันธุ์ที่อยู่ลึกเข้าไปในหลอดไฟ ด้านที่ลาดเอียงของส่วนการผสมพันธุ์จะช่วยนำเพลาเข้าที่

ตอนแรกจะพบว่าเพลายาวเกินไป ฉันทำสิ่งนี้โดยตั้งใจเพื่อให้คุณสามารถตัดมันจนทุกอย่างเข้ากันพอดี

เมื่อใส่ชุดเกียร์แล้ว ให้เสียบมอเตอร์และตรวจสอบว่าเฟืองหมุนอยู่ก่อนที่จะยึดด้านบนด้วยสกรูขนาดเล็กสองตัว

ขั้นตอนที่ 11: แนบ Loxodrome

ป้อนแขน LED ผ่านรูเล็กๆ ที่ฐานของล็อกโซโดรม และเลื่อนล็อกโซโดรมให้อยู่ในตำแหน่ง เป็นแบบรัดรูปและมีช่องว่างเล็กน้อยระหว่างขอบล็อกโซโดรมและแขน LED อย่างไรก็ตามอย่าใช้กำลังก็ไม่จำเป็น

ฉันมีปัญหาในการทำให้ล็อกโซโดรมผ่านโค้งที่ฐานของแขน LED ฉันต้องย่อขอบของแขน LED เล็กน้อยเพื่อให้แคบพอที่จะผ่าน แต่ฉันได้ปรับไฟล์ CAD และ STL แล้ว ดังนั้นหวังว่าคุณจะไม่ต้องทำเช่นนี้

เมื่อล็อกโซโดรมอยู่ที่คอของแขน LED แล้ว ควรติดเข้ากับแถบยึด ขั้นตอนสุดท้ายคือการใส่โมดูล LED โดยสอดนิ้วของคุณผ่านช่องว่างในล็อกโซโดรม

ดูวิดีโอเกี่ยวกับวิธีการทำ

เคล็ดลับการพิมพ์:

พิมพ์ Loxodrome ที่ infill 100% ตามที่คุณต้องการให้แขนเกลียวมีความแข็งแรงที่สุด

คุณจะต้องได้รับการสนับสนุนสำหรับงานพิมพ์นี้และอีกมากอย่างแน่นอน หากคุณมีเครื่องอัดรีดแบบคู่และตัวรองรับที่ละลายน้ำได้ ที่นี่ก็เหมาะที่จะใช้มัน!

หากคุณไม่มีเครื่องอัดรีดแบบคู่ ไม่ต้องกลัว เพราะฉันสามารถพิมพ์สิ่งนี้บนเครื่องพิมพ์ FDM ของเครื่องอัดรีดเครื่องเดียวได้ เนื่องจากส่วนรองรับส่วนใหญ่จะอยู่ในล็อกโซโดรม จึงจำเป็นต้องอ่อนแรงพอที่จะใช้คีมปากแหลม ทุบและถอดออกทีละชิ้นได้

การสนับสนุนเริ่มต้นใน Cura นั้นแข็งแกร่งเกินไปสำหรับสิ่งนี้ เคล็ดลับที่ฉันพบคือการใช้การรองรับกริดที่มีความหนาแน่นของการสนับสนุนเป็นศูนย์ สิ่งนี้ทำให้ Cura พิมพ์เฉพาะผนังบางชั้นบางเพื่อรองรับแขนเกลียวของ Loxodrome ผนังเหล่านี้ค่อนข้างง่ายที่จะทุบและนำออกเมื่อพิมพ์เสร็จ

งานพิมพ์ต้นฉบับของฉันเสร็จในปี 2015 ด้วย Cura เวอร์ชันก่อนหน้า แต่นี่คือการตั้งค่าสำหรับ Cura 2 ที่ดูเหมือนว่าจะให้รูปแบบการสนับสนุนที่ต้องการ:

• สร้างการสนับสนุน: True
• ตำแหน่งสนับสนุน: ทุกที่
• รูปแบบการสนับสนุน: Grid
• รองรับความหนาแน่น: 0
• รองรับระยะ X/Y: 0.9
• รองรับระยะ Z: 0.15
• ใช้หอคอย: เท็จ

ระหว่างและหลังการพิมพ์ Loxodrome จะดูเหมือนครัวซองต์ขนาดยักษ์ คุณจะต้องใช้คีมปากแหลมดึงส่วนรองรับออกจนหมด การใช้เครื่องมือแหลมคมหรือทุบมันจะช่วยให้ชั้นแตกตัว การใช้ถุงมือหนาอาจมีประโยชน์สำหรับเรื่องนี้ เนื่องจากชิ้นส่วนอาจคมได้ เมื่อถอดส่วนรองรับทั้งหมดออกแล้ว คุณสามารถปรับจุดหยาบๆ ให้เรียบโดยใช้กระดาษทราย

ขั้นตอนที่ 12: เปิดโมดูล LED

ในการจ่ายไฟให้กับโมดูล LED ฉันขอแนะนำให้ใช้แหล่งจ่ายกระแสไฟแบบปรับได้ สำหรับ LED star ทั่วไป 300mA จะให้กระแสไฟเพียงพอ มีไดรเวอร์ LED 300mA หลายตัวแสดงอยู่บน eBay หรือคุณสามารถรับโมดูลที่ปรับได้อย่างสมบูรณ์เช่นโมดูลที่แสดงในวิดีโอของฉัน

อีกทางเลือกหนึ่งคือซื้อตัวแปลงบั๊กแปลง DC-to-DC แบบปรับแรงดันไฟฟ้าและใช้ร่วมกับหูดที่ผนัง DC 12v จากนั้นคุณสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจากศูนย์อย่างระมัดระวังจนกว่ากระแสไฟ LED จะไหลผ่าน LED ในปริมาณที่ถูกต้องตามที่วัดโดยมัลติมิเตอร์ โปรดทราบว่า LED สีที่ต่างกันจะต้องใช้ชุดจ่ายไฟที่แรงดันไฟฟ้าต่างกัน ดังนั้นหากคุณวางแผนที่จะเปลี่ยน LED การจ่ายกระแสไฟคงที่จะเป็นทางเลือกที่ดีกว่ามาก

เมื่อคุณตั้งค่ากระแสไฟบน LED แล้ว โปรดเรียกใช้ในขณะที่เข้าร่วมเท่านั้น คุณต้องการดูให้แน่ใจว่ามันไม่ร้อนพอที่จะละลายฐานรองพลาสติก ถ้าร้อนมากต้องลดกระแส

วิ่งขึ้นใน Epilog Challenge 9