フラッシュライトの作り方

フラッシュライトの自作は敷居が高いように思われがちですが、旋盤加工でチタン製のボディを持つカスタムフラッシュライトの例をネット上で見ると、その印象は一掃されるでしょう。 しかし、ベーシックで機能的な懐中電灯を作ることは、決して難しいことではありません。 この懐中電灯は、一般的に入手可能な部品と安価な工具(ほとんどのものはホームセンターで手に入ります)を使って、ささやかな予算で完成させることが可能なのです。 楽しいプロジェクトであり、ハンダ付けや基本的な回路の学習にも最適です。

以下に説明する手順は、楽しみながら懐中電灯を作るのにも、サマー キャンプ、フェア、ハッカースペース、若者向け支援プログラムなどのワークショップ/クラスを運営するのにも利用可能です。 安価な表面実装LEDを使用し、制御回路はありません(アルカリ単三電池の内部抵抗でLEDへの電流を制限し、焼き切れないようにするのに十分です)。 本体は、一般に市販されている銅製の水道管と継ぎ手を使用しています。 スイッチ機構はソケット・スクリューで、締めると回路が完成し、緩めると回路が壊れます。

他に必要な材料は、熱収縮剤、ワイヤー、廃プラスチック、および追加したい装飾要素だけです。 必要な道具は、チューブ(パイプ)カッター、ブタントーチ、金属パンチ、ハンダごて、ヒートガン(またはドライヤー)、ハンマー、六角レンチ、ハサミ、エグゾーストナイフ、ペンチなどです。

Part I: Preparation

このプロジェクトをワークショップやクラスで行う場合(特に子供向け)、事前にこれらの手順を完了することを強くお勧めします。

チューブ・カッターで1/2インチ呼びのタイプM銅管を4-1/2インチの長さに切断します。 このサイズとタイプの組み合わせの内径は、懐中電灯の電源となる単3形電池がちょうど収まる幅です。 なお、「呼び径1/2インチ」のパイプの内径は、実際には0.569インチ程度である。 切断後、パイプの内側にあるバリ(隆起)をサンドペーパーやエキザクトナイフで取り除きます(エキザクトナイフを使用する場合は、あまり強く押しすぎると刃が粉々になります)

パイプの一端に呼び径1/2インチ×呼び径3/4インチの拡張カップリングを半田付けします。 これは懐中電灯のヘッドになります。 はんだごてでは十分な熱が得られないので、ブタントーチなどを使用します(まだ持っていない場合は、ホームセンターでトーチとガスカートリッジのセットを20ドル程度で購入できます)。 トーチでハンダ付けを始める前に、周囲にある可燃物をすべて取り除いてください。 カップリングとパイプは非常に高温になるので、はんだ付けしている間、素手でそれらを保持できるように計画しないでください 配管用(酸性)フラックスで接合部の下準備をし、はんだ付け後はよく洗い流してください。 カップリングが熱いうちに、カップリングの内側に錫メッキした数インチの銅線の端もハンダ付けしておきます。 これで、後で懐中電灯の本体とLEDを接続することができます(懐中電灯の本体が回路の一部になる予定です)。

長さ3/4インチと1/4インチの#10-32ステンレス製ソケットネジ(蝶ネジも可)を2本選びます。 ネジの穴の大きさが適切であれば、数サイズ上または下のネジを使用しても問題ありません(下記参照)。

呼び径1/2インチの銅管キャップの上部の中央に穴を開けます。 キャップは指で押さえようとせず、手袋、クランプ、万力などを使ってください。 使用するネジのネジ径より少し小さい径のドリルビットを使用します。 キャップをパイプの尾端(伸縮継手のない方の端)に完全にスライドさせます。 同じドリルビットで、キャップの片側とその下のパイプにもう一つ穴を開けます。 パイプからキャップを外し、使用するネジのネジ径より大きいドリルビットでパイプの側面に穴を開けます。

短い方のネジで、テールキャップの側面の穴を力ずくで叩く(ネジ山を形成する)と、ちゃんとした作業ができるようになります。 まず、ネジを穴に軽く打ち込んで、銅にネジ山が「食い込む」ようにします。 次に、六角レンチや六角ドライバーでネジを締め込みます。 何度か抜き差ししているうちに、指で簡単に締めたり緩めたりできるようになるはずです。 たくさんの懐中電灯を作る予定がある場合は、タップレンチを使うと時間の節約になります。 ただ、1つだけ作るのであれば、この方法で十分ですし、別の工具を買う必要もありません。 キャップの端の穴に、長いほうのネジで同じようにタップしていきます。 短い方のネジは、テールキャップを懐中電灯に固定するための「止めネジ」として機能し、長い方のネジはスイッチになります。

小さなペンチを使って、別の長さのすずめっき銅単線を、中心から出ている直線のリード線と平たい螺旋状に曲げてください。 螺旋の幅は銅パイプの内径の2/3程度にし(直径によって必要なワイヤーの長さは変わります)、螺旋の真ん中から1.75~2インチほど直線を出します。 この螺旋状のワイヤーが回路のプラス側の足となります(バッテリーのプラスとLEDのプラスを接続します)。

最後の準備は、プラスチックシートからいくつかの円を切り出すことです。 1つは直径0.565インチ(銅パイプの内側に入る大きさ)で、真ん中に錫メッキ線が入る大きさの穴が開いています。 もう一つは直径0.874インチ(伸縮継手の端の内側にちょうど収まる大きさ)、もう一つは直径0.965インチ(継手の外径)です。 いずれも比較的硬いプラスチックで、真ん中に穴が開いているものは厚さ0.060インチ以上、それ以外は0.030インチ程度の薄さでよい。 直径0.965インチのものは、透明なつや消しのプラスチックから切り出す必要があります。 そうすれば、LEDの光を拡散させることができますし、誤って目に入れても視力を傷つけません。 このプラスチック片はとても小さいので、通常は他のプロジェクトで出たスクラップや、プラスチックのクラムシェルパッケージなどを利用することができます。 円形にカットする一番簡単な方法は、コンパスカッター(または、カッティングマシンがあればそれを使う)です。

パート1を完全にスキップしたい場合は、キットを購入することもできます。

Part II: Final Assembly

このプロジェクトをワークショップ/クラスとして実施したい場合、これらのステップを完了するために必要なスキルを生徒に教えることができます。 クラスの人数と事前のスキルにもよりますが、これらのステップには20分から90分かかると思われます。 直径20ミリメートル(またはそれ以下)のアルミニウム製電源制御ボードに取り付けたLEDを使用する必要があります。LEDは約3ボルト、少なくとも3ワットの定格である必要があります。

直径0.874インチのプラスチックの円にLEDボードを接着します(中央に配置するようにします)。 接着剤が乾いたら、LEDボード/プラスチックの円形に、LEDにできるだけ近い位置に穴を開けます (アップストロークでLEDをパンチしたり、ぶつけたりしないように注意してください。簡単に壊れます)。 LEDとLED基板上のはんだ付け用パッドをつなぐトレース(盛り上がった線として見える)をパンチで貫通しないようにします。 どうしても貫通させたい場合は、どのハンダパッドを切断したのか印を付けてください。 以下の手順ではんだ付けする必要がある場合は、別のパッドを使用してください。

はんだごてを使って、先ほど作ったスパイラルをはんだ付けします。

先ほどはんだ付けしたスパイラルのリード線を、直径0.565インチのプラスチック丸の穴に通します。 ヒートガンやドライヤーなどの熱源を使用して、先ほどはんだ付けしたスパイラルに接続されている(プラス)リード線と、懐中電灯の本体に接続されている(マイナス)リード線を絶縁してください。 それぞれのリード線の先端を少し露出させておくと、LED基板にハンダ付けすることができます。

プラス線のリードを前方に向け、プラスチック円/ワイヤースパイラルをフラッシュライトのボディに後ろから落とします。 プラスチック製の円は、銅パイプと銅カップリングが出会う場所に引っかかり、プラス線のリードは懐中電灯の前面の中央から突き出ているはずです。 次に単3アルカリ乾電池を2本入れ、その後にテープか紙を貼って回路を遮断します。 電池の上にテールキャップをかぶせ、「止めネジ」と「スイッチネジ」の両方を締め付けます。 このモックアセンブリは、LEDにプラス側のリード線をはんだ付けしている間、スパイラルとワイヤーリードを所定の位置に保持します。

プラスのリード線(スパイラルに接続)をLEDボード/プラスチックサークルの穴に通し、LEDボードのプラスパッドにハンダ付けします。 LEDボードの負のパッドに負のリード線(懐中電灯のハウジングに接続されている)をはんだ付けしてください。 LEDボードはアルミニウムで作られているので、強力なヒートシンクとして機能します。 これはLEDが過熱しないようにするためには良いことですが、はんだ付けがしにくくなるのも事実です。 LEDボードが熱を奪うため、はんだがうまく溶けて流れない場合は、より強力なはんだごてを使うか、ヒートガンをLEDボードに向けてはんだ付けしてください。 そうすることで、LEDボードのヒートシンクの傾向を打ち消すことができます。

いよいよ懐中電灯をテストしましょう! 回路を塞いでいるテープ/紙を取り除き、懐中電灯を組み立て直します。 背面のネジを締めると、回路が完成し、LEDが点灯するはずです。 そうでない場合は、それを確認してください。

  • 電池からテープ/紙を取り除いたか
  • 電池が適切に配置されている(懐中電灯の頭の方にプラス/ナブの端が向いています。
  • すべてのはんだ接合部は機械的に強く、電気的に接触している
  • 短絡(プラスとマイナスの導体が直接接続する場合)していない
  • LEDが正しい方法ではんだ付けされていること。
  • LEDは正しい方法ではんだ付けされています: 懐中電灯のボディから負極のパッドへ、スパイラルから正極のパッドへ
  • あなたは、はんだ付けするパッドのトレースに穴を開けていません。

LEDのテストと動作が確認できたら、テープ/紙を戻し(懐中電灯を仕上げる際にLEDが目に入らないように)、電池/テールキャップを元の位置に戻します。 次に、LEDボード/プラスチックサークルを懐中電灯のヘッドに慎重に押し込みます。 電池とテールキャップの位置を必要とするので、何かに対して押すことがあります。 あなたは、負のリードが懐中電灯の頭の内側にはんだ付けされている場所の下に取得するために、LEDボードを傾ける必要があります。 LEDボードを完全に押し込んだら、リード線のたるみを取り、LEDからの光の妨げにならないように横に曲げます。

以下のステップは任意です。これを飛ばして、レンズ(すりガラスの円)を懐中電灯のヘッドに接着してもよいでしょう。 とはいえ、何らかの装飾や色がないと、懐中電灯はパイプ爆弾のように見えるので、そのように持ち歩くのはよくないかもしれませんね。

さあ、あなたも懐中電灯をデコレーションしましょう カラーテープを巻いたり、ペイントしたり、針金を巻いてグリップを作ったり、模様を彫ったり、好きなようにカスタマイズして、自分だけの懐中電灯を作りましょう。 完成したら、直径1インチの透明なヒートシンクで飾りを密封し、懐中電灯のレンズ(つや消しのプラスチックの円)を固定します。 懐中電灯の頭の上にレンズを置き、それはレンズを越えてインチの約1/4突出するように両方の上に熱収縮を滑らせる。 ヒートガンを使って、ヒートシンクの最後の2インチほどを均等に加熱し、ヘッドを包み込むようにします。 ヒートガンを長時間使用すると、懐中電灯本体が熱くなって素手で持てなくなるので、手袋や雑巾を用意しておくとよいでしょう。 ヘッドの先に出ているヒートシンクをかなり熱くして、柔らかくし、ヘッドが冷めるまで滑らかな面に押し付けて保持します。

懐中電灯のボディに熱収縮剤の残りを収縮させる。 テールキャップに重なる場合は、重なった部分を切り落とします。 または、ボディとテールキャップを熱収縮させ、冷めたらテールキャップの端にイグザクトナイフで線を入れて、まだ外せるようにします(止めネジ用の穴も開けておきます)。 これでフラッシュライトの完成です。

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