Construisez l'appareil arc-en-ciel : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

L'appareil arc-en-ciel (alias le chromascope astral) est un engin optique qui vous permet de voir l'énergie colorée des choses ordinaires ! Dans ce Instructable, je vais vous montrer comment construire le vôtre pour explorer les vibrations technicolor des choses qui vous entourent !

Étape 1: Rassembler le matériel nécessaire

Cette construction nécessite une imprimante 3D et des compétences de base en soudure et en assemblage. Tu auras besoin de:

• Une imprimante 3D.
• Ruban d'emballage transparent (ou une machine à plastifier).
• Papier blanc.
• Ciseaux.
• Un adaptateur mural CC recyclé à partir de certains appareils électroniques mis au rebut.
• Un mini convertisseur abaisseur DC-DC réglable.
• Étoiles LED haute puissance de 20 mm, dans les couleurs rouge, vert et bleu.
• Un multimètre (en option: une alimentation de table à tension variable).
• Un fer à souder et une soudure à noyau de colophane.
• De la ferraille, des pinces coupantes et une pince à dénuder.
• Ruban électrique.
• Une sorte de colle pour plastique. Quelque chose de semi-permanent comme E6000 est un bon choix.
• Facultatif: Feutre vert pour couvrir le bas de la base.

Approvisionnement de l'alimentation:

L'alimentation est de type « verrue murale » ordinaire qui est fournie avec la plupart des appareils électroniques. Idéalement, vous avez des appareils électroniques mis au rebut que vous pouvez utiliser. La plupart des verrues murales émettent 4,5V, 5V, 9V, 12V ou parfois même 24V. L'autre note importante est de savoir si c'est DC (commun) ou AC (moins commun) sur la sortie.

Pour ce projet, vous aurez besoin d'un adaptateur 9V ou 12V minimum. Il doit fournir environ 9 watts au minimum. La puissance est simplement le produit de la tension de sortie et du courant de sortie écrit sur l'étiquette. Par exemple, si l'étiquette indiquait que la tension de sortie était de 9 V à 1 A, cela signifierait qu'elle produit exactement 9 watts. Si l'adaptateur avait une sortie 12V avec un courant de 0,85A (850mA), cela signifierait que la sortie serait de 10,2 watts et conviendrait également.

Pour votre propre sécurité, n'utilisez pas une alimentation supérieure à 12V ou 2 ampères

Achat des pièces sur eBay:

La plupart des pièces électroniques peuvent être obtenues à très bas prix sur eBay. Pour les LED, recherchez « étoile LED 20 mm ». Vous trouverez probablement de nombreux choix de couleurs et de puissance. Obtenez une (ou plusieurs) de chaque couleur primaire, rouge, vert et bleu et choisissez la variété 3 watts. Assurez-vous que la taille est de 20 mm afin qu'elle s'adapte correctement à la base imprimée en 3D.

L'autre partie critique de cette construction est un mini convertisseur abaisseur DC-DC réglable. Ce sont de petits circuits imprimés qui convertissent une tension continue plus élevée en une tension plus basse. Vous en aurez besoin d'un qui a une tension réglable sur la sortie. Ceux que j'utilise sont vraiment petits (17,5 mm sur 11,14 mm) et la base imprimée en 3D a une découpe pour cette taille particulière.

Je les ai vus sur eBay avec le titre "5Pcs MINI360 3A DC-DC Step Down Buck Power Supply Converter Module MP2307 Chip", mais exactement la même chose est vendue par de nombreux vendeurs. Assurez-vous que l'image correspond et qu'il y a deux pastilles de soudure à chaque extrémité de la carte. Voir l'image pour le bon type et le mauvais type.

Étape 2: imprimez les pièces en 3D

Vous devrez imprimer les pièces suivantes à partir de leurs STL:

• 1x Base.stl
• 1x EyeGuard.stl
• 3x Pilier.stl
• 1x Retainer.stl (impression en mode "spiralize")
• 1x Ring.stl
• 1x TurnWheel.stl

Pour les utilisateurs avancés qui souhaitent personnaliser la conception, j'ai également inclus le fichier source OpenSCAD.

Étape 3: Imprimez le modèle et l'autocollant de l'écran du projecteur

• Chargez le modèle ".svg" joint dans Inkscape et imprimez.

• Utilisez une machine à plastifier pour plastifier la page, ou:

  • Couvrez le cercle blanc et l'autocollant avec des bandes parallèles de ruban d'emballage transparent.
  • Répétez sur l'envers.
• Découpez le cercle.
• Découpez l'autocollant.

Étape 4: Assembler l'écran de projection

• Insérez l'écran dans la partie annulaire pour assurer un bon ajustement.
• Appliquez un peu d'adhésif sur les bords pour le fixer.
• Faites glisser la bague de retenue pour un soutien supplémentaire.

Étape 5: Apprenez quelques éléments électroniques: Qu'est-ce qu'un convertisseur Buck ?

Un convertisseur abaisseur est un appareil qui convertit une tension continue en une autre tension continue, un peu comme un transformateur, mais pour le courant continu plutôt que pour le courant alternatif.

Lors de l'allumage de petites LED, il est courant d'utiliser une résistance pour limiter le courant, mais pour des LED de puissance plus élevée, cela serait très inefficace car beaucoup d'énergie serait convertie en chaleur !

Pour éviter cela, nous pouvons utiliser un pilote de LED à courant constant personnalisé, ou nous pouvons utiliser un convertisseur abaisseur générique qui produit une tension réglable. Un convertisseur abaisseur ne limitera pas le courant, mais le courant traversant les LED est proportionnel à la tension. Donc, si nous commençons avec une basse tension, nous pouvons l'augmenter lentement jusqu'à ce que le courant souhaité traverse les LED. Ce n'est pas plug-and-play comme un pilote LED, mais il fait tout aussi bien le travail lorsqu'il est correctement réglé.

Pour les étapes suivantes, nous allons commencer par une sortie 7V sur le convertisseur abaisseur, puis l'augmenter très progressivement. Cette étape est d'une importance cruciale, car si nous dépassons la tension de fonctionnement, le courant augmentera considérablement et quelque chose laissera échapper la fumée magique !

Étape 6: Assemblage initial et réglage de la tension

Coupez le connecteur CC à l'extrémité du cordon de la verrue murale et séparez les deux fils.

Dénudez environ 5 mm des extrémités et assurez-vous que les extrémités ne se touchent pas. Maintenant, avec la verrue murale branchée, utilisez votre multimètre pour mesurer la tension aux extrémités du fil. Notez quelle extrémité est positive pour plus tard.

Débranchez maintenant la verrue murale et soudez les extrémités du fil aux plots "in+" et "in-" du convertisseur DC-DC. Assurez-vous absolument que la polarité est correcte et que vous soudez du côté entrée de la carte (vérifiez l'étiquette au verso de la carte).

Avant de continuer, mesurez la tension sur les plots de sortie. Tournez la petite vis de réglage jusqu'à ce que la tension indique 7V et notez dans quelle direction vous devez tourner le bouton de réglage pour augmenter ou diminuer la tension. Remarquez à quel point l'ajustement est sensible. Vous devrez être capable d'ajuster la tension par incréments fins pour l'étape suivante.

Ceci est important: avant de passer à l'étape suivante, réglez la tension de sortie au maximum à 7 V ! Assurez-vous également que vous utilisez des LED rouges, vertes et bleues ! Le choix de la tension de démarrage provient de la somme des tensions nominales de ces LED particulières, qui sont respectivement de 1,8V, 2,0V et 3,3V.

Étape 7: Câblage des LED et réglage fin du courant

1. Placez les LED sur les fentes de la base et coupez la longueur de fil dont vous aurez besoin pour les câbler en série. Il faudra passer du + d'une LED au - de la suivante.
2. Soudez les LED en série. Un ensemble de mains secourables sur banc est très utile pour cette tâche !
3. Au début et à la fin de la chaîne LED, soudez deux longueurs de fil plus longues, de préférence de deux couleurs différentes, afin que vous puissiez savoir lequel est positif et lequel est négatif. Ce fil doit être suffisamment long pour passer à travers les trous, s'enrouler autour du canal à l'arrière et dans l'encoche pour le convertisseur buck.
4. Collez les LED dans les fentes de la base et faites passer les fils les plus longs dans l'un des axes verticaux.
5. Retournez la base. Soudez le fil "-" à la borne "out-" du convertisseur DC-DC. Attention à la polarité - si vous l'inversez, les LED ne s'allumeront pas !
6. À ce stade, le fil "+" est toujours déconnecté du pad "out+". Réglez votre multimètre sur des ampères CC et branchez la verrue murale. Connectez le multimètre en série avec le fil lâche et le tampon et assurez-vous que le courant est d'environ 400 mA.
7. Si vous devez régler le courant, faites-le en tournant la vis de réglage de très petites quantités et en vérifiant le courant.

Remarque: si vous disposez d'une alimentation de table avec un ampèremètre intégré, il serait plus facile de l'utiliser pour régler séparément la tension et la luminosité de la chaîne LED. Une fois que vous avez trouvé la tension de fonctionnement correcte, vous pouvez alors ajuster le tension sur le régulateur CC à CC pour correspondre à cette tension de fonctionnement idéale avant de brancher les LED.

Étape 8: Terminer le câblage et les tests

• Débranchez la verrue murale et soudez le fil "+" au plot "out+" pour terminer le circuit.
• Fixez le convertisseur DC-DC dans le renfoncement à l'aide d'un peu de colle et enroulez tout excès de fil dans le canal.
• Branchez l'adaptateur mural et assurez-vous qu'il fonctionne.

Maintenant, branchez la verrue murale pour le test final. Les LED seront probablement plutôt lumineuses et inconfortables à regarder, alors ne faites pas ça (éteignez plutôt les lumières de votre pièce et regardez les jolies couleurs qui se projettent sur vos murs !).

Avant de procéder à l'assemblage, laissez-le fonctionner quelques minutes et vérifiez régulièrement pour vous assurer qu'il ne devient pas trop chaud au toucher. Si c'est le cas, rappelez la tension sur le convertisseur CC-CC - faites-le lentement et faites très attention à ne pas le tourner dans le mauvais sens ! Vous pouvez laisser les LED chauffer, mais pas assez pour faire fondre le plastique, produire des odeurs étranges ou brûler votre maison !

Par mesure de sécurité supplémentaire, ne faites pas fonctionner cet appareil sans surveillance

Étape 9: Compléter la base

Couvrez le convertisseur DC-DC et le canal avec du ruban isolant. Ensuite, découpez un morceau de feutre vert et utilisez-le pour recouvrir le bas de l'appareil. Utilisez de la colle ou de l'adhésif en aérosol pour coller le feutre sur le fond.

Étape 10: Terminer l'assemblage

Procéder au montage en collant les trois piliers dans leurs fentes du socle. Montez ensuite l'écran de projection sur le dessus des piliers.

Maintenant, mettez le protège-œil (je l'appelle ainsi parce qu'il empêche la lumière d'aveugler l'utilisateur). L'oculaire et la roue tournante ont une apparence similaire, mais le plus petit est l'oculaire. Il a des cloisons à l'intérieur pour empêcher la lumière des LED de se mélanger.

Placez le protège-œil sur la base et alignez-le jusqu'à ce que toutes les couleurs se fondent dans une couleur blanchâtre qui couvre tout l'écran. Passez un cordon de colle sur le pourtour et fixez-le. Utilisez du ruban adhésif double face pour fixer l'autocollant à la base.

Étape 11: Passez un moment très groovy

Maintenant, placez la molette sur le protège-œil. Cette dernière pièce ne doit pas être collée. Vous pouvez le faire pivoter pour masquer partiellement la lumière et créer des motifs de couleurs sympas ! Collez divers objets, tels que des chutes d'impression 3D, derrière l'écran pour projeter des ombres arc-en-ciel totalement groovy !

Premier prix du concours Make it Glow 2018