Neony to tradycyjnie wysokonapięciowe systemy oświetleniowe składające się ze szklanej rurki z gazem, który świeci pod wpływem prądu elektrycznego. Były one niezwykle popularne w Stanach Zjednoczonych od lat dwudziestych do pięćdziesiątych XX wieku, ale obecnie są bardziej znane ze swojej fajnej estetyki retro, która być może doprowadziła Cię do tego artykułu.
Nie zagłębiając się zbytnio w temat, konstrukcja neonu obejmuje wysokie napięcia, gazy szlachetne, opary rtęci i fosfor. Być może zastanawiasz się, jak moglibyśmy bezpiecznie wydrukować w 3D szklaną rurkę pełną oparów rtęci. Odpowiedź brzmi: nie moglibyśmy. Zamiast tego zamierzamy symulować efekt światła neonowego za pomocą kilku diod LED i specjalnej soczewki znanej jako “dyfuzor”.
Wydrukowany w 3D “neon” jest znacznie bezpieczniejszy niż tradycyjne szklane lampy, ponieważ trudniej go rozbić, nie uwalnia oparów rtęci, jeśli go rozbijesz, i może pracować przy znacznie niższym napięciu. Zaletą jest również możliwość przekształcenia go w nową formę, aby dopasować go do zmieniającej się estetyki.
Być może pociąga Cię znak nad drzwiami do sklepu lub baru, albo zabawny, kursywny znak na czyimś ślubie, a może po prostu chcesz mieć ciekawą lampkę na biurko. Z drukiem 3D i odrobiną kreatywności, możliwości są naprawdę nieograniczone.
W tym artykule chcemy przedstawić podstawy projektowania i budowy neonowego znaku LED. Omówimy, co będzie potrzebne do stworzenia lampy, rozważania, które należy podjąć podczas jej projektowania, a także krótki przegląd konstrukcji.
Czego będziesz potrzebować
Ta konstrukcja składa się z dwóch głównych elementów: świateł (w tym okablowania i elektroniki) oraz części wydrukowanych w 3D. Dzięki obu komponentom masz mnóstwo opcji dostosowywania i kreatywności!
Światła
Przedstawimy trzy świetne opcje świateł, ale jeśli szukasz fantazyjnych efektów migania, możesz zdecydować się na NeoPixels i mikrokontroler. Wykracza to jednak nieco poza zakres tego artykułu. Aby uzyskać szczegółowy samouczek na temat sterowania oświetleniem za pomocą mikrokontrolera, zapoznaj się z samouczkami NeoPixel firmy Adafruit lub So Much Science na YouTube. Oto kilka najlepszych opcji:
TAŚMA LED I DYFUZOR
Jedną z najłatwiej dostępnych, choć bardziej skomplikowanych, opcji jest taśma LED, która jest elastyczną płytką z diodami LED przylutowanymi w odstępach. Są one zwykle w grupach z rezystorem ograniczającym prąd.
Aby przekształcić serię punktowych świateł w ciąg LED w ciągłą, miękką poświatę, potrzebny będzie również dyfuzor. Może to być półprzezroczysta plastikowa osłona na paski LED.
Być może będziesz musiał trochę poeksperymentować przed złożeniem ostatecznego światła, aby upewnić się, że uzyskasz pożądany efekt. Dyfuzor powinien być na tyle nieprzezroczysty, by rozpraszać światło, ale nie powodować znacznego spadku jasności. Paski świetlne z dużą liczbą diod LED mogą zrównoważyć bardzo nieprzezroczyste dyfuzory. Odległość między światłami a dyfuzorem będzie odgrywać dużą rolę w tym, jak “świecące” będzie światło.
EL-WIRE
Jedną z najprostszych opcji jest użycie drutu elektroluminescencyjnego, zwanego również “El-wire”, który jest często sprzedawany jako świecące akcenty do kostiumów cosplay i Halloween. Przewody te są ograniczone do maksymalnej grubości 5 mm i nie można ich łatwo przyciemnić ani podłączyć do mikrokontrolera. El-Wire będzie ciemniejszy w porównaniu do diod LED, ale ma ciągłe światło na całej długości, więc nie wymaga dyfuzora. Można go również przyciąć na dowolną długość, o ile koniec zostanie uszczelniony zaślepką lub klejem, aby chronić go przed wilgocią.
LINKA NEONOWA
Wreszcie, możesz także zdecydować się na neonową linę, która jest zasadniczo paskiem LED i dyfuzorem w jednym. Eliminuje to kłopoty związane z próbą ustalenia, czy diody LED są wystarczająco gęste dla dyfuzora. Są one jednak bardziej masywne i mogą być bardziej kłopotliwe w łączeniu, jeśli masz takie zamiary. The Hook Up na YouTube ma doskonałe porównanie lin neonowych, które może pomóc w rozpoczęciu pracy.
Części drukowane w 3D
Ostatnią rzeczą, której potrzebujemy, jest coś, co utrzyma naszą taśmę LED i dyfuzor w pożądanym kształcie. Może to być tak proste, jak przywiązanie zmontowanego “neonu” do siatki, ale drukowanie 3D może to znacznie ułatwić. W następnej sekcji zaprojektujemy obudowę do zamontowania pasków LED w idealnym projekcie. Wszystko, czego będziesz potrzebować, to drukarka 3D, trochę filamentu i program do modelowania 3D.
W przypadku filamentu zalecamy użycie PETG, ponieważ ma on dobrą odporność na ciepło. PLA może być odpowiedni pod warunkiem, że nie będziesz używać lamp przez długi czas, ale może się łatwo stopić, jeśli światła staną się ciepłe w dotyku. Ciemniejsze kolory są najlepsze dla podstawy projektu, ponieważ mogą blokować światło przedostające się przez boki.
Krok 1. Tworzenie modelu
Przed zaprojektowaniem lampy należy zapoznać się z wybraną opcją oświetlenia. Oto, o czym powinieneś wiedzieć, zanim usiądziesz przed programem CAD.
Rozważania projektowe
Po pierwsze, musisz ocenić, jak bardzo paski świetlne mogą się zginać bez marszczenia lub pękania. Jest to minimalny promień gięcia! Należy o tym pamiętać podczas projektowania obudowy do druku. W przypadku niektórych zakupionych dyfuzorów lub lin neonowych można miejscami zwiększyć promień gięcia, wycinając mały klin dyfuzora wzdłuż wewnętrznej krawędzi, uważając, aby nie uszkodzić paska świetlnego.
Po drugie, należy dokładnie zmierzyć szerokość i wysokość lampy! Konieczne może być dodanie niewielkiego prześwitu do projektu, aby lampa mogła być dobrze osadzona bez zgniatania, szczególnie w rogach, gdzie gumowa skóra może się nieco wybrzuszać. Sugerujemy wydrukowanie najpierw małej zakrzywionej sekcji i wykonanie dopasowania testowego. Może to zaoszczędzić wiele godzin drukowania i dużo plastiku! Pozwoli to również sprawdzić, czy promień zagięcia jest prawidłowy.
Wreszcie, montaż będzie znacznie prostszy, jeśli projekt jest całkowicie ciągły i wymaga jednego koloru światła. Wynika to z faktu, że za każdym razem, gdy występuje odgałęzienie lub przerwa w ciągłym przebiegu światła, konieczne będzie poprowadzenie okablowania do tej sekcji, co może wymagać lutowania. Możesz napotkać ten problem w przypadku napisów, więc wybierz styl kursywny, aby zminimalizować przerwy.
Modelowanie 3D
Jak więc zaprojektować swój znak? Możesz po prostu pobrać czyjś projekt, ponieważ istnieje już wiele fajnych opcji, takich jak kubek do kawy autorstwa trutgers, żarówka Navotera lub sprzęt Zombie Batmana. Upewnij się tylko, że twoje światła będą pasować do kanałów projektu.
Jeśli chcesz zaprojektować własny niestandardowy znak, proces będzie dość prosty, jeśli znasz już program CAD. Omówimy podstawowe kroki przy użyciu OnShape, ale podobnie będzie w przypadku Fusion 360, Inventor, SolidWorks lub dowolnego innego programu CAD 3D. Wybraliśmy OnShape, ponieważ ma bardzo niskie bariery wejścia, wymagając jedynie połączenia z Internetem i bezpłatnego konta.
Model 3D jest zasadniczo dużym kanałem do przechowywania pasków LED. Jeśli nie chcesz projektować odręcznie, zaleca się prześledzenie obrazu jako punktu początkowego modelu. Oto ogólny przebieg pracy:
- Na pulpicie nawigacyjnym OnShape zaimportuj obraz za pomocą menu “Create”, wybierz “Import files” i wybierz żądany obraz.
- Utwórz nowy dokument OnShape z menu “Create” i wybierz płaszczyznę “Top”. Na pasku nagłówka wybierz “Sketch”. Po wybraniu nowego szkicu przejdź do opcji “Insert Image” na pasku nagłówka i znajdź ostatnio przesłany obraz w zakładce “Other Documents”.
- Umieść obraz na płaszczyźnie szkicu, klikając go i przeciągając. Zmień rozmiar obrazu do żądanej skali. Można to zrobić, tworząc linię odniesienia na wysokości lub szerokości projektu. Następnie naciśnij klawisz “D” na klawiaturze i wybierz linię odniesienia, aby wprowadzić żądane wymiary. Teaching Tech ma świetny film na YouTube, który demonstruje wymiarowanie rzeczywistych obiektów w OnShape.
- Obrysuj elementy szkicu, które chcesz odtworzyć, używając splajnów i innych narzędzi do szkicowania. Po obrysowaniu pojedynczej linii użyj narzędzia “Offset”, aby zduplikować linię w określonej odległości od oryginalnego kształtu. Odległość ta powinna być równa szerokości świateł plus dwukrotność pożądanej grubości ścianki, z pewną tolerancją. Grubość ścianki 1,2 mm (3 linie dla dyszy 0,4 mm) jest dobrym punktem wyjścia.
- Gdy mamy już naszą zakrzywioną ścieżkę, wystarczy użyć narzędzia “Extrude”, aby utworzyć obiekt 3D o grubości lampy. Następnie możesz użyć narzędzia “Shell”, aby utworzyć kanał.
- Dodaj otwory w ścianach, aby wstawić światła. Zrób to samo w każdym innym miejscu nieciągłości.
Jeśli drukujesz dyfuzor, musisz również narysować pasującą zatrzask. Thao Le na YouTube ma doskonały samouczek na temat tworzenia części zatrzaskowych do druku 3D, który warto sprawdzić, jeśli zdecydujesz się na tego typu projekt. Warstwa dyfuzora powinna mieć tylko jedną lub dwie warstwy, aby światło mogło przez nią przenikać.
Gdy będziesz zadowolony z ostatecznego projektu, zapisz i wyeksportuj model, aby przenieść go do swojego ulubionego programu do cięcia!
Krok 2. Montaż
Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić przed rozpoczęciem drukowania, jest upewnienie się, że diody LED nie nagrzewają po kilku godzinach pracy. Jeśli tak się dzieje, należy upewnić się, że żadna z diod LED nie jest uszkodzona lub rozważyć alternatywne opcje oświetlenia, ponieważ istnieje ryzyko uszkodzenia wydrukowanego kanału.
Gdy będziesz zadowolony z modelu 3D i wyboru oświetlenia, nadszedł czas na drukowanie części! O ile twoja platforma jest wystarczająco duża, możesz wydrukować cały element z kanałem skierowanym do góry (w przeciwnym razie będziesz musiał podzielić projekt na kilka części w oprogramowaniu CAD). Aby całkowicie zablokować dostęp światła z boków i tyłu, należy użyć co najmniej czterech ścianek. W przypadku elementów, które mają przepuszczać światło, wybierz dwie ścianki.
Po wydrukowaniu części, w razie potrzeby połącz je wszystkie za pomocą kleju w jeden kanał. Teraz umieść paski świetlne nad kanałem (nie musisz ich jeszcze mocować w ostatecznej pozycji), aby ocenić, jak długi powinien być pasek. Upewnij się, że światła są ustawione w taki sposób, aby można było ukryć kable prowadzące do każdej sekcji lampy.
Jeśli taśma LED jest zbyt długa lub potrzebujesz odgałęzienia (np. na poprzeczkę litery “t”), znajdź miejsce, w którym spotyka się jedna grupa LED i następna (zwykle będzie to wyglądać jak kilka odsłoniętych miedzianych padów) i wykonaj cięcie w tym miejscu, upewniając się, że pozostawiono wystarczającą ilość miedzi na obu elementach, aby później przylutować przewody, jeśli to konieczne. W przypadku okablowania, które wykracza poza cięcie na długość, zapoznaj się z następną sekcją, aby uzyskać kilka wskazówek!
Przed ostatecznym montażem nie jest złym pomysłem pozostawienie świateł na kilka godzin po przycięciu, aby upewnić się, że działają zgodnie z oczekiwaniami. Na koniec wsuń pasek LED do kanału. Gdy będziesz zadowolony z dopasowania, możesz przykleić lampę do światła, jeśli tego potrzebuje. Zalecamy użycie minimalnej ilości kleju, ponieważ ułatwi to ponowne użycie świateł w nowym projekcie w przyszłości.
Krok 3. Okablowanie
Budując dowolny przedmiot zasilany elektrycznie, należy zwrócić szczególną uwagę na jego zapotrzebowanie na energię. Niewłaściwa mieszanka energii elektrycznej może mieć szeroki zakres skutków, od nic się nie dzieje do wzniecenia pożaru!
Aby uprościć sprawę, założymy, że używasz listwy oświetleniowej z własnym zasilaczem, który został zaprojektowany tak, aby pasował do zakupionych diod LED. Jeśli budujesz bardziej zaawansowany projekt, zalecamy zapoznanie się z tym samouczkiem i wykonanie obliczeń, aby upewnić się, że zasilacz ma wystarczającą moc do zasilania diod LED bez powodowania ich uszkodzenia.
Aby połączyć pocięte paski diod LED, należy przylutować przewody między odsłoniętymi miedzianymi polami każdego paska. W zależności od rodzaju zakupionych diod LED, mogą być potrzebne dwa lub cztery przewody łączące. Obejrzyj wideo Parts Express, aby zobaczyć demonstrację tego procesu.
Alternatywnie, dla tych, którzy nie czują się komfortowo z lutowaniem, można kupić wstępnie zmontowane zestawy złączy, dzięki czemu wystarczy tylko spiąć paski razem. Upewnij się tylko, że masz zestaw złączy z taką samą liczbą pinów jak twój pasek i pamiętaj, że te złącza sprawiają, że paski są większe.
Na koniec podłącz zasilacz, włącz go i ciesz się piękną atmosferą!
Żródło: https://all3dp.com
