Lampka nocna. Rakieta Saturn V

Witam Państwa.

Jako, że wielkimi krokami zbliża się Dzień Dziecka postanowiłem wykonać dla swojej pociechy coś nietypowego. Ponieważ posiada on już lampkę nocną w postaci księżyca, wybór padł na dopełnienie całości nocnego oświetlenia. Postanowiłem wykonać lampkę nocną opartą na motywie startu legendarnej rakiety Saturn V.

Założeniem projektu było wykonanie bezpiecznej lampki nocnej dla dziecka (i nie tylko 😊) z jednoczesnym niskim kosztem jej wykonania.

Narzędzia niezbędne do wykonania modelu:

– Drukarka 3D

– Farbki modelarskie i pędzelki

– Spray czarny/szary

– Nożyce do blachy (profil cięcia prosty, symetryczny)

– Cążki, papier ścierny, pilnik itp.

– Wiertarka/wkrętarka z wiertłem 3mm

– Lutownica, cyna, kalafornia

– Odsysacz do cyny

Konstrukcja

Konstrukcję lampki oparłem na 5 podstawowych elementach:

Klosza szklanego o wymiarach zewnętrznych H:23cm D:14cm

Podstawki z pokrywą i zaślepką na baterie z zamontowanym odbłyśnikiem

W podstawce został zamontowany prosty układ elektroniczny z przełącznikiem kołyskowym ON/OFF oaz koszyk na baterie 3xAA (LR6). Na podstawce został umieszczony ww. odbłyśnik stanowiący element konstrukcyjno – rozpraszający 😊.

Konstruowanie

Projekt rozpocząłem od poszukiwania odpowiedniego obiektu, który stanie się gwiazdą pierwszoplanową lampki. W tym celu przeszukałem zasoby portalu https://www.thingiverse.com w poszukiwaniu odpowiedniego modelu rakiety Saturn V. Po jego odszukaniu (źródło na końcu) wydrukowałem go w odpowiedniej skali. W moim przypadku było to 45% oryginalnego modelu, którego wydrukowałem w dwóch częściach  z użyciem warstwy 0,2mm.

Następnie skleiłem rakietę klejem POXIPOL

i pomalowałem farbami modelarskimi Tamiya XF-2 oraz X-1 (w mieszaninie uzyskiwałem odcienie szarości)

Oczywiście można uzyskać zdecydowanie lepszy efekt jednak wg. mojej oceny tego typu model do zastosowań lapkowych w zupełności wystarczy. Należy mieć na uwadze także dwa aspekty. Skalę modelu oraz jego strukturę ponieważ farba uwielbia meandrować pomiędzy warstwy filamentu co jest bardzo nieestetyczne i bardzo trudne do zniwelowania czy usunięcia. Mnie niestety przytrafiły się takie błędy.

Kolejnym etapem konstrukcji było wydrukowanie zaprojektowanych w programie AutoCad, wspartego programem 123D Design, elementów podstawy (przepraszam za kurz).

Przyklejeniu sylikonowych podkładek 10mm oraz sprawdzeniu czy zaślepka otworu na baterie jest poprawnie spasowana z jednoczesnym wkręceniem śrub M2x5.

Wszystkie elementy zostały wydrukowane z użyciem filamentu Smart Fit PLA (Anthracite Black oraz Polar White) od Print-Me.

Przyszedł czas na bardzo istotną kwestię mianowicie montaż odbłyśnika. Długo zastanawiałem się jak najlepiej połączyć podstawę z modelem rakiety. Po głowie chodziły mi różne rozwiązania od mocowania na zwykłym drucie po różnego typu wsporniki. Doszedłem do wniosku, że najlepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie odbłyśnika, a przekonały mnie do tego dwie kwestie.

1. Bezpieczeństwo. Wata, z której planowałem wykonać dym spalającej się mieszanki ciekłego tlenu(LOX) oraz wodoru(LH2) w połączeniu z chociażby minimalną iskrą? Hmm no cóż, BARDZO ZŁY pomysł.
2. Odbłyśnik spowoduje rozproszenie światła co da jednorodny i przyjemny dla oka efekt wizualny.

Zatem odbłyśnik zespolony z podstawą dawał gwarancję separacji układów elektrycznych od łatwopalnej waty przy jednoczesnej poprawie rozpraszania światła. Same plusy. Odbłyśnik składa się z walca głównego oraz z pokrywy będącej jednocześnie łącznikiem z rakietą. We wnętrzu walca znajduje się przepust na przewody zasilające źródło światła lampki niwelujący ich ruch co zmniejsza ryzyko przetarcia w miejscu łączenia z płytką PCB.

Odbłyśnik został wydrukowany z użyciem transparentnego filamentu Swift PET-G Natural od Print-Me.

Różnica bez i z odbłyśnikiem widoczna od razu.

Oświetlenie

Źródłem światła lampki zostały dwie diody LED 5mm o barwie światła Warm White. Do ich zasilenia zdecydowałem się użyć trzech baterii AA (LR6) co daje napięcie na źródle ~4,5V. Niestety napięcie na diodach tego typu powinno wynosić ok 3,6V (przy 20mA) dlatego też do diod LED należy dobrać odpowiedni rezystor. Korzystając z prawa niejakiego Pana Ohma:

R=(4,5V-3,6V)/0,02A = ~45Ohm.

Jako, że moich zbiorach posiadałem rezystor o oporności ~68Ohm zastosowałem je ze spokojem o trwałość LEDów

Dobór rezystorów do diod LED doskonale opisano na stronie https://forbot.pl/blog/jak-dobrac-rezystor-do-diody-rozne-metody-zasilania-led-id14482

Autorzy: Michał Kurzela, Damian Szymański – Gorąco polecam !

Do montażu układu elektronicznego użyłem płytki uniwersalnej UM–7 wierconej o wymiarach (36x48mm), którą potraktowałem brutalnie za pomocą nożyc do cięcia blachy (nożyce proste). Wymiar płytki do montażu LED (~8x8mm poz.1) oraz do montażu układu rezystorów (14x12mm poz.2)

Do montażu należało również przygotować diody. Zostały przeszlifowane pilnikiem i zmatowione. Polepsza to rozproszenie światła.

Mając tak przygotowane elementy należało uzbroić się w porządną 30 letnią lutownicę i przystąpić do prób lutowania 😊 Polecam zaopatrzyć się w odsysacz cyny. Jest to w mojej ocenie absolutny niezbędnik lutowania.

Elementy zostały połączone zgodnie ze schematem.

Na pierwszy ogień poszły diody ponieważ zostaną one na stałe przytwierdzone do odbłyśnika.

Białobrązowe przewody to „plusy”. Pomarańczowy z kolei jest przewodem masowym. Pozyskałem je z rozebranej skrętki komputerowej (przewód internetowy do końcówki RJ45). Zostały one przepuszczone przez ww. przepust ograniczający ich swobodne przemieszczanie w odbłyśniku.

Walec odbłyśnika został sklejony ze źródłem światła i pokrywą za pomocą kleju POXIPOL. Po wyschnięciu ww. nadszedł czas na test.

W tym momencie przyszła mi do głowy pewna myśl… „A nie prościej było wykonać odbłyśnik używając po prostu strzykawki ? 😊”. Jest to alternatywa dla osób nie posiadających transparentnego filamentu PET-G.

Tak przygotowany odbłyśnik wkleiłem do podstawy (znów POXIPOL).

Kolejnym etapem było przygotowanie elementów, które będą zamontowane w podstawce lampki oraz przylutowanie rezystorów i przewodów do płytki PCB.

Miejsce lutownicy zastąpiła „Glutownica”. Wszystkie elementy osadziłem w podstawce za pomocą kleju na gorąco.

Czas na wykonanie elementu symulującego dym spalanej mieszanki paliwowej rakiety Saturn V. Do tego celu użyłem zwykłą watę, którą odpowiednio przygotowałem. Na rozwinięty jej fragment wystarczy napylić farbę w sprayu. Należy wykonać to bardzo ostrożnie ponieważ wata musi być tylko muśnięta sprayem.

Następnie należy owinąć odbłyśnik możliwie jak najcieńszą warstwą waty i przykleić za pomocą punktowo nanoszonego kleju na gorąco. Sprawdza się on doskonale do tego celu pod warunkiem zachowania umiaru w jego nakładaniu. Po przymocowaniu waty należy ją porozrywać modelując kształt dymu. Przydatnym narzędziem do detali jest pinceta. Wymaga to nieco wprawy ale sądzę, że każdy sobie poradzi. Ja wykonywałem tego typu element pierwszy raz.

Aby osadzić rakietę na odbłyśniku wywierciłem w jej centralnej części otwór o średnicy 3mm. Następnie za pomocą kleju (POXIPOL) osadziłem na stałe rakietę. Zdaję sobie sprawę, że jakość tego wydruku nie jest najwyższa (skala) ale jest to część modelu praktycznie niewidoczna.

Po upewnieniu się, że wszystko jest stabilne pozostał do wykonania ostatni akcent – montaż klosza szklanego. Polecam zamontować go na stałe lub punktowo sylikonem aby nie doszło do jego stłuczenia. W przypadku gdy będzie on postawiony w bezpiecznym miejscu ww. punkt można pominąć.

Całość prezentuje się tak:

Powyższe zdjęcia wykonałem tak aby jak najwierniej oddawały prawdziwy wygląd modelu. Zastosowane LEDy przyjemnie rozświetlają pomieszczenie i w formie  lampki nocnej sprawdzają się bardzo dobrze.

Całość modelu ma wysokość ~25cm (z podstawą) oraz 14cm średnicy.

Zestawienie materiałów:

Klosz szklany W-315M H:23cm D:14cm

2x Śruba M2x5

1x Wata

Elementy drukowane

1x Rakieta Saturn V

1x Podstawka

1x Pokrywa

1x Pokrywka baterii

1x Odbłyśnik – walec + pokrywka

Elektronika – montaż

1x Płytka uniwersalna UM–7 wiercona 36x48mm

2x Dioda LED 5mm – Warm White

2x Rezystor 68 Ohm

1x Przełącznik kołyskowy ON/OFF SE46

1x Koszyk na baterie 3xAA

Koszulka termokurczliwa – wg. potrzeb

Przewód skrętka – wg. potrzeb

Pozostałe

Klej POXIPOL – wg potrzeb

Klej na gorąco do zabezpieczenia lutów – wg. potrzeb

Istotne i przydatne linki:

https://ecoglassworks.com/ – od tej firmy kupiłem klosz szklany

https://www.thingiverse.com/thing:3109124 – autor modelu rakiety Saturn V

https://forbot.pl/blog/jak-dobrac-rezystor-do-diody-rozne-metody-zasilania-led-id14482 – dobór rezystorów – poradnik dla początkujących

Pliki załączone do artykułu:

• stl-saturn-v-1.zip