Беспроводная лампа в виде кубика Рубика с простым изменением цвета на основе наклона: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Сегодня мы собираемся создать эту потрясающую лампу в стиле кубика Рубика, которая меняет цвет в зависимости от того, какая сторона находится вверху. Куб работает от небольшой LiPo батареи, заряжаемой стандартным кабелем micro-usb, и, по моим тестам, время автономной работы составляет несколько дней.

Это учебное пособие - отличный проект для начинающих и требует минимального количества инструментов!

Когда дело доходит до схем, я относительно новичок - я впервые взял в руки паяльник менее месяца назад, и я надеюсь, что это руководство вдохновит других новичков начать свой первый проект схем. Если вам нравится эта инструкция, я буду счастлив, если вы проголосуете за нее в конкурсе ремиксов!

Меня вдохновил удивительный беспроводной светодиодный кубический светильник Well Done Tips, но я хотел расширить его и понял, что было бы очень круто иметь более одного цвета. В конце концов, у кубика Рубика больше, чем один цвет, так почему же должен быть только один свет?

Некоторое время я был в тупике по поводу определения ориентации и подумал, что мне, возможно, придется добавить небольшой микроконтроллер и акселерометр. Однако, поскольку моя цель заключалась в том, чтобы куб был беспроводным, я знал, что мне нужно добавить батарею, и, поскольку это потребляет больше энергии, чем мне хотелось бы, я не хотел идти по этому пути.

Именно тогда я обнаружил светодиодный светильник Cube от lonesoulsurfer! В его лампе для управления светом использовался ртутный переключатель. Однако я не хотел использовать ртуть - это действительно вредно для окружающей среды, - но, к счастью, поворотные переключатели - отличная альтернатива.

Я также хотел сделать это руководство удобным для начинающих, использовать материалы, которые можно легко купить в Интернете или в магазине, и ограничить использование оборудования (например, настольной пилы), которого у многих людей, включая меня, нет.

Давайте начнем!

Запасы

Необходимы следующие материалы:

• Паяльник и припой
• Сверлильный пресс и малое сверло
• Ножовка с мелкими зубьями
• Правитель
• Sharpie
• Пистолет для горячего клея
• Зажим (для распиловки)
• Наждачная бумага
• Респиратор / маска n95 для резки + шлифования
• Кусачки
• Инструмент для зачистки проводов

Шаг 1: материалы

• Лист прозрачного акрила (он же оргстекло, он же прославленный пластик). Я использовал оргстекло толщиной 3 мм, примерно 24x36 (остатки старого умного зеркала в разобранном виде).
• Белая аэрозольная краска - ее легко найти в Home Depot или Lowe’s.
• Перфорированная плита -
• Красный, синий, зеленый, оранжевый и белый светодиоды (можно заменить один из них на желтый)
• Аккумулятор LiPo 3,7 В (я использовал 1100 мАч) -
• Резистор 100 Ом или 220 Ом в зависимости от светодиодов
• 5 переключателей наклона -
• Модуль зарядки TP4056 -
• Красный и белый провод
• Замена стикеров Кубика Рубика

Белая аэрозольная краска придает акрилу красивый рассеивающий эффект. Однако в этом нет необходимости, если вы вместо этого покупаете белый полупрозрачный акрил, такой как этот.

Возможно, вы заметили, что куб на самом деле построен не из настоящего куба Рубика, как кубик Well Done Tips. Первоначально я попытался скопировать процесс сборки Well Done Tip, вырезав внутренности куба (r.i.p. cube) и вставив между ними кусочки акрила. К сожалению, поскольку у меня нет оборудования, которое есть у него, я вырезал ножовкой очень маленькие кусочки акрила, и куб в итоге получился невероятно однобоким и откровенно уродливым. Таким образом, мы выступим с измененным дизайном: 6 квадратных кусочков акрила плюс запасные наклейки на кубик Рубика!

P.s. Вам может быть интересно, почему даже продаются сменные наклейки. Мои друзья-спидкуберы говорят мне, что наклейки со временем упадут с их (дорогих) кубиков, и что запасные наклейки пригодятся. Кто знал?

Шаг 2: вырежьте 6 квадратных кусочков акрила

Используя линейку, обведите шесть акриловых листов размером 6 на 6 мм.

Предположительно, акрил можно разрезать с помощью простого универсального ножа, но после нескольких десятков и попыток сломать акрил у меня все еще остался один неповрежденный кусок. Поэтому я выбрал следующую лучшую вещь: ножовку.

(Я знаю, что ножовка - не лучший и не самый точный способ резать акрил. Однако это самый дешевый и единственный инструмент, который у меня был.)

Вырежьте 6 частей и при этом обязательно наденьте респиратор или маску - при этом образуется много пыли. В приличном количестве руководств они не показывают, что они носят маску, и как бы мне ни нравилось хорошее покрытие из акрила на моих легких, CDC говорит, что это не очень хорошо для меня.

(Обратите внимание, что хирургических масок, которые мы все надеваем, чтобы выйти на улицу в настоящее время, недостаточно, чтобы отфильтровать акриловую пыль!)

Стандартный кубик Рубика имеет стороны примерно 5,5 мм. Однако, чтобы через куб проходило больше света, я добавил несколько дополнительных миллиметров.

Отшлифуйте края, если они слишком грубые.

Шаг 3: Время распыления краски

Поместите квадраты на лист картона или газеты - что-нибудь, на что вы можете нанести краску из спрея. Держите баллончик с краской на расстоянии около 2-3 футов и проходите по квадратам несколько раз.

Обязательно распыляйте краску с хорошего расстояния. Если баллончик находится слишком близко к квадратам, на поверхности появятся капли аэрозольной краски, а мы этого не хотим.

Распылите ТОЛЬКО одну сторону куба - эта сторона будет обращена внутрь. Другая сторона должна быть оставлена как есть для этого ~ приятного ощущения плексигласа ~.

(Время Buzzkill: вам также следует надеть маску для окраски распылением - аэрозольная краска может попасть в легкие).

Дайте аэрозольной краске высохнуть. На это должно хватить 3-4 часов.

Шаг 4: Сборка куба (вроде)

Сложите 4 стороны куба. Сложите по 2 части за раз, а затем нанесите горячий клей на внутреннее пересечение двух сторон.

Будьте осторожны, не подносите термоклеевой пистолет слишком близко к аэрозольной краске - она растает, и в конечном итоге на аэрозольной краске появятся пятна (вы можете видеть, что это произошло на картинке - я закончил тем, что разобрал кубик, удалив аэрозольную краску ацетоном и переделав).

(Можно также использовать суперклей, но после сильного ожога из-за реакции суперклея и хлопка я не очень хочу делать это снова.)

Оставим на конец 5-й и 6-й квадрат.

Сторона с аэрозольной краской должна быть обращена ВНУТРИ куба.

Шаг 5: Подключение аккумулятора к зарядному модулю

На стороне TP4056 напротив micro USB есть 4 точки для пайки. Как вы уже догадались, Out + и Out - предназначены для реальной цепи, а B + и B- подключаются к батарее.

Сначала отрежьте разъем micro JST на аккумуляторе и зачистите концы двух проводов. Затем припаяйте красный провод (положительный или силовой) к B +, а черный провод (отрицательный или заземляющий) к B-. Есть довольно много руководств по сквозной пайке, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности. Теперь вы можете подключить кабель micro USB к батарее, и красный светодиод на TP4056 должен загореться (показывая, что батарея заряжается). По завершении зарядки цвет светодиода изменится с красного на синий.

Замечание о LiPo батареях: они ЧРЕЗВЫЧАЙНО опасны. Да, ваш телефон, компьютер и планшет питаются от LiPo-аккумуляторов, но в них используются надежные схемы защиты от зарядки и контроля, которые гарантируют, что ваш телефон (обычно) не загорится. И LiPo пожары не похожи на обычные пожары - они могут работать без кислорода и часто сжигают дома. Видели ужасающие видео горящих мини-самолетов? Возможно, это случилось с LiPo.

TP4056 имеет встроенную схему защиты от зарядки. Это означает, что она защищает аккумулятор от перезарядки и чрезмерной разрядки. Однако это не повод небрежно относиться к батарее. Действия, которые я не рекомендую выполнять с аккумулятором, включают:

1. Бросить в унитаз.
2. Попытка раздавить его кирпичом.
3. Попытка разрезать его ножом.
4. Ешьте это (хорошо, это должно быть очевидно).

В любом случае, это конец моей обличительной речи о Липо. Только не будьте слишком беспечны, и, вероятно, у вас все будет хорошо!

Шаг 6: Время электроники

Волшебство изменения цвета куба исходит от 5 различных переключателей наклона. Поскольку одновременно будет гореть только один светодиод, мы можем использовать один резистор для нескольких светодиодов.

На приведенной выше принципиальной схеме представлена схема макетной платы, но ее можно легко адаптировать к монтажной плате. (Если вы хотите, чтобы я добавил схему монтажной платы, я могу это сделать - просто прокомментируйте!)

Добавьте резистор в угол монтажной платы, затем согните один провод вдоль первого ряда отверстий. Затем добавьте 5 переключателей наклона вдоль ряда отверстий так, чтобы один вывод на переключателе наклона касался резистора, а другой переключатель находился во втором ряду.

Сопротивление резистора составляет 100 Ом, что достаточно для стандартных 5-миллиметровых светодиодов, учитывая, что напряжение, разряженное от батареи, составляет 3,7 В.

У нормального кубика Рубика желтый / белый, синий / зеленый и красный / оранжевый цвета расположены напротив друг друга. В результате нам нужно убедиться, что каждый переключатель наклона обращен в правильном направлении. Правильные направления относительно перфорированной платы, предполагая, что желтый цвет «выключен», следующие:

1. Белый: вверх (из перфорации лицом к вам)
2. Синий: Восток
3. Оранжевый: север
4. Зеленый: Запад
5. Красный: Юг

Затем добавьте светодиоды к соответствующим переключателям наклона. Убедитесь, что более длинная ножка светодиода - это ножка, которая касается переключателя наклона. Затем спаяйте вместе все более короткие ножки светодиодов.

Припаяйте кусок красного провода к неотогнутой стороне резистора, а кусок белого провода припаяйте к ножкам светодиодов (которые вы только что подключили).

Наконец, припаяйте белый провод к OUT- на TP4056, затем припаяйте красный провод к отверстию OUT + (рекомендуется всегда сначала подключать заземление!).

Сначала я проверил схему на макетной плате, а затем перенес схему на монтажную плату. Убедитесь, что бело-красный провод, идущий от перфокартона к TP4056, находится в нижней части перфокарта - перфокарта будет выше TP4056.

Теперь мы можем проверить правильность работы схемы, наклонив перфокарт в разные стороны.

Шаг 7. Нанесите наклейки на куб и 2 еще не прикрепленные стороны

Это была самая нервная часть сборки. Наклейки на куб было довольно сложно добавить, чтобы все они были ровными.

Убедитесь, что вы добавляете стикеры с правой стороны. Их нужно добавлять так, чтобы желтый / белый, синий / зеленый и красный / оранжевый были напротив друг друга

Я выбрал желтый цвет в качестве «выключенного» светодиода. Это означало, что порт зарядки не мог быть желтым или белым. Таким образом, два незакрепленных квадрата должны иметь белый цвет и другой цвет рядом с желтым (красный, синий, зеленый или оранжевый - я выбрал красный).

Совет: будет проще, если вы поместите отрезок неочищенных стикеров позади той стороны, на которую в настоящее время добавляете стикеры, посветите фонариком позади этой стороны, а затем добавьте стикеры. Таким образом, вы можете легко увидеть контур наклеек и использовать его в качестве ориентира для размещения наклеек.

Шаг 8: проделываем отверстие для зарядного порта

С добавленными наклейками теперь мы можем создать отверстие для порта зарядки TP4056. Приклейте TP4056 к аккумулятору горячим способом, так чтобы порт зарядки был заподлицо с краем аккумулятора. Затем отметьте место на акриле, через которое будет проходить зарядный порт на незакрепленной стороне.

Затем с помощью небольшого сверла проделайте 3 маленьких отверстия в том месте, где должен проходить зарядный порт. Используйте порт для зарядки в качестве ориентира для определения размера отверстия. (Эта часть тоже была на удивление сложной).

Шаг 9: снова собираем куб

Время окончательной сборки! Теперь, когда порт зарядки на месте, мы можем собрать все остальное.

Возьмите кабель micro-USB и вставьте его в отверстие для порта зарядки, которое вы только что сделали на неприсоединенной стороне.

Подключите его к TP4056 на аккумуляторе так, чтобы аккумулятор был на одном уровне с боковой стороной.

Нанесите горячий клей на три края куба, где будет находиться незакрепленная сторона с портом, и место, где должна приклеиться батарея. Затем быстро добавьте батарею и непривязанную сторону к кубу.

Убедитесь, что схема на перфокартоне изолирована от TP4056, поместив что-нибудь между ними - я использовал ватный кружок. Приклейте горячим клеем перфокарт к ватному кругу, а ватный круг к батарее (на батарее должно быть место, которое не занимает TP4056).

Убедитесь, что перфорированная плата установлена как можно более ровно - это обеспечит светодиоды, когда они должны светиться

Наконец, приклейте последний незакрепленный кусок сверху, и все готово!

Отшлифуйте все неровные края.

Шаг 10: Заключение

Наслаждайтесь своим новым супер потрясающим кубическим светом! Покажи это всем своим (очень ревнивым) друзьям.

Если бы я сделал это снова: я был бы намного более осторожен с обрезкой кусков акрила и, вероятно, заказал бы их предварительно вырезать под углом 45 градусов, чтобы они подходили друг к другу. Я бы также, вероятно, использовал эпоксидную смолу, чтобы склеить их вместе, и заказал бы белый акрил, а не возился с аэрозольной краской, которую можно легко поцарапать.

Надеюсь, вам понравилась эта инструкция! Если да, то еще раз, пожалуйста, подумайте о голосовании за него в конкурсе ремиксов

Комментарии, замечания, вопросы, конструктивная критика приветствуются.