Die Herstellung einer eigenen Taschenlampe kann wie ein einschüchterndes Projekt erscheinen, und die Beispiele im Internet von individuell gedrechselten Taschenlampen mit Titankörper tragen nicht zu diesem Eindruck bei. Die Herstellung einer einfachen, aber funktionellen Taschenlampe muss jedoch nicht schwer sein. Diese Taschenlampe kann mit einem bescheidenen Budget aus handelsüblichen Teilen und preiswerten Werkzeugen (die meisten davon sind im Baumarkt erhältlich) hergestellt werden. Es ist ein lustiges Projekt und eignet sich auch hervorragend, um Löten und grundlegende Schaltungen zu lernen.
Die unten beschriebenen Schritte können verwendet werden, um eine einzelne Taschenlampe zum Spaß zu bauen oder um einen Workshop/Kurs für Sommerlager, Messen, Hackerspaces, Jugendprogramme usw. durchzuführen. Es wird eine preiswerte oberflächenmontierte LED und keine Steuerschaltung verwendet (der Innenwiderstand der AA-Alkalibatterien reicht aus, um den Strom zur LED zu begrenzen und zu verhindern, dass sie durchbrennt). Das Gehäuse besteht aus handelsüblichen Wasserrohren und Fittings aus Kupfer. Der Schaltmechanismus besteht aus einer Inbusschraube, die angezogen wird, um den Stromkreis zu schließen, und gelöst wird, um den Stromkreis zu unterbrechen.
Die einzigen anderen Materialien, die benötigt werden, sind etwas Schrumpfschlauch, etwas Draht, etwas Plastikschrott und alle dekorativen Elemente, die man hinzufügen möchte. Zu den erforderlichen Werkzeugen gehören ein Rohrschneider, ein Butanbrenner, ein Metalllocher, ein Lötkolben, eine Heißluftpistole (oder ein Föhn), ein Hammer, ein Inbusschlüssel, eine Schere, ein Exacto-Messer und eine Zange. Außerdem solltest du eine Schutzbrille oder einen anderen Augenschutz tragen, und ein hitzebeständiger Handschuh oder ein kleiner Schraubstock wäre nützlich.
Teil I: Vorbereitung
Wenn du dieses Projekt als Workshop/Klasse (besonders für Kinder) durchführen willst, wird dringend empfohlen, dass du diese Schritte im Voraus erledigst.
Schneide mit einem Rohrschneider ein Kupferrohr vom Typ M mit einem Nenndurchmesser von 1/2 Zoll in ein 4-1/2 Zoll langes Stück. Es ist sehr wichtig, dass du die richtige Art von Rohr nimmst; der Innendurchmesser dieser Größe/Typ-Kombination ist gerade breit genug, um in die AA-Batterien zu passen, die die Taschenlampe betreiben werden. Es ist erwähnenswert, dass nichts an einem „1/2-Zoll-Nominal“-Rohr tatsächlich 1/2 Zoll misst; der Innendurchmesser beträgt in diesem Fall tatsächlich etwa 0,569 Zoll. Nach dem Schneiden entfernen Sie den Grat auf der Innenseite des Rohrs mit Sandpapier und/oder einem Exacto-Messer (wenn Sie ein Exacto-Messer verwenden, drücken Sie nicht zu fest; Sie könnten die Klinge zerbrechen).
Löten Sie eine 1/2 Zoll Nenn- mal 3/4 Zoll Nenn-Dehnungsverbindung an ein Ende des Rohrstücks. Dies wird der Kopf der Taschenlampe sein. Ein Lötkolben erzeugt nicht annähernd genug Hitze; du musst eine Butan-Taschenlampe oder etwas Ähnliches verwenden (wenn du nicht schon eine hast, kannst du ein Taschenlampen-/Kanister-Set für etwa 20 Dollar im Baumarkt bekommen). Bevor Sie mit dem Löten mit dem Brenner beginnen, müssen Sie alle brennbaren Materialien aus der Umgebung entfernen. Die Kupplung und das Rohr werden sehr heiß, daher sollten Sie sie beim Löten nicht mit der bloßen Hand festhalten! Bereiten Sie die Lötstelle mit (saurem) Flussmittel vor; achten Sie darauf, dieses nach dem Löten gut zu entfernen. Löten Sie, während die Kupplung heiß ist, auch das Ende von ein paar Zentimetern verzinntem, massivem Kupferdraht an die Innenseite der Kupplung. Damit kannst du später das Gehäuse der Taschenlampe mit der LED verbinden (das Gehäuse der Taschenlampe wird Teil der Schaltung sein).
Wähle zwei #10-32 Edelstahl-Innensechskantschrauben (Rändelschrauben würden auch funktionieren), eine etwa 3/4 Zoll lang und die andere etwa 1/4 Zoll lang. Die Verwendung von Schrauben, die ein paar Nummern größer oder kleiner sind, stellt kein Problem dar, solange Sie die Löcher für sie richtig dimensionieren (siehe unten).
Bohren Sie ein Loch in die Mitte der Oberseite einer Kupferrohrkappe mit einem Nennwert von 1/2 Zoll. Versuchen Sie nicht, die Kappe mit den Fingern zu halten; verwenden Sie Handschuhe, eine Klemme, einen Schraubstock usw. Verwenden Sie einen Bohrer mit einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Gewindedurchmesser der von Ihnen verwendeten Schrauben. Schieben Sie die Kappe bis zum Anschlag auf das hintere Ende des Rohrs (d. h. das Ende ohne die Dehnungsmuffe). Verwenden Sie denselben Bohrer, um ein weiteres Loch durch eine Seite der Kappe und durch das darunter liegende Rohr zu bohren. Nimm die Kappe vom Rohr und vergrößere das Loch in der Seite des Rohrs mit einem Bohrer, der größer ist als der Gewindedurchmesser der verwendeten Schrauben.
Mit der kürzeren Schraube können Sie das Loch in der Seite der Endkappe mit brachialer Gewalt aufbohren (Gewinde einschneiden). Schlagen Sie zunächst die Schraube mit einem leichten Hammer in das Loch, damit sich das Gewinde in das Kupfer „verbeißt“. Ziehen Sie die Schraube dann mit einem Inbusschlüssel oder einem Ratschenschraubendreher mit Sechskantansatz fest. Nachdem Sie die Schraube ein paar Mal ein- und ausgeschraubt haben, sollte sie sich leicht mit den Fingern anziehen oder lösen lassen. Wenn Sie vorhaben, eine große Anzahl von Taschenlampen herzustellen, spart ein Windeisen Zeit. Wenn Sie nur eine herstellen wollen, funktioniert diese Methode jedoch gut und erspart den Kauf eines weiteren Werkzeugs. Schneiden Sie das Gewinde mit der längeren Schraube auf die gleiche Weise in das Endloch der Kappe. Die kurze Schraube wird als „Stellschraube“ fungieren, um die Endkappe auf der Taschenlampe zu halten, während die lange Schraube Ihr Schalter sein wird.
Bei Verwendung einer kleinen Zange biegen Sie ein weiteres Stück verzinnten Kupferdraht zu einer flachen Spirale mit einem geraden Draht, der aus der Mitte kommt. Die Spirale sollte etwa 2/3 so breit sein wie der Innendurchmesser des Kupferrohrs (die Länge des benötigten Drahtes hängt von dessen Durchmesser ab), und der gerade Draht sollte etwa 1,75 bis 2 Zoll aus der Mitte der Spirale herauskommen. Dieses spiralförmige Stück Draht wird der positive Schenkel deines Stromkreises sein (der den Pluspol der Batterie mit dem Pluspol der LED verbindet).
Der letzte Vorbereitungsschritt besteht darin, einige Kreise aus Plastikplatten auszuschneiden. Ein Kreis sollte einen Durchmesser von 0,565 Zoll haben (gerade klein genug, um in das Kupferrohr zu passen), mit einem Loch in der Mitte, das gerade groß genug ist, um den verzinnten Draht aufzunehmen. Ein weiterer Kreis sollte einen Durchmesser von 0,874 Zoll haben (gerade klein genug, um in das Ende der Dehnungskupplung zu passen), und ein weiterer Kreis sollte einen Durchmesser von 0,965 Zoll haben (der Außendurchmesser der Kupplung). Alle diese Teile sollten aus relativ steifem Kunststoff geschnitten werden; das Stück mit dem Loch in der Mitte sollte mindestens 0,060 Zoll dick sein; die anderen können bis zu 0,030 Zoll dünn sein. Das Stück mit einem Durchmesser von 0,965 Zoll sollte aus klarem, gefrostetem Kunststoff geschnitten werden. Auf diese Weise wird das Licht der LED gestreut und die Augen werden nicht beschädigt, wenn man ihnen versehentlich in die Augen leuchtet. Da diese Plastikteile so klein sind, können Sie normalerweise Abfälle von anderen Projekten oder sogar Dinge wie Plastikverpackungen verwenden. Am einfachsten lassen sich Kreise mit einem Zirkelschneider ausschneiden (oder mit einer Schneidemaschine, wenn du Zugang zu einer solchen hast); wenn du viel Geduld hast, kannst du auch einfach eine Schere und Schleifpapier verwenden, um die Durchmesser richtig hinzubekommen.
Wenn du Teil I ganz auslassen willst, kannst du auch einfach einen Bausatz kaufen.
Teil II: Endmontage
Wenn Sie dieses Projekt als Workshop/Klasse durchführen möchten, können Sie Ihren Schülern die notwendigen Fähigkeiten vermitteln, um diese Schritte durchzuführen. Je nach Klassengröße und Vorkenntnissen sollten die Schüler für diese Schritte zwischen 20 und 90 Minuten benötigen.
Wählen Sie eine LED-Farbe. Sie sollten eine LED verwenden, die auf einer Aluminiumplatine mit einem Durchmesser von 20 Millimetern (oder kleiner) montiert ist; die LED sollte für etwa 3 Volt und mindestens 3 Watt ausgelegt sein.
Klebe die LED-Platine auf den Kunststoffkreis mit einem Durchmesser von 0,874 Zoll (versuche, sie zu zentrieren). Nachdem der Kleber getrocknet ist, stanze ein Loch durch die LED-Platine/den Kunststoffkreis, so nah wie möglich an die LED heran (pass auf, dass du die LED nicht stanzt oder sie beim Aufwärtshub zerschlägst; es ist leicht, sie zu zerstören). Versuchen Sie, keine der Leiterbahnen (sichtbar als erhabene Linien) zu durchstoßen, die die LED mit den Lötpunkten auf der LED-Platine verbinden. Wenn Sie eine Leiterbahn durchstoßen müssen, markieren Sie das Lötpad, das Sie gerade unterbrochen haben. Verwenden Sie eine andere Lötstelle, wenn Sie in den folgenden Schritten eine andere anlöten müssen.
Verwenden Sie einen Lötkolben, um die Spirale zusammenzulöten, die Sie zuvor hergestellt haben. Fülle alle Lücken zwischen den Drähten mit Lötzinn, so dass eine feste Scheibe entsteht.
Führe das Kabel der Spirale, die du gerade gelötet hast, durch das Loch im Kunststoffkreis mit einem Durchmesser von 0,565 Zoll. Benutze eine Heißluftpistole oder einen Föhn oder eine andere Wärmequelle, um das (positive) Kabel, das mit der Spirale verbunden ist, die du gerade gelötet hast, sowie das (negative) Kabel, das mit dem Gehäuse der Taschenlampe verbunden ist, zu isolieren. Lassen Sie einen kleinen Teil des Endes jeder Leitung frei; so können Sie sie an Ihre LED-Platine anlöten.
Lassen Sie den Kunststoffkreis/die Drahtspirale von hinten durch das Gehäuse der Taschenlampe fallen, wobei die positive Leitung nach vorne zeigt. Der Kunststoffkreis bleibt dort hängen, wo das Kupferrohr auf die Kupferkupplung trifft, und das Pluskabel sollte in der Mitte der Vorderseite der Taschenlampe herausragen. Legen Sie nun 2 AA-Alkalibatterien ein; kleben Sie ein Stück Klebeband oder Papier hinter die Batterien, um den Stromkreis zu schließen. Bringen Sie die Endkappe über den Batterien an und ziehen Sie sowohl die Stellschraube als auch die Schaltschraube fest. Diese Scheinmontage hält die Spirale und den Draht an Ort und Stelle, während du den Pluspol an die LED lötest.
Führe das Pluskabel (das mit der Spirale verbunden ist) durch das Loch in der LED-Platine/dem Kunststoffkreis und löte es an einen positiven Anschluss auf der LED-Platine. Löte den negativen Draht (der mit dem Gehäuse der Taschenlampe verbunden ist) an einen negativen Anschluss auf der LED-Platine. Die LED-Platine wird als starker Kühlkörper fungieren, da sie aus Aluminium gefertigt ist. Dies ist gut, um die LED vor Überhitzung zu schützen, macht es aber auch schwierig, sie anzulöten. Wenn das Lötzinn nicht richtig schmilzt und fließt, weil die LED-Platine die Wärme ableitet, kannst du einen stärkeren Lötkolben verwenden oder einfach deine Heißluftpistole auf die LED-Platine richten, während du lötest. Das wirkt der Wärmeabgabe der LED-Platine entgegen.
Jetzt ist es an der Zeit, deine Taschenlampe zu testen! Entferne das Klebeband/Papier, das den Stromkreis blockiert, und baue die Taschenlampe wieder zusammen. Wenn du die Schraube auf der Rückseite anziehst, sollte der Stromkreis geschlossen sein und die LED leuchten. Wenn das nicht der Fall ist, überprüfe das:
- Sie haben das Klebeband/Papier von den Batterien entfernt
- die Batterien sind richtig ausgerichtet (positives/noppiges Ende zum Kopf der Taschenlampe hin, negativ/flaches Ende in Richtung Endkappe)
- alle Lötstellen sind mechanisch stabil und stellen einen guten elektrischen Kontakt her
- sie haben keine Kurzschlüsse (wo positive und negative Leiter direkt verbunden sind)
- die LED ist richtig verlötet: Minusleitung vom Taschenlampenkörper an ein negatives Pad, Plusleitung von der Spirale an ein positives Pad
- Du hast kein Loch in die Leiterbahn eines der Pads gestanzt, an die du gelötet hast.
Wenn du deine LED getestet hast und sie funktioniert, bringst du das Klebeband/Papier wieder an (damit dir die LED nicht in die Augen leuchtet, wenn du die Taschenlampe fertigstellst) und bringst die Batterien/Schwanzkappe wieder an. Drücken Sie nun die LED-Platine/den Kunststoffkreis vorsichtig in den Kopf der Taschenlampe. Die Batterien und die Endkappe müssen an ihrem Platz sein, damit du etwas zum Drücken hast. Du musst die LED-Platine kippen, um unter die Stelle zu kommen, an der das Minuskabel an die Innenseite des Taschenlampenkopfes gelötet ist. Sobald die LED-Platine ganz hineingeschoben ist, nimmst du das lose Kabel und biegst es zu den Seiten, damit es das Licht der LED nicht behindert.
Die folgenden Schritte sind optional; du könntest sie überspringen und nur die Linse (deinen mattierten Plastikkreis) auf den Kopf der Taschenlampe kleben. Abgesehen davon sieht die Taschenlampe ohne Dekoration oder Farbe ein bisschen wie eine Rohrbombe aus, also ist es wahrscheinlich keine gute Idee, sie auf diese Weise herumzutragen.
Jetzt kannst du deine Taschenlampe verzieren! Umwickle sie mit farbigem Klebeband, bemale sie, wickle Draht um sie, um einen „Griff“ zu schaffen, schnitze Muster hinein; mach, was immer du willst, um sie zu personalisieren und sie zu deiner zu machen. Sobald du fertig bist, verwende ein Stück durchsichtigen Schrumpfschlauch mit einem Durchmesser von 1 Zoll, um deine Dekoration zu versiegeln und die Linse der Taschenlampe (deinen gefrosteten Plastikkreis) zu befestigen. Platziere die Linse über dem Kopf der Taschenlampe und schiebe den Schrumpfschlauch über beide, so dass er etwa einen halben Zentimeter über die Linse hinausragt. Erhitzen Sie mit der Heißluftpistole die letzten Zentimeter Schrumpfschlauch gleichmäßig, so dass er den Kopf umschließt. Wenn du die Heißluftpistole über einen längeren Zeitraum verwendest, wird das Gehäuse der Taschenlampe zu heiß, um es mit bloßen Händen zu halten, halte also einen Handschuh oder Lappen bereit. Erhitzen Sie den Schrumpfschlauch, der über das Ende des Kopfes hinausragt, so dass er weich und biegsam wird, und drücken Sie dann den Kopf gegen eine glatte Oberfläche, bis er abgekühlt ist. Er sollte jetzt flach an der Linse anliegen.
Schrumpfe den restlichen Schrumpfschlauch auf das Gehäuse der Taschenlampe. Wenn der Schrumpfschlauch die Endkappe überlappt, schneiden Sie den Schrumpfschlauch ab, der übersteht. Oder du schrumpfst das Gehäuse und die Endkappe und schneidest nach dem Abkühlen mit einem Exacto-Messer eine Linie um das Ende der Endkappe, damit du sie noch abnehmen kannst (schneide auch ein Loch für die Stellschraube). Deine Taschenlampe ist fertig!
