Спиральная лампа (также известная как настольная лампа Loxodrome): 12 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Спиральная лампа (также известная как настольная лампа Loxodrome) - это проект, который я начал в 2015 году. Он был вдохновлен локсодромным браом Пола Ниландера. Моя первоначальная идея заключалась в создании моторизованной настольной лампы, которая проецировала бы струящиеся световые завитки на стену.

Я спроектировал и напечатал на 3D-принтере прототип в OpenSCAD для выставки производителей. Хотя освещение было таким фантастическим, как я надеялся, механические части были хрупкими, сложными в сборке и просто не очень хорошо работали.

С тех пор я изучил FreeCAD, гораздо более мощный инструмент, и переработал механические компоненты. Эта инструкция представляет собой версию второго поколения, которая заменяет большую часть внутренних частей деталями, полностью пригодными для 3D-печати. Это обновление включает сменные светодиодные модули мощностью 3 Вт, поэтому вы можете менять светодиоды на разные цвета; или; если вы можете подключить его к полноцветному светодиодному модулю RGB для более сложных световых эффектов.

Этот проект с открытым исходным кодом:

Этот проект был полностью построен с использованием бесплатного программного обеспечения с открытым исходным кодом и соответствует определению оборудования с открытым исходным кодом. Файлы дизайна OpenSCAD и FreeCAD предоставляются для изменения в соответствии с лицензией Creative Commons - Attribution - Share Alike.

Дополнительные кредиты:

• В духе "Бра Локсодром" Пола Ниландера.
• Файл OpenSCAD, полученный из "Loxodrome" kitwallace

Шаг 1: центральное ядро

Ахиллесова пята моей первоначальной конструкции заключалась в том, что у локсодромной сферы не было надежной точки крепления. Первоначально я попытался подвесить его за точку поворота вверху и с помощью магнитов повернуть его у основания. Это вообще не сработало, поэтому я попробовал мотор и маленькую шестеренку, но поскольку локсодром висел внизу, шестерня отталкивала ее, а не поворачивала. Ключевой задачей было найти способ поддерживать и вращать его снизу, сохраняя при этом фиксированную центральную ось для крепления светодиода и проводки.

Лампа, представленная в этом руководстве, была модернизирована для использования коаксиального центрального сердечника. Двигатель в основании вращает маленькую шестерню, которая зацепляется с большой центральной шестерней. Центральная шестерня наматывается на подшипник роликовых коньков 608 и защелкивается в другой части, которая передает вращение верхней части лампы. Через середину подшипника проходит неподвижная центральная трубка для крепления опорного кронштейна светодиода и для прокладки соответствующей проводки.

Шаг 2: Печать и сборка центрального сердечника

Центральное ядро состоит из следующих четырех частей, напечатанных на 3D-принтере:

• TopAssembly.stl (серый, предыдущий рисунок)
• GearCoreCenter.stl (красный)
• LoxodromeMountingAdaptor.stl (зеленый)
• DriveGear.stl (фиолетовый)

В дополнение к распечатанным деталям вам понадобится один подшипник роликовых коньков 603. Вы можете найти их недорого на eBay. Посмотрите видео выше, чтобы увидеть, как все это устроено. Возможно, вам придется отшлифовать центральную трубку TopAssembly для плотного прилегания. После того, как подшипник вставлен в GearCoreCenter, вам следует нанести немного клея на обод LoxodromeMountingAdapter и защелкнуть его в GearCoreCenter. Эти две части предназначены для надежного крепления и не должны вращаться.

Я нанесла смазку Panef White Stick Lubricant с силиконом на все движущиеся части.

Общие советы по печати:

Все части центрального ядра предназначены для печати без поддержки. GearCoreCenter следует печатать так, чтобы сторона с зубчатой передачей была заподлицо на платформе для печати, а кнопки были обращены вверх. При печати на DriveGear шестерня должна быть заподлицо на станине, а узкий вал должен быть обращен вверх. Я обнаружил, что установка «Минимального хода при отводе» на 2 мм в Cura 2 помогла значительно ускорить печать.

Советы по печати для верхней сборки:

При печати из PLA с настройками по умолчанию трубка в центре TopAssembly была слишком хрупкой. Замедление печати, увеличение толщины стенок, расхода и температуры дали мне достаточно прочную деталь.

Это настройки Cura 2, которые я использовал для нарезки TopAssembly:

• Оболочка:

  Толщина стенки: 2

• Охлаждение:

  • Скорость вентилятора: 50%
  • Обычная скорость вентилятора: 30%
  • Максимальная скорость вентилятора: 35%

• Материал:

  • Температура печати по умолчанию: 210
  • Температура печати: 210
  • Расход: 110%
  • Включить отзыв: False

• Скорость:

  • Скорость печати: 40 мм / с
  • Скорость стены: 10 мм / с

Шаг 3: Обжим проводов для светодиода

Вам понадобится обжимной инструмент, чтобы обжать провода на четырехпозиционном соединителе DuPont с помощью штифтов с внутренней резьбой. Я построил свою лампу с четырехпозиционными разъемами, чтобы у меня было достаточно проводов для светодиода RGB. Если вы используете одноцветный светодиод, двух проводов будет достаточно, но я предпочитаю удвоить провода для увеличения пропускной способности по току. Таким образом, светодиодный рычаг имеет прорезь, достаточно большую для четырехточечного разъема DuPont.

Вам понадобятся четыре набора плетеной проволоки длиной около фута, инструмент для обжима и набор соединителей DuPont. Я использовал эти:

• Обжимной инструмент IWISS SN-28B
• HALJIA 310 шт. 2,54 мм Dupont Female / Male Wire Jumper Pin Header Connector Ассортимент

На видео демонстрируется процесс обжима.

Шаг 4: Сборка светодиодного кронштейна

После того, как вы собрали жгут проводов, пропустите провода через кронштейн светодиода и вставьте разъем DuPont в разъем. Это плотно прилегает. Вы можете нанести немного клея на разъем, чтобы он не отсоединился в будущем, но если вы это сделаете, используйте немного и нанесите его на твердую сторону разъема и будьте осторожны, чтобы не допустить, чтобы клей попасть в розетки.

Когда светодиодный кронштейн собран, вы можете пропустить его через отверстие в середине центральной жилы. Видео демонстрирует процесс и показывает мне тестирование с различными светодиодными модулями.

Советы по печати для светодиодного кронштейна:

При печати кронштейн светодиода должен быть установлен на бок. Все поверхности имеют наклон, поэтому в опорах нет необходимости.

Шаг 5: Сборка светодиодных модулей

Светодиодные модули состоят из следующих компонентов:

• Светодиод "Звезда" мощностью 3Вт
• Крышка от бутылки (как радиатор)
• Четырехпозиционный соединитель DuPont с штыревыми контактами
• Короткие отрезки изолированной плетеной проволоки
• Обычная двухкомпонентная эпоксидная смола для крепления коннектора DuPont к задней части крышки бутылки (я использовал JB Weld)
• Двухкомпонентный термоклей для крепления светодиода к крышке бутылки (я использовал термоклей Arctic Alumina)

Вы можете использовать паяльник, чтобы прикрепить короткие отрезки провода к положительной и отрицательной клеммам светодиодной звезды. Если у вас одноцветный светодиод, вы можете удвоить провода: два для положительного и два для отрицательного. Это позволяет пропускать ток через оба провода параллельно и использовать все доступные провода в светодиодах. Для светодиода RGB вы будете использовать один провод для соединения всех анодных (-) контактных площадок, а остальные три провода для подключения к каждой из катодных (+) контактных площадок.

Я использую крышки от бутылок для светодиодного радиатора. Я купил их в своей местной пивоваренной компании, хотя вы можете попробовать повторно использовать один из пивной бутылки, если он полностью разогнут.

Если вы не приобретете «голые» крышки для бутылок, возможно, вам придется использовать термофен, чтобы размягчить и удалить резиновую подкладку. Убедитесь, что у вас есть чистая и идеально ровная металлическая поверхность для крепления светодиода. Затем прикрепите светодиод к крышкам бутылок с помощью термостойкой смолы, закрепите зажимами и оставьте на ночь.

Шаг 6: Сборка светодиодных модулей

На следующий день вам нужно будет обжать штекерные разъемы DuPont на каждом из четырех проводов и вставить их в корпус с четырьмя разъемами. Затем смешайте обычную двухкомпонентную эпоксидную смолу (не термическую эпоксидную смолу, которую вы использовали ранее) и прикрепите соединитель к задней части крышки бутылки. Еще раз закрепите и оставьте на ночь.

На рисунке показаны одноцветный и трехцветный светодиодный модуль RGB после сборки.

Шаг 7: Подключите двигатель

В качестве базы я использовал синхронный двигатель 4 Вт 120 В переменного тока типа TYD-50. Эти двигатели используются в поворотных столах для микроволновых печей, и их довольно легко найти в Интернете. Они недороги, работают очень тихо и доступны с различными скоростями вращения. Я выбрал медленный блок со скоростью 5-6 об / мин, чтобы лампа могла медленно и стабильно вращаться. Передача в лампе сокращает это вдвое, поэтому моя лампа вращается со скоростью 2,5–3 об / мин.

Я припаял шнур, спасенный от прибора, и изолировал его двумя слоями термоусадочной трубки. Если вас не устраивает линейное напряжение в вашей лампе, вы также можете найти синхронные двигатели 12 В переменного тока TYD-50. Затем вы могли бы объединить его с трансформатором для защиты от бородавок, чтобы получить более удобный для производителей 12 В переменного тока.

Шаг 8: соберите опорную пластину

Двигатель может быть прикручен к опорной плите с помощью болтов M3.

У моего мотора был вал с внешним диаметром 7 мм. Поэтому я разработал пластиковую деталь, которая позволяет ей соединяться с осью квадратного профиля, напечатанной на 3D-принтере. Он крепится болтом и гайкой M3.

Эта пластиковая деталь имеет широкую коническую горловину, а ось предназначена для свободного входа и выхода с небольшим сопротивлением. Он понадобится вам позже при сборке, так как он должен будет встать на место сверху.

Чтобы двигатель не перегревался, приклейте резиновые ножки к нижней части опорной плиты. Это убережет его от стола и поможет с потоком воздуха.

Советы по печати:

Все детали предназначены для печати без опор.

Шаг 9: соберите корпус лампы

Опорная плита может быть прикреплена к корпусу с помощью винтов M3. Нет возможности проникнуть внутрь, поэтому перед тем, как прикрепить две половинки, убедитесь, что все провода выходят из паза в задней части опорной плиты!

Советы по печати:

Корпус лампы имеет пологий наклон и позволяет печатать без опор.

Шаг 10: прикрепите узел шестерни к корпусу лампы

Ось свободно входит в отверстие в узле шестерни. Если вы просто попытаетесь вставить шестерню сверху, ось, скорее всего, упадет внутрь лампы.

Вы можете использовать немного горячего клея, чтобы удерживать ось на месте, но я решил удерживать узел шестерни вверх ногами, а затем опустил корпус лампы (также вверх ногами) над ним. Вам нужно ось, чтобы найти стыковочный паз глубоко внутри лампы, наклонные стороны ответной части должны помочь направить ось на место.

Сначала вы обнаружите, что ось слишком длинная. Я сделал это специально, чтобы вы могли обрезать его, пока все не будет плотно прилегать друг к другу.

После того, как зубчатый узел встал на место, подключите двигатель и убедитесь, что зубчатая передача вращается, прежде чем закрепить верх двумя маленькими винтами.

Шаг 11: прикрепите локсодрому

Пропустите светодиодный рычаг через небольшое отверстие в основании локсодрома и переместите локсодром в нужное положение. Он плотно прилегает, и между краем локсодрома и светодиодной штангой остается небольшой зазор. Однако не применяйте силу, в этом нет необходимости.

У меня возникли некоторые трудности с прохождением локсодрома за изгиб в основании светодиода. Мне пришлось немного спилить края светодиодного кронштейна, чтобы сделать его достаточно узким для прохода, но я скорректировал файл CAD и STL, поэтому, надеюсь, вам это не понадобится.

Как только локсодром окажется на шейке светодиода, он должен защелкнуться на удерживающих лапках. Последний шаг - вставить светодиодный модуль, просунув пальцы в щели в локсодроме.

Посмотрите видео, как это делается.

Советы по печати:

Распечатайте локсодрому со 100% заполнением, так как вы хотите, чтобы спиральные рукава были максимально прочными.

Вам определенно понадобится поддержка этого отпечатка и многое другое. Если у вас есть двойной экструдер и растворимый носитель, это отличное место для его использования!

Если у вас нет двойного экструдера, не бойтесь, так как я смог напечатать это на принтере FDM с одним экструдером. Поскольку большая часть опоры будет находиться внутри локсодрома, она должна быть достаточно слабой, чтобы вы могли достать плоскогубцы, раздавить ее и удалить по частям.

Поддержка по умолчанию в Cura слишком сильна для этого. Уловка, которую я обнаружил, заключалась в использовании опоры из сетки с нулевой плотностью опоры. Это заставляет Cura печатать только тонкие однослойные стенки, чтобы поддерживать спиральные рукава локсодрома. Эти стенки относительно легко раздавить и удалить после завершения печати.

Моя исходная печать была сделана в 2015 году с помощью более ранней версии Cura, но вот настройки для Cura 2, которые, похоже, дают желаемый шаблон поддержки:

• Сгенерировать поддержку: True
• Размещение поддержки: везде
• Шаблон поддержки: сетка
• Плотность поддержки: 0
• Расстояние поддержки X / Y: 0,9
• Расстояние поддержки Z: 0,15
• Использовать башни: ложь

Во время и после печати Локсодром будет выглядеть как гигантский круассан. Вам нужно будет использовать плоскогубцы, чтобы оторвать опору, пока она не исчезнет. Если проткнуть его острым предметом или раздавить, это поможет разрушить слои. Для этого может оказаться полезным использование толстых перчаток, поскольку фрагменты могут быть острыми. После того, как вся опора будет удалена, вы можете сгладить неровности наждачной бумагой.

Шаг 12: Питание светодиодного модуля

Для питания светодиодного модуля я рекомендую источник питания с регулируемым током. Для типичной светодиодной звезды 300 мА обеспечит достаточный ток. На eBay есть несколько светодиодных драйверов на 300 мА, или вы можете получить полностью регулируемый модуль, такой как тот, который показан в моем видео.

Другой вариант - приобрести понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный с переменным напряжением и использовать его вместе с настенной бородавкой на 12 В постоянного тока. Затем вы можете осторожно увеличивать напряжение от нуля до тех пор, пока через светодиод не будет течь правильная величина тока, измеренная мультиметром. Имейте в виду, что для светодиодов разного цвета потребуется источник питания, настроенный на разное напряжение, поэтому, если вы планируете заменять светодиоды, источник постоянного тока - гораздо лучший выбор.

После того, как вы установили ток для светодиода, включайте его только во время присутствия. Вы должны понаблюдать за ним, чтобы убедиться, что он не нагревается настолько, чтобы расплавить пластиковые опоры. Если становится очень жарко, необходимо уменьшить ток.

Финалист в Epilog Challenge 9