Construye el aparato arcoíris: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

El Aparato Arco Iris (también conocido como Cromascopio Astral) es un artilugio óptico que te permite ver la energía colorida de las cosas ordinarias. ¡En este Instructable, te mostraré cómo construir el tuyo propio para explorar las vibraciones tecnicolor de las cosas que te rodean!

Paso 1: Recopilación de los materiales necesarios

Esta construcción requiere una impresora 3D y algunas habilidades básicas de soldadura y ensamblaje. Necesitará:

• Una impresora 3D.
• Cinta de embalaje transparente (o una máquina laminadora).
• Papel blanco.
• Tijeras.
• Un adaptador de pared de CC reciclado de algunos dispositivos electrónicos desechados.
• Un convertidor reductor de CC a CC mini ajustable.
• Estrellas LED de 20 mm de alta potencia, en los colores rojo, verde y azul.
• Un multímetro (opcional: una fuente de alimentación de sobremesa de voltaje variable).
• Un soldador y una soldadura con núcleo de colofonia.
• Un poco de alambre de desecho, algunos cortadores de alambre y un pelacables.
• Cinta eléctrica.
• Una especie de pegamento para plásticos. Algo semipermanente como E6000 es una buena opción.
• Opcional: fieltro verde para cubrir la parte inferior de la base.

Obtención de la fuente de alimentación:

La fuente de alimentación es del tipo "verruga de pared" normal que viene con la mayoría de los dispositivos electrónicos. Lo ideal es que tenga algunos dispositivos electrónicos desechados que pueda usar. La mayoría de las verrugas de la pared emitirán 4.5V, 5V, 9V, 12V o, a veces, incluso 24V. La otra clasificación importante es si es CC (común) o CA (menos común) en la salida.

Para este proyecto, necesitará un adaptador de 9 V o 12 V como mínimo. Necesita apagar unos 9 vatios como mínimo. La potencia es simplemente el producto del voltaje de salida y la corriente de salida escrita en la etiqueta. Por ejemplo, si la etiqueta dice que el voltaje de salida es de 9 V a 1 A, significaría que produce exactamente 9 vatios. Si el adaptador tuviera una salida de 12 V con una corriente de 0,85 A (850 mA), significaría que la salida sería de 10,2 vatios y también sería adecuada.

Por su propia seguridad, no utilice una fuente de alimentación de más de 12 V o 2 amperios

Obtención de las piezas de eBay:

La mayoría de las piezas electrónicas se pueden obtener en eBay de forma muy económica. Para los LED, busque "estrella LED de 20 mm". Es probable que encuentre muchas opciones de colores y potencia. Obtenga uno (o varios) de cada color primario, rojo, verde y azul y elija la variedad de 3 vatios. Asegúrese de que el tamaño sea de 20 mm para que encaje correctamente en la base impresa en 3D.

La otra parte crítica de esta construcción es un convertidor reductor reductor DC-DC mini ajustable. Estas son pequeñas placas de circuito que convierten un voltaje de CC más alto en un voltaje más bajo. Necesitará uno que tenga un voltaje ajustable en la salida. Los que uso son realmente pequeños (17,5 mm por 11,14 mm) y la base impresa en 3D tiene un recorte para ese tamaño en particular.

Los he visto en eBay con el título "5Pcs MINI360 3A DC-DC Step Down Buck Módulo convertidor de fuente de alimentación MP2307 Chip", pero muchos vendedores venden exactamente lo mismo. Asegúrese de que la imagen coincida y que haya dos almohadillas de soldadura en cada extremo de la placa. Vea la imagen para el tipo correcto y el tipo incorrecto.

Paso 2: Imprima las piezas en 3D

Deberá imprimir las siguientes partes de sus STL:

• 1x Base.stl
• 1x EyeGuard.stl
• 3x Pillar.stl
• 1x Retainer.stl (imprimir usando el modo "espiralizar")
• 1x Ring.stl
• 1x TurnWheel.stl

Para los usuarios avanzados que desean personalizar el diseño, también he incluido el archivo fuente de OpenSCAD.

Paso 3: Imprima la plantilla y la calcomanía de la pantalla del proyector

• Cargue la plantilla ".svg" adjunta en Inkscape e imprima.

• Utilice una máquina laminadora para laminar la página o:

  • Cubre el círculo blanco y la calcomanía con tiras paralelas de cinta de embalaje transparente.
  • Repita en el reverso.
• Recorta el círculo.
• Corta la calcomanía.

Paso 4: ensamble la pantalla de proyección

• Inserte la pantalla en la parte del anillo para asegurar un ajuste adecuado.
• Aplique un poco de adhesivo alrededor de los bordes para asegurarlo.
• Deslice el anillo de retención para obtener soporte adicional.

Paso 5: Aprenda algo de electrónica: ¿Qué es un convertidor Buck?

Un convertidor reductor es un dispositivo que convierte un voltaje de CC en otro voltaje de CC, algo así como un transformador, pero para CC en lugar de CA.

Al encender LED pequeños, es común usar una resistencia para limitar la corriente, pero para LED de mayor potencia esto sería muy ineficiente ya que mucha energía se convertiría en calor.

Para evitar esto, podemos usar un controlador LED de corriente constante personalizado, o podemos usar un convertidor buck genérico que genera un voltaje ajustable. Un convertidor reductor no limitará la corriente, pero la corriente que pasa por los LED es proporcional al voltaje. Entonces, si comenzamos con un voltaje bajo, podemos subirlo lentamente hasta que la corriente deseada fluya por los LED. No es plug-and-play como un controlador LED, pero funciona igual de bien cuando se ajusta correctamente.

Para los siguientes pasos, comenzaremos con una salida de 7 V en el convertidor reductor y luego lo subiremos gradualmente. Este paso es de vital importancia, porque si superamos el voltaje de funcionamiento, la corriente aumentará drásticamente y algo dejará escapar el humo mágico.

Paso 6: Ensamblaje inicial y ajuste de voltaje

Corte el conector de CC del extremo del cable de la verruga de la pared y separe los dos cables.

Pele unos 5 mm de los extremos y asegúrese de que los extremos no se toquen. Ahora, con la verruga de la pared enchufada, use su multímetro para medir el voltaje en los extremos del cable. Anote qué final es positivo para más adelante.

Ahora desenchufe la pared-verruga y suelde los extremos del cable a las almohadillas "in +" e "in" en el convertidor de CC a CC. Asegúrese de obtener la polaridad correcta y de que está soldando al lado de entrada de la placa (verifique el reverso de la placa para ver las etiquetas).

Antes de continuar, mida el voltaje en las almohadillas de salida. Gire hacia abajo el pequeño tornillo de sintonización hasta que el voltaje sea de 7 V y tome nota de la dirección en la que necesita girar la perilla de sintonización para aumentar o disminuir el voltaje. Observe lo sensible que es el ajuste. Deberá poder ajustar el voltaje en incrementos finos para el siguiente paso.

Esto es importante: antes de continuar con el siguiente paso, configure el voltaje de salida a no más de 7V. Además, asegúrese de que está utilizando LED rojo, verde y azul. La elección del voltaje de arranque proviene de la suma de los valores nominales de voltaje de estos LED en particular, que son 1.8V, 2.0V y 3.3V respectivamente.

Paso 7: Cableado de los LED y corriente de ajuste fino

1. Coloque los LED en las ranuras de la base y corte la longitud de cable que necesitará para conectarlos en serie. Deberá pasar del + de un LED al - del siguiente.
2. Suelde los LED en serie. ¡Un juego de manos de ayuda en la parte superior del banco es muy útil para esta tarea!
3. Al principio y al final de la cadena de LED, suelde dos longitudes de cable más largas, preferiblemente de dos colores diferentes, para que pueda realizar un seguimiento de cuál es positivo y cuál es negativo. Este cable debe ser lo suficientemente largo para pasar por los orificios, envolver el canal en la parte posterior y entrar en la muesca del convertidor reductor.
4. Pegue los LED a las ranuras de la base y pase los cables más largos por uno de los ejes verticales.
5. Dale la vuelta a la base. Suelde el cable "-" al terminal "out-" del convertidor de CC a CC. Tenga cuidado con la polaridad: si la invierte, los LED no se encenderán.
6. En este punto, el cable "+" todavía está desconectado del pad "out +". Configure su multímetro en amperios de CC y conecte la verruga de la pared. Conecte el multímetro en serie con el cable suelto y la almohadilla y asegúrese de que la corriente sea de alrededor de 400 mA.
7. Si necesita ajustar la corriente, hágalo girando el tornillo de ajuste en cantidades muy pequeñas y verificando la corriente.

Nota: Si tiene una fuente de alimentación de sobremesa con un medidor de corriente incorporado, sería más fácil de usar para ajustar el voltaje y el brillo de la cadena de LED por separado. Una vez que encuentre el voltaje de funcionamiento correcto, puede ajustar el voltaje en el regulador de CC a CC para que coincida con el voltaje de funcionamiento ideal antes de conectar los LED.

Paso 8: finalización del cableado y la prueba

• Desenchufe la verruga de la pared y suelde el cable "+" a la almohadilla "out +" para completar el circuito.
• Asegure el convertidor de CC a CC en el hueco con un poco de pegamento y envuelva el cable sobrante en el canal.
• Enchufe el adaptador de pared y asegúrese de que funcione.

Ahora, conecte la verruga de la pared para la prueba final. Es probable que los LED sean bastante brillantes e incómodos de mirar, así que no lo haga (en su lugar, apague las luces de su habitación y observe los bonitos colores que se proyectan en sus paredes).

Antes de continuar con el montaje, déjelo funcionar un par de minutos y vuelva a comprobarlo con regularidad para asegurarse de que no esté demasiado caliente al tacto. Si es así, vuelva a marcar el voltaje en el convertidor de CC a CC; hágalo lentamente y tenga mucho cuidado de no girarlo en sentido contrario. Puede dejar que los LED se calienten, pero no lo suficiente como para derretir el plástico, producir olores extraños o quemar su casa.

Como precaución de seguridad adicional, ¡no ejecute este dispositivo sin supervisión

Paso 9: completar la base

Cubra el convertidor de CC a CC y el canal con cinta aislante. Luego, corte un trozo de fieltro verde y utilícelo para cubrir la parte inferior del dispositivo. Use un poco de pegamento o adhesivo en aerosol para pegar el fieltro en la parte inferior.

Paso 10: Completar el ensamblaje

Continúe con el montaje pegando los tres pilares en sus ranuras en la base. Luego coloque la pantalla de proyección en la parte superior de los pilares.

Ahora, colóquese el protector ocular (lo llamo así porque evita que la luz cegue al usuario). El protector ocular y la rueda giratoria son similares en apariencia, pero el más pequeño es el protector ocular. Tiene particiones en el interior para evitar que la luz de los LED se mezcle.

Coloque el protector ocular en la base y alinéelo hasta que todos los colores se mezclen en un color blanco que cubra toda la pantalla. Pase una gota de pegamento alrededor del borde y fíjelo. Use cinta de doble cara para pegar la calcomanía a la base.

Paso 11: ¡Diviértete

Ahora, coloque la rueda giratoria sobre el protector ocular. Esta última pieza no debe pegarse. ¡Puede girarlo para oscurecer parcialmente la luz y crear patrones de colores geniales! ¡Pegue varios objetos, como restos de impresión en 3D, detrás de la pantalla para proyectar sombras de arcoíris totalmente maravillosas!

Primer premio en el concurso Make it Glow 2018