Špirálová lampa (tiež ako stolná lampa Loxodrome): 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Špirálová lampa (alias stolná lampa Loxodrome) je projekt, s ktorým som začal v roku 2015. Bol inšpirovaný Loxodrome Sconce Paula Nylandera. Môj pôvodný nápad bol motorizovaná stolová lampa, ktorá by na stenu premietala prúdiace svetelné lúče.

Navrhol som a 3D vytlačil prototyp v OpenSCAD pre výstavu výrobcov. Aj keď bolo osvetlenie také fantastické, ako som dúfal, mechanické bity boli krehké, ťažko stavateľné a jednoducho nefungovali veľmi dobre.

Odvtedy som sa naučil FreeCAD, oveľa výkonnejší nástroj, a prepracoval som mechanické komponenty. Tento inštruktážny dokument predstavuje verziu druhej generácie, ktorá nahrádza väčšinu vnútorných častí plne 3D tlačiteľnými časťami. Táto aktualizácia obsahuje vymeniteľné 3W LED moduly, takže môžete LED diódy vymeniť za rôzne farby; alebo; ak ho môžete prepojiť plnofarebným modulom RGB LED pre sofistikovanejšie svetelné efekty.

Tento projekt je otvorený zdroj:

Tento projekt bol vytvorený výlučne pomocou bezplatného a open-source softvéru a spĺňa definíciu hardvéru s otvoreným zdrojovým kódom. Súbory návrhu OpenSCAD a FreeCAD sú k dispozícii na úpravu v programe Creative Commons - uvedenie zdroja - zdieľanie podobne

Dodatočné kredity:

• Inšpirované „Loxodrome Sconce“Paula Nylandera

• Súbor OpenSCAD odvodený z Kitxlacelovho „Loxodrome“

Krok 1: Centrálne jadro

Achillovou pätou môjho pôvodného návrhu bolo, že guľa loxodromu nemala spoľahlivý upevňovací bod. Pôvodne som sa ho pokúsil zavesiť z otočného bodu v hornej časti a pomocou magnetov ho otočiť v základni. Toto vôbec nefungovalo, preto som vyskúšal motor a malý prevod, ale keďže loxodróm visel v spodnej časti, ozubené koleso ho skôr vytlačilo z cesty, než aby ho otáčalo. Kľúčovou výzvou bolo nájsť spôsob, ako ho podoprieť a roztočiť zospodu, pričom stále bude mať pevnú stredovú os na ukotvenie ramena LED a vedenia.

Lampa uvedená v tomto návode bola prepracovaná tak, aby používala súosové centrálne jadro. Motor v základni točí malý prevodový stupeň, ktorý je v zábere s väčším stredovým prevodom. Stredový prevod obklopuje ložisko kolieskových korčúľ 608 a zacvakáva do ďalšej časti, ktorá prenáša otáčanie do hornej časti žiarovky. Stredom ložiska prebieha pevná stredová rúrka na ukotvenie nosného ramena LED a na vedenie súvisiaceho vedenia.

Krok 2: Tlač a montáž centrálneho jadra

Centrálne jadro pozostáva z nasledujúcich štyroch 3D tlačených častí:

• TopAssembly.stl (sivá, predchádzajúci obrázok)
• GearCoreCenter.stl (červená)
• LoxodromeMountingAdaptor.stl (zelená)
• DriveGear.stl (fialová)

Okrem vytlačených dielov budete potrebovať aj jedno ložisko 603 kolieskových korčúľ. Môžete ich nájsť lacno na eBay. Pozrite sa na video vyššie, aby ste zistili, ako je to všetko zostavené. Možno budete potrebovať strednú trubicu na zostave TopAssembly prebrúsiť, aby dobre sedela. Po vložení ložiska do zariadenia GearCoreCenter by ste mali na okraj adaptéra LoxodromeMountingAdapter pridať trochu lepidla a zacvaknúť ho do zariadenia GearCoreCenter. Tieto dve časti majú byť bezpečne pripevnené a nemali by sa otáčať.

Na všetky pohyblivé časti som použil Panef White Stick Lubricant so silikónom.

Všeobecné tipy pre tlač:

Všetky diely v centrálnom jadre sú navrhnuté tak, aby sa dali tlačiť bez podpory. Zariadenie GearCoreCenter by malo byť vytlačené tak, aby bola strana s prevodom zarovnaná s tlačovým lôžkom tak, aby západky smerovali nahor. DriveGear by mal byť vytlačený tak, aby bol prevodový stupeň v jednej rovine s lôžkom a úzkym hriadeľom smerom hore. Zistil som, že nastavenie „minimálneho zdvihu retrakcie“na 2 mm v Cura 2 pomohlo výrazne urýchliť tlač.

Tipy na tlač pre hornú zostavu:

Pri tlači v PLA pomocou predvolených nastavení bola trubica v strede zostavy TopAssembly príliš krehká. Spomalenie tlače, zvýšenie hrúbky steny, prietoku a teploty mi poskytlo dostatočne silnú súčasť.

Toto sú nastavenia Cura 2, ktoré som použil na krájanie TopAssembly:

• Škrupina:

  Hrúbka steny: 2

• Chladenie:

  • Rýchlosť ventilátora: 50%
  • Bežná rýchlosť ventilátora: 30%
  • Maximálna rýchlosť ventilátora: 35%

• Materiál:

  • Predvolená teplota tlače: 210
  • Teplota tlače: 210
  • Prietok: 110%
  • Povoliť stiahnutie: False

• Rýchlosť:

  • Rýchlosť tlače: 40 mm/s
  • Rýchlosť steny: 10 mm/s

Krok 3: Zalisovanie drôtov pre rameno LED

Na krimpovanie vodičov na štvorpolohový konektor DuPont pomocou zásuvkových kolíkov budete musieť použiť krimpovací nástroj. Postavil som svoju lampu so štvorpolohovými konektormi, aby som mal dostatok drôtov na RGB LED. Ak používate jednofarebnú diódu LED, stačia vám dva vodiče, ale radšej ich zdvojnásobím, aby sa zvýšila prúdová kapacita. Rameno LED má teda dostatočne veľký slot, aby sa do neho zmestil štvorbodový konektor DuPont.

Budete potrebovať štyri sady splietaného drôtu približne stopu dlhé, krimpovací nástroj a súpravu konektorov DuPont. Použil som tieto:

• Krimpovací nástroj IWISS SN-28B
• HALJIA 310 ks 2,54 mm obojstranný prepojovací kolíkový konektor konektora typu Dupont s vnútorným/vonkajším káblom

Video ukazuje proces krimpovania.

Krok 4: Zostavenie ramena LED

Hneď ako postavíte káblový zväzok, prevlečte káble cez rameno LED a zatlačte konektor DuPont do slotu. Prilieha tesne. Možno budete chcieť na konektor naniesť trochu lepidla, aby sa v budúcnosti neuvoľnil, ale ak to urobíte, použite ho trocha a naneste ho na plnú stranu konektora a dávajte pozor, aby sa lepidlo nepustilo. dostať sa do zásuviek.

Akonáhle je rameno LED zostavené, môžete ho previesť cez otvor v strede centrálneho jadra. Video ukazuje postup a ukazuje mi testovanie s rôznymi modulmi LED.

Tipy na tlačenie ramena LED:

Rameno LED by malo byť pri tlači nastavené na bok. Všetky povrchy sú šikmé, takže nie sú potrebné podpery.

Krok 5: Zostavenie modulov LED

Moduly LED sa skladajú z nasledujúcich komponentov:

• 3W LED „hviezda“
• Uzáver fľaše (ako chladič)
• Štvorpolohový konektor DuPont s kolíkmi
• Krátke dĺžky izolovaného, pleteného drôtu
• Bežný dvojdielny epoxid na pripevnenie konektora DuPont k zadnej časti uzáveru fľaše (použil som JB Weld)
• Dvojdielny tepelný epoxid na pripevnenie diódy LED k uzáveru fľaše (použil som tepelné lepidlo Arctic Alumina)

Budete chcieť použiť spájkovačku na pripevnenie krátkych dĺžok drôtu k pozitívnym a negatívnym podložkám vašej LED hviezdy. Ak máte jednofarebnú LED diódu, mohli by ste zdvojnásobiť vodiče, dve pre kladné a dve pre záporné. To vám umožní viesť prúd cez oba vodiče paralelne a využiť všetky dostupné vodiče v ramene LED. Pri RGB LED dióde použijete jeden vodič na prepojenie všetkých anódových (-) podložiek a zvyšné tri vodiče na pripojenie ku každému z katódových (+) vankúšikov.

Na chladič LED používam uzávery fliaš. Kúpil som ich v mojej miestnej pivovarníckej spoločnosti, aj keď by ste sa mohli pokúsiť znova použiť jednu z fľaše piva, ak bola úplne neohnutá.

Pokiaľ si nekúpite „holé“uzávery fliaš, možno budete musieť na zmäkčenie a odstránenie gumovej vložky použiť teplovzdušnú pištoľ. Uistite sa, že máte čistý a dokonale rovný povrch z holého kovu na pripevnenie LED diódy. Potom pomocou tepelného epoxidu pripevnite diódu LED na uzávery fliaš, zaistite ju sponami a nechajte cez noc stuhnúť.

Krok 6: Zostavenie modulov LED

Nasledujúci deň budete chcieť na každý zo štyroch vodičov zalisovať konektory DuPont a zasunúť ich do krytu so štyrmi konektormi. Potom zmiešajte niektoré z bežných dvojdielnych epoxidov (nie tepelný epoxid, ktorý ste používali predtým) a pripevnite konektor k zadnej časti uzáveru fľaše. Ešte raz pripnite a nechajte cez noc stuhnúť.

Na obrázku je po montáži jednofarebný a trojfarebný modul RGB LED.

Krok 7: Zapojte motor

Na základňu som použil synchrónny motor 4W 120V AC TYD-50. Tieto motory sa používajú v mikrovlnných gramofónoch a dajú sa ľahko nájsť online. Sú lacné, bežia veľmi ticho a sú k dispozícii v rôznych otáčkach. Vybral som si pomalú jednotku s otáčkami 5 až 6 otáčok za minútu, aby moja lampa pracovala pomaly a stabilne. Ozubené koleso v žiarovke to zníži na polovicu, takže sa mi lampa otáča upokojujúcimi 2,5 až 3 otáčkami za minútu.

Spájkoval som na šnúru zachránenú zo zariadenia a izoloval som ju dvoma vrstvami zmršťovacej trubice. Ak vám nie je príjemné napätie vo vašej žiarovke, môžete nájsť aj synchrónne motory 12V AC TYD-50. Potom by ste to skombinovali s nástenným bradavičovým transformátorom, ktorý dodáva 12 V AC priaznivejšie pre výrobcu.

Krok 8: Zostavte základnú dosku

Motor je možné priskrutkovať na základovú dosku pomocou skrutiek M3.

Môj motor mal hriadeľ s vonkajším priemerom 7 mm. Preto som navrhol plastový kus, ktorý mu umožní spojiť sa s nápravou so štvorcovým profilom s 3D tlačou. Je pripevnený skrutkou a maticou M3.

Tento plastový kus má široké zúžené ústie a náprava má voľne kĺzať dovnútra a von s malým odporom. Budete to potrebovať neskôr v zostave, pretože to bude musieť spadnúť na svoje miesto zhora.

Aby sa motor neprehrial, nalepte na spodok základnej dosky gumové nožičky. Vďaka tomu sa bude držať ďalej od stola a pomôže vám s prúdením vzduchu.

Tipy pre tlač:

Všetky diely sú navrhnuté tak, aby sa dali tlačiť bez podpier.

Krok 9: Zostavte teleso žiarovky

Základnú dosku je možné k telu pripevniť pomocou skrutiek M3. Dovnútra nie je možné sa dostať, takže sa presvedčte, že všetky drôty visia von zo štrbiny v zadnej časti základnej dosky, než pripevníte dve polovice!

Tipy pre tlač:

Telo žiarovky má mierny sklon a je možné na ňu tlačiť bez podper.

Krok 10: Pripojte zostavu ozubeného kolesa k telu žiarovky

Náprava sedí voľne do otvoru v zostave prevodovky. Ak sa jednoducho pokúsite vložiť zostavu prevodu zhora, náprava pravdepodobne spadne do žiarovky.

Na uchytenie nápravy na mieste ste mohli použiť kúsok horúceho lepidla, ale ja som sa rozhodol držať zostavu prevodu hore nohami a potom som nad ňu spustil telo žiarovky (tiež hore nohami). Na nápravu musíte nájsť drážku hlboko vo vnútri žiarovky, šikmé strany spojovacej časti by mali pomôcť viesť nápravu na miesto.

Najprv zistíte, že náprava je príliš dlhá. Urobil som to zámerne, aby ste to mohli orezať, kým všetko do seba tesne nezapadne.

Akonáhle je prevodovka usadená, zapojte motor a pred zaistením hornej časti dvoma malými skrutkami skontrolujte, či sa ozubené koleso otáča.

Krok 11: Pripojte Loxodrome

Prevlečte rameno LED cez malý otvor v spodnej časti loxodrómu a manévrom loxodromu do polohy. Je tesne priliehajúci a medzi okrajom loxodrómu a ramenom LED je malá vôľa. Nepoužívajte však silu, nemala by byť potrebná.

Mal som nejaké problémy dostať loxodróm za zákrutu v spodnej časti ramena LED. Musel som trochu opracovať okraje ramena LED, aby bol dostatočne úzky, aby prešiel, ale upravil som súbor CAD a STL, takže dúfajme, že to nebudete musieť urobiť.

Akonáhle je loxodrome na krku ramena LED, mal by zacvaknúť na prídržné úchytky. Posledným krokom je vloženie modulu LED zasunutím prstov cez medzery v loxodrome.

Pozrite sa na video, ako sa to robí.

Tipy pre tlač:

Vytlačte Loxodrome na 100% výplň, pretože chcete, aby špirálové ramená boli čo najsilnejšie.

Podporu pre túto tlač a veľa iného budete určite potrebovať. Ak máte dvojitý extrudér a rozpustnú podporu, je to skvelé miesto na použitie!

Ak nemáte dvojitý extrudér, nebojte sa, pretože som to dokázal vytlačiť na jedinej extrudérovej tlačiarni FDM. Pretože väčšina podpery bude vo vnútri Loxodromu, bude musieť byť dostatočne slabá, aby ste sa k nej mohli dostať ihlovými kliešťami, rozdrviť ju a kus po kúsku odstrániť.

Predvolená podpora v Cure je na to príliš silná. Trik, ktorý som našiel, bol použiť podporu mriežky s nulovou hustotou podpory. To spôsobuje, že Cura tlačí iba tenké jednovrstvové steny na podporu špirálových ramien Loxodrome. Tieto steny je možné relatívne ľahko rozdrviť a odstrániť, keď je tlač dokončená.

Môj pôvodný výtlačok bol vykonaný v roku 2015 so staršou verziou Cura, ale tu sú nastavenia pre Cura 2, ktoré zrejme poskytujú požadovaný vzor podpory:

• Generovať podporu: Pravda
• Umiestnenie podpory: Všade
• Podporný vzor: Mriežka
• Hustota podpory: 0
• Vzdialenosť podpory X/Y: 0,9
• Podporná vzdialenosť Z: 0,15
• Používajte veže: nepravda

Počas a po tlači bude Loxodrome vyzerať ako obrovský rožok. Budete musieť použiť ihlové kliešte na odtrhnutie podpery, kým všetko nezmizne. Poklepanie na ostrý nástroj alebo jeho rozdrvenie pomôže rozbiť vrstvy. Pomôcť môže k tomu použitie hrubých rukavíc, pretože úlomky môžu byť ostré. Akonáhle je všetka podpora odstránená, môžete všetky drsné miesta vyhladiť brúsnym papierom.

Krok 12: Napájanie modulu LED

Na napájanie modulu LED odporúčam nastaviteľný prúdový zdroj. Pre typickú LED hviezdu 300mA poskytne adekvátny prúd. Na eBay je uvedených niekoľko 300mA LED ovládačov, alebo môžete získať plne nastaviteľný modul, ako je ten, ktorý je uvedený v mojom videu.

Ďalšou možnosťou je zaobstarať si menič DC-to-DC s premenlivým napätím a použiť ho v spojení s 12 V DC bradavicou. Potom môžete opatrne zvyšovať napätie z nuly, kým LED diódou neprúdi správne množstvo prúdu, merané multimetrom. Uvedomte si, že rôzne farebné LED diódy budú potrebovať napájací zdroj nastavený na rôzne napätia, takže ak plánujete výmenu LED diód, oveľa lepšou voľbou je napájanie konštantným prúdom.

Akonáhle nastavíte prúd na LED, spustite ho iba vtedy, keď ste prítomní. Chcete to sledovať a uistiť sa, že nie je dostatočne horúce na roztavenie plastových podpier. Ak je veľmi horúco, budete musieť znížiť prúd.

Druhé miesto v výzve Epilog 9