Lámpara de cubo de Rubik inalámbrica fácil de cambiar de color basada en inclinación: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Hoy vamos a construir esta increíble lámpara tipo cubo de Rubik que cambia de color según el lado que esté hacia arriba. El cubo funciona con una pequeña batería LiPo, cargada con un cable micro-usb estándar y, en mis pruebas, tiene una duración de batería de varios días.

¡Este tutorial es un gran proyecto para principiantes y requiere herramientas mínimas!

Soy relativamente un principiante en lo que respecta a los circuitos: compré un soldador por primera vez hace menos de un mes, y espero que estos tutoriales inspiren a otros principiantes a comenzar su primer proyecto de circuitos. Si te gusta este Instructable, ¡me alegraría el día si lo votaras en el concurso Remix!

Me inspiré en la increíble luz de cubo LED inalámbrica Instructable de Well Done Tips, pero quería extenderla aún más y me di cuenta de que sería genial tener más de un color. Después de todo, el cubo de Rubik tiene más de un color, entonces, ¿por qué debería haber solo una luz?

Durante un tiempo me quedé perplejo con la detección de orientación y pensé que podría tener que agregar un pequeño microcontrolador y un acelerómetro. Sin embargo, dado que mi objetivo era que el cubo fuera inalámbrico, sabía que necesitaría agregar una batería y, dado que eso consumiría más energía de la que me gustaría, no quería ir por ese camino.

¡Fue entonces cuando encontré la luz LED Cube de lonesoulsurfer! Su lámpara usaba un interruptor de mercurio para controlar la luz. Sin embargo, no quería usar mercurio, es realmente malo para el medio ambiente, pero afortunadamente los interruptores basculantes son una gran alternativa.

También quería que este tutorial fuera apto para principiantes, usar materiales que pudieran comprarse fácilmente en línea o en una tienda y limitar el uso de equipos (como una sierra de mesa) que muchas personas, incluido yo, no tienen.

¡Empecemos!

Suministros

Se necesitan los siguientes suministros:

• Soldador y soldadura
• Taladro de prensa y broca pequeña
• Sierra para metales con dientes finos
• Gobernante
• Sharpie
• Pistola de silicona
• Abrazadera (para aserrar)
• Papel de lija
• Respirador / mascarilla n95 para corte + lijado
• Cortador de cables
• Pelacables

Paso 1: Materiales

• Hoja de acrílico transparente (también conocido como plexiglás, también conocido como plástico glorificado). Usé plexiglás de 3 mm de grosor, probablemente alrededor de 24x36 (sobras de un viejo espejo inteligente desmontado).
• Pintura en aerosol blanca: fácil de encontrar en Home Depot o Lowe's.
• Perfboard:
• LED rojo, azul, verde, naranja y blanco (puede cambiar uno de estos por amarillo)
• Batería LiPo de 3.7v (usé 1100 mAh) -
• Resistencia de 100 ohmios o 220 ohmios según los LED
• 5 interruptores de inclinación:
• Módulo de carga TP4056 -
• Alambre rojo y blanco
• Pegatinas de repuesto del cubo de Rubik

La pintura en aerosol blanca le da al acrílico un agradable acabado difuso. Sin embargo, no es necesario si compra un acrílico blanco translúcido como este.

Por lo tanto, es posible que haya notado que el cubo en realidad no está construido a partir de un cubo de Rubik real, como el cubo de Well Done Tips. Inicialmente intenté copiar el proceso de construcción de Well Done Tip, cortando las entrañas de un cubo (cubo r.i.p.) y colocando trozos de acrílico en el medio. Desafortunadamente, como no tengo la maquinaria que él tiene, utilicé una sierra para metales para cortar las piezas súper pequeñas de acrílico y el cubo terminó siendo increíblemente torcido y francamente feo. Por lo tanto, saldremos adelante con un diseño modificado: ¡6 piezas cuadradas de acrílico más pegatinas de cubo de Rubik de repuesto!

PD. Quizás se pregunte por qué se venden pegatinas de repuesto. Mis amigos de speedcuber me dicen que las pegatinas se caerán de sus (costosos) cubos con el tiempo, y que las pegatinas de repuesto son útiles. ¿Quien sabe?

Paso 2: corte 6 piezas cuadradas de acrílico

Con una regla, traza seis piezas de acrílico de 6 mm por 6 mm.

El acrílico supuestamente se puede cortar con un simple cuchillo, pero después de varios intentos de romper el acrílico, todavía me quedaba una pieza intacta. Como tal, opté por la siguiente mejor opción: una sierra para metales.

(Sé que una sierra para metales no es la mejor ni la más precisa forma de cortar acrílico. Sin embargo, es la más barata y también la única herramienta que tenía).

Corte las 6 piezas y asegúrese de usar un respirador o una máscara mientras lo hace, ya que se genera una gran cantidad de polvo en este proceso. Una cantidad decente de tutoriales no los muestra usando una máscara, y por mucho que me encanta una buena capa de acrílico en mis pulmones, el CDC dice que no es demasiado bueno para mí.

(Tenga en cuenta que las máscaras quirúrgicas que todos usamos para salir a la calle hoy en día no son suficientes para filtrar el polvo acrílico).

Un cubo de Rubik estándar tiene lados de aproximadamente 5,5 mm. Sin embargo, para asegurarme de que pase más luz a través del cubo, le di unos milímetros más.

Lije los bordes si están muy ásperos.

Paso 3: ¡Hora de pintar en aerosol

Coloca los cuadrados en un trozo de cartón o periódico, algo en lo que puedas aplicar pintura en aerosol. Sostenga la lata de pintura en aerosol a unos 2-3 pies de distancia y revise los cuadrados varias veces.

Asegúrese de rociar pintura desde una buena distancia. Si la lata está demasiado cerca de los cuadrados, aparecerán gotas de pintura en aerosol en la superficie, y no queremos eso.

ÚNICAMENTE rocíe pintura en un lado del cubo; este lado será el que mire hacia adentro. El otro lado debe dejarse como está para esa ~ agradable sensación de plexiglás ~.

(Tiempo de Buzzkill: también debe usar una máscara para pintar en aerosol; la pintura en aerosol es algo desagradable que se mete en los pulmones).

Deja que la pintura en aerosol se seque. 3-4 horas deberían hacerlo.

Paso 4: ensamblar el cubo (más o menos)

Junta los 4 lados del cubo. Sujeta 2 piezas juntas a la vez y luego coloca pegamento caliente en la intersección interior de los dos lados.

Tenga cuidado de no acercar demasiado la pistola de pegamento caliente a la pintura en aerosol; se derretirá y terminará con manchas en la pintura en aerosol (puede ver que esto sucedió en la imagen; terminé desarmando el cubo, quitando la pintura en aerosol con acetona y rehaciendo).

(También se puede usar superpegamento, pero después de quemarme por la reacción del superpegamento y el algodón, no estoy muy interesado en hacerlo de nuevo).

Dejaremos la quinta y sexta plaza para el final.

El lado de la pintura en aerosol debe mirar DENTRO del cubo.

Paso 5: Conexión de la batería al módulo de carga

En el lado del TP4056 opuesto al micro USB, hay 4 puntos para soldar. Como habrás adivinado, Out + y Out - son para el circuito real, mientras que B + y B- se conectan a la batería.

Primero, corte el conector micro JST de la batería y pele los extremos de los dos cables. Luego suelde el cable rojo (positivo o de potencia) a B + y el cable negro (negativo o tierra) a B-. Hay bastantes tutoriales sobre soldadura de orificios pasantes, por lo que no entraré en eso aquí. Ahora puede conectar un cable micro USB a la batería y el LED rojo del TP4056 debería encenderse (indicando que la batería se está cargando). Una vez que se completa la carga, el LED cambiará de rojo a azul.

Una nota sobre las baterías LiPo: son EXTREMADAMENTE peligrosas. Sí, su teléfono, computadora y tableta funcionan con baterías LiPo, pero utilizan una gran protección de carga y circuitos de monitoreo que aseguran que su teléfono (generalmente) no estalle en llamas. Y los incendios de LiPo no son como los incendios normales: pueden funcionar sin oxígeno y, a menudo, queman casas. ¿Viste algún video aterrador de mini aviones en llamas? Probablemente el LiPo salió mal.

El TP4056 tiene un circuito de protección de carga integrado. Esto significa que protege la batería de sobrecargas y descargas. Sin embargo, esto no le da una excusa para ser descuidado con la batería. Las actividades que no recomiendo realizar con la batería incluyen:

1. Dejándolo caer en el inodoro.
2. Intentando aplastarlo con un ladrillo.
3. Intentando abrirlo con un cuchillo.
4. Comiéndolo (ok, esto debería ser obvio).

De todos modos, ese es el final de mi diatriba LiPo. ¡No sea demasiado descuidado y probablemente estará bien!

Paso 6: ¡Hora de la electrónica

La magia del cambio de color del cubo proviene de 5 interruptores de inclinación diferentes. Dado que solo se encenderá un LED a la vez, podemos usar una resistencia para los múltiples LED.

El diagrama de circuito anterior proporciona un esquema para una placa de pruebas, pero se puede adaptar fácilmente a una placa de perforación. (Si desea que agregue un esquema de perfboard, puedo hacerlo, ¡solo comente!)

Agregue la resistencia en la esquina de la placa de perforación, luego doble un cable a lo largo de la primera fila de orificios. Luego agregue los 5 interruptores de inclinación a lo largo de la fila de orificios de modo que un cable del interruptor de inclinación toque la resistencia y el otro interruptor esté en la segunda fila.

La resistencia es de 100 ohmios, lo que es lo suficientemente bueno para los LED estándar de 5 mm dado que el voltaje descargado de la batería es de 3,7 V.

Un cubo de Rubik normal tiene amarillo / blanco, azul / verde y rojo / naranja uno frente al otro. Como resultado, debemos asegurarnos de que cada interruptor de inclinación esté orientado en la dirección correcta. Las direcciones correctas relativas a la placa perfilada, asumiendo que el amarillo es el color "apagado", son las siguientes:

1. Blanco: Arriba (fuera del tablero, frente a ti)
2. Azul: Este
3. Naranja: Norte
4. Verde: Oeste
5. Rojo: Sur

A continuación, agregue los LED a su interruptor de inclinación correspondiente. Asegúrese de que la pata más larga del LED sea la pata que toca el interruptor de inclinación. Luego suelde todas las patas más cortas de los LED juntos.

Suelde un trozo de cable rojo al lado no doblado de la resistencia y suelde un trozo de cable blanco a las patas de los LED (que acaba de conectar).

Finalmente, suelde el cable blanco a OUT- en el TP4056, luego suelde el cable rojo al orificio OUT + (¡es una buena práctica conectar siempre la tierra primero!).

Primero probé el circuito con una placa de pruebas, luego transferí el circuito a la placa de perforación. Asegúrese de que el cable blanco y rojo que va de la placa de perforación al TP4056 esté en la parte inferior de la placa de perforación; la placa de perforación estará por encima de la TP4056.

Ahora podemos probar que el circuito funciona como se esperaba inclinando la placa de perforación en diferentes direcciones.

Paso 7: aplique calcomanías al cubo y a los 2 lados que aún no están unidos

Esta fue la parte más angustiosa de la construcción. Fue bastante difícil agregar las pegatinas al cubo para que estuvieran todas rectas.

Asegúrate de agregar calcomanías en el lado derecho. Deben agregarse de manera que el amarillo / blanco, azul / verde y rojo / naranja estén uno frente al otro

Elegí el amarillo para que sea el color del LED "apagado". Esto significaba que el puerto de carga no podía estar en el lado amarillo o blanco. Por lo tanto, los dos cuadrados sueltos deben tener blanco y otro color adyacente al amarillo (rojo, azul, verde o naranja; elegí rojo).

Consejo: es más fácil si colocas un trozo de pegatinas sin pelar detrás del lado al que estás añadiendo pegatinas, enciendes una linterna detrás de ese lado y luego agregas pegatinas. De esta manera, puede ver fácilmente el contorno de las pegatinas y utilizarlo como guía para colocar las pegatinas.

Paso 8: Hacer un agujero para el puerto de carga

Con las pegatinas agregadas, ahora podemos crear un agujero para el puerto de carga TP4056. Pegue el TP4056 en caliente a la batería, con el puerto de carga al ras con el borde de la batería. Luego, marque el lugar en el acrílico para que pase el puerto de carga en el lado no adjunto.

A continuación, use una broca pequeña para hacer 3 orificios pequeños donde debe ir el puerto de carga. Utilice el puerto de carga como guía para determinar el tamaño que debe tener el orificio. (Esta parte también fue sorprendentemente difícil).

Paso 9: Montaje del cubo, de nuevo

¡Hora del montaje final! Ahora que el puerto de carga está en su lugar, podemos armar todo lo demás.

Tome un cable micro USB y conéctelo a través del orificio del puerto de carga que acaba de hacer en el lado sin conectar.

Conéctelo al TP4056 de la batería de modo que la batería quede al ras contra el costado.

Agregue pegamento caliente a tres bordes del cubo donde irá el lado sin unir con el puerto y el lugar donde la batería debe adherirse. Luego, agregue rápidamente la batería y el lado libre del cubo.

Asegúrese de que los circuitos de la placa de perforación estén aislados del TP4056 colocando algo entre ellos: utilicé una ronda de algodón. Pegue con pegamento caliente la placa perfilada a la ronda de algodón y la ronda de algodón a la batería (debe haber espacio en la batería que no ocupa el TP4056).

Asegúrese de que la placa de perforación esté lo más nivelada posible, ¡esto asegurará que los LED brillen cuando se supone que deben hacerlo

Finalmente, pegue la última pieza suelta en la parte superior, ¡y listo!

Lije los bordes ásperos.

Paso 10: Conclusión

¡Disfruta de tu nuevo cubo de luz súper impresionante! Muéstralo a todos tus amigos (extremadamente celosos).

Si tuviera que hacerlo de nuevo: tendría mucho más cuidado al cortar las piezas de acrílico y probablemente las ordenaría precortadas en un ángulo de 45 grados para que encajen. Probablemente también usaría epoxi para pegarlo y pediría acrílico blanco en lugar de molestarme con pintura en aerosol, que se puede rayar fácilmente.

¡Espero que les haya gustado este Instructable! Si lo hizo, nuevamente, considere votar por él en el concurso Remix

Los comentarios, inquietudes, preguntas y críticas constructivas son bienvenidos.