Flexlight: een soldeervrije knoopcel LED-zaklamp - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Fusion 360-projecten »

Mijn doel voor dit project was om een eenvoudige LED-zaklamp op batterijen te maken met minimale onderdelen en zonder solderen. Je kunt de onderdelen in een paar uur printen en in ongeveer 10 minuten in elkaar zetten, wat het ideaal maakt voor een (door volwassenen begeleid) middagproject. Het zeer eenvoudige elektrische circuit in deze zaklamp is geïnspireerd op LED-throwies, waarover je hier meer kunt lezen.

De Flexlight is een 5-delig ontwerp (3 gekocht, 2 bedrukt) dat gebruikmaakt van de elasticiteit van de zaklampafdekking en LED-kabel om te fungeren als een normaal open schakelaar, die door de gebruiker kan worden samengeknepen om de zaklamp tijdelijk in te schakelen. Op het moment dat ik dit Instructable schreef, heb ik twee versies van de zaklamp ontworpen en getest - de ene gebruikt een CR1225-knoopcel en de andere gebruikt een CR2032-knoopcel. De materiaalkosten voor deze zaklamp zijn < $2 USD.

Naast de. STL-bestanden voor deze twee versies (Thingiverse-link hier), deel ik ook de downloadbare parametrische Fusion 360-modellen, zodat u het ontwerp verder kunt aanpassen/aanpassen aan uw behoeften. Ik ben opgewonden om te leren van uw verbeteringen aan deze ontwerpen!

• Kleiner Flexlight-ontwerp (gebruikt CR1225-cel):
• Groter Flexlight-ontwerp (gebruikt CR2032-cel):

Veiligheid

• Kleine onderdelen: De gekochte onderdelen zijn relatief klein en vormen een gevaar voor inslikken, laat kleine kinderen niet zonder toezicht met deze onderdelen achter.
• Licht: het licht dat door de zaklamp wordt geproduceerd, kan intens zijn, schijn de verlichte LED niet rechtstreeks in de ogen van uzelf of van anderen.
• Batterij: Sluit de positieve en negatieve polen van de batterij niet kort, omdat dit de batterij kan beschadigen, opwarmen en/of de inhoud ervan kan ontladen.

Benodigdheden:

• Gereedschap:

  • 3D-printer (of toegang tot een) - ter referentie heb ik deze stukken in PLA geprint op een Ender 3 Pro
  • Toegang tot een computer met Ultimaker Cura (Link)
  • Flush cutter en tang
  • Kleine kruiskopschroevendraaier (voor #2-56 schroef)

• Materialen:

  • Uw afdrukmateriaal naar keuze
  • 1x 3V lithiumcelbatterij (CR1225 of CR2032, afhankelijk van het Flexlight-model)
  • 1x 5 mm heldere LED met >= 3V voorwaartse spanning (wit, paars of blauw aanbevolen)
  • 1x #2-56 x 1/4" lange machineschroef

Stap 1: Uw Flexlight-onderdelen afdrukken

Pak je favoriete versie 'base' en 'cover'. STL-bestanden van Thingiverse (of maak je eigen versie van de F360-bestanden!) en open Cura. Deze delen zullen in twee afzonderlijke sessies worden afgedrukt, zoals hieronder wordt besproken.

Flexlight-basis

De basis is relatief eenvoudig en duurt minder dan 2 uur om af te drukken. Ik raad de volgende instellingen aan:

• Druk af in de "rechtopstaande" richting zoals weergegeven in de afbeeldingen, om ervoor te zorgen dat de batterijretentiefunctie niet over een laaglijn breekt tijdens het plaatsen/verwijderen van de batterij.
• Afdrukken met ondersteuningsplaatsing > Overal
• 'Standaardkwaliteit' met 20% vulling en laaghoogte 0,2 mm zou voldoende moeten zijn, maar hogere kwaliteit mag ook.

Wanneer het afdrukken is voltooid, gebruikt u uw vlakke snijplotter en tang om het ondersteuningsmateriaal te verwijderen.

Flexlight-hoes

De omslag is ontworpen om gebruik te maken van een speciale modus in Cura waarmee we hem in één doorlopende spiraal kunnen printen, en het printen duurt minder dan 1 uur. Ik raad de volgende instellingen aan:

• Print in de "rechtopstaande" richting zoals weergegeven in de afbeeldingen.
• Afdrukken met speciale modi > Buitencontour spiraliseren
• 'Standaardkwaliteit' met laaghoogte 0,2 mm zou voldoende moeten zijn, maar hogere kwaliteit is ook goed.

Waarom de buitencontour spiraliseren? Het belangrijkste voordeel van deze functie is dat we onze dunne omslag kunnen bedrukken zonder laagnaden, die aanwezig zijn in typische prints en afbreuk zouden doen aan het uiterlijk van de omslag.

Stap 2: Uw Flexlight monteren

Met uw afgedrukte en gekochte onderdelen in de hand, is het tijd om te bouwen!

1. Schuif de LED in de bedrukte basis en draai deze zodat de kathode (negatieve kant, meestal de kortere kabel) op de batterijhouder rust. Buig de anode (positieve kant, meestal de langere kabel) naar beneden door de uitsparing in de basis.

2. Verplaats de kathode tot net onder de batterijretentiefunctie en plaats de knoopcel (negatieve kant naar boven) onder de batterijretentiefunctie en kathode. Duw de batterij totdat deze op zijn plaats in de basis klikt. Controleer of de kathode nu tussen de batterijretentiefunctie en de negatieve kant van de batterij wordt geplaatst.

   Net na installatie mag de anode de positieve kant van de batterij niet raken. Als dat zo is, buig het dan een beetje verder weg zodat het nominaal elkaar niet raakt

3. Doe een snelle test door de anode naar de positieve kant van de batterij te duwen en zorg ervoor dat de LED oplicht. Wanneer u de anode loslaat, moet deze terugveren en moet de LED uitgaan. Als de LED niet gaat branden, controleer dan het volgende en corrigeer indien nodig:

   • Controleer of de anode en kathode van de LED tijdens de installatie niet zijn verwisseld.
   • Controleer of uw batterij niet leeg is.
   • Controleer of uw LED niet is beschadigd.
   • Zoek naar kortsluitingen tussen de LED-draden.
4. Schuif het deksel voorzichtig op de basis en zorg ervoor dat de anodekabel niet verbogen wordt terwijl u het deksel erop schuift. Bevestig het deksel aan de basis aan het uiteinde tegenover de LED, met behulp van de #2-56 schroef.

Helemaal klaar! Nu kun je het deksel dicht bij de kuiltjes knijpen om de Flexlight in te schakelen, en gewoon loslaten om het uit te schakelen! Als je snelle test in stap 3 in orde was, maar nu werkt de Flexlight niet zoals verwacht, verwijder dan de hoes en:

• Controleer of de anode niet verbogen is.
• Zoek naar kortsluitingen tussen de LED-draden.

Ik hoop dat je de Flexlight met plezier zult gebruiken voor je verlichtingsbehoeften, of het nu gaat om het opbergen van meerdere in je woonruimte voor stroomuitval / noodhulp, het bouwen voor plezier / educatie of iets heel anders. Ik ben ook verheugd om te zien welke veranderingen/verbeteringen u aan dit ontwerp aanbrengt - zoals het verminderen van het aantal onderdelen, het aanpassen voor gebruik met een ander formaat LED of het verbeteren van de ergonomie. Bedankt voor het lezen!

Stap 3: [Optioneel] Elektrische informatie

Uit nieuwsgierigheid heb ik voor elk van deze ontwerpen de spanning over en stroom door de LED gemeten tijdens gebruik en deze waarden hier gedeeld.

Door de interne weerstand van de knoopcelbatterij en de relatief hoge voorwaartse spanning van onze witte of blauwe LED kunnen we wegkomen met een eenvoudig elektrisch circuit in de Flexlight. De stroom afkomstig van de batterij is echter nog steeds een orde van grootte hoger dan de typische waarde die wordt vermeld voor de volledige levensduur van de batterij (~ 2-3 mA gemeten versus ~ 0,2 mA typisch nominaal). Het toevoegen van een weerstand (~ < 100 ohm) in serie zou een goede benadering zijn om de levensduur van de batterij van de Flexlight te verbeteren, maar zou resulteren in een zwakker licht.