Výroba vlastní svítilny se může zdát jako děsivý projekt a příklady vlastních, na soustruhu soustružených svítilen s titanovým tělem na internetu tomuto dojmu nepomáhají. Vyrobit si základní, ale funkční svítilnu však nemusí být těžké. Tuto svítilnu lze dokončit se skromným rozpočtem s běžně dostupnými díly a levnými nástroji (většinu z nich seženete v železářství). Je to zábavný projekt a také skvělý způsob, jak se naučit pájení a základní obvody.
Níže popsané kroky lze použít k výrobě jedné svítilny pro zábavu nebo k vedení workshopu/třídy pro letní tábory, veletrhy, hackerspaces, programy pro práci s mládeží atd. Používá se levná LED dioda pro povrchovou montáž a žádné řídicí obvody (vnitřní odpor alkalických baterií AA je dostatečný k tomu, aby omezil proud do LED diody a zabránil jejímu vyhoření). Tělo je vyrobeno z běžně dostupných měděných vodovodních trubek a tvarovek. Spínací mechanismus je tvořen nástrčkovým šroubem; jeho utažením se obvod uzavře a povolením se přeruší.
Jediným dalším potřebným materiálem je trochu tepelné izolace, nějaký drát, zbytek plastu a případné dekorativní prvky, které chcete přidat. Mezi potřebné nástroje patří řezačka na trubky, butanový hořák, děrovačka na kov, páječka, horkovzdušná pistole (nebo fén), kladivo, imbusový klíč, nůžky, nůž Exacto a kleště. Po celou dobu byste také měli nosit ochranné brýle nebo jinou ochranu očí a hodila by se vám i žáruvzdorná rukavice nebo malý svěrák.
Část I: Příprava
Pokud chcete tento projekt vést jako dílnu/kurz (zejména pro děti), důrazně doporučujeme, abyste tyto kroky provedli předem.
Nastříhejte měděnou trubku typu M o jmenovité délce 1/2 palce na kus o délce 4-1/2 palce pomocí řezačky trubek. Je velmi důležité, abyste získali správný druh trubky; vnitřní průměr této kombinace velikosti a typu je právě tak široký, aby se do něj vešly baterie AA, které budou napájet svítilnu. Stojí za zmínku, že nic na trubce „1/2 palce nominální“ ve skutečnosti neměří 1/2 palce; vnitřní průměr je v tomto případě ve skutečnosti asi 0,569 palce. Po odříznutí odstraňte otřepy (hřebeny) na vnitřní straně trubky pomocí smirkového papíru a/nebo nože Exacto (pokud používáte nůž Exacto, netlačte příliš silně; mohli byste roztříštit ostří).
Na jeden konec kusu trubky připájejte expanzní spojku o jmenovitém rozměru 1/2 palce na 3/4 palce. To bude hlava svítilny. Pájka nevytváří zdaleka dostatečné teplo; budete muset použít butanový nebo podobný hořák (pokud ho ještě nemáte, můžete si v železářství pořídit sadu hořáku a kanystru za přibližně 20 dolarů). Než začnete pájet hořákem, nezapomeňte z okolí odstranit všechny hořlavé materiály. Spojka a trubka budou velmi horké, takže nepočítejte s tím, že je budete při pájení držet holou rukou! Připravte spoj pomocí instalatérského (kyselého) tavidla; nezapomeňte jej po pájení dobře očistit. Zatímco je spojka horká, připájejte na vnitřní stranu spojky také konec několika centimetrů pocínovaného pevného měděného drátu. To vám později umožní připojit tělo svítilny k LED diodě (tělo svítilny bude součástí obvodu).
Vyberte dva nerezové šrouby s paticí #10-32 (hodí se i šrouby s palcem), jeden dlouhý asi 3/4 palce a druhý asi 1/4 palce. Použití šroubů o několik čísel větších nebo menších nebude problém, pokud pro ně správně dimenzujete otvory (viz níže).
Vyvrtejte otvor uprostřed horní části měděné trubky o jmenovité velikosti 1/2 palce. Nesnažte se víčko držet prsty; použijte rukavice, svorku, svěrák apod. Použijte vrták o něco menšího průměru, než je průměr závitu použitých šroubů. Zasuňte uzávěr až na konec trubky (tj. na konec bez expanzní spojky). Stejným vrtákem vyvrtejte další otvor skrz jednu stranu krytky a skrz trubku pod ní. Sundejte krytku z trubky a zvětšete otvor na straně trubky vrtákem, který je větší než průměr závitu použitých šroubů.
S kratším šroubem můžete hrubou silou slušně vyvrtat (vytvořit závit) otvor na boku koncového uzávěru. Nejprve dosáhněte toho, aby se závit „zakousl“ do mědi lehkým zatlučením šroubu do otvoru. Poté šroub utáhněte pomocí imbusového klíče nebo ráčnového šroubováku se šestihranným bitem. Po několikerém zašroubování a vyšroubování by mělo jít šroub snadno dotáhnout nebo povolit prsty. Pokud plánujete výrobu většího počtu svítilen, ušetří vám čas závitový klíč. Pokud však chcete vyrobit pouze jednu, bude tato metoda fungovat dobře a ušetří vám nákup dalšího nástroje. Stejným způsobem naťukejte závity delším šroubem do koncového otvoru ve víčku. Krátký šroub bude sloužit jako „stavěcí šroub“, který udrží koncovku na svítilně, zatímco dlouhý šroub bude vaším spínačem.
Pomocí malých kleští ohněte další délku pocínovaného měděného pevného drátu do ploché spirály s rovným vodičem vycházejícím ze středu. Spirála by měla být široká asi ze 2/3 jako vnitřní průměr měděné trubky (délka potřebného drátu bude záviset na jejím průměru) a přímý vodič by měl vycházet ze středu spirály asi 1,75 až 2 palce. Tento spirálovitý kus drátu bude kladným ramenem vašeho obvodu (propojí kladný bod baterie s kladným bodem LED).
Posledním krokem přípravy je vystřižení několika kruhů z plastových desek. Jeden kruh by měl mít průměr 0,565 palce (dostatečně malý na to, aby se vešel dovnitř měděné trubky), s otvorem uprostřed dostatečně velkým na to, aby se do něj vešel váš pocínovaný vodič. Další by měl mít průměr 0,874 palce (dostatečně malý, aby se vešel dovnitř konce dilatační spojky) a další by měl mít průměr 0,965 palce (vnější průměr spojky). Všechny by měly být vyříznuty z poměrně tuhého plastu; kus s otvorem uprostřed by měl být silný alespoň 0,060 palce; ostatní mohou být tenké až 0,030 palce. Kus o průměru 0,965 palce by měl být vyříznut z čirého matného plastu. Takto bude rozptylovat světlo z LED diody a nikomu nepoškodíte zrak, pokud mu omylem posvítíte do očí. Protože jsou tyto kousky plastu tak malé, můžete obvykle použít zbytky z jiných projektů nebo dokonce věci jako plastové obaly od mušlí. Nejjednodušší způsob, jak vystřihnout kolečka, je pomocí kružítka (nebo řezacího strojku, pokud k němu máte přístup); pokud máte hodně trpělivosti, můžete použít jen nůžky a smirkový papír, abyste dosáhli správných průměrů.
Pokud chcete část I zcela vynechat, můžete si také jen koupit stavebnici.
Část II: Závěrečná montáž
Pokud chcete tento projekt vést jako workshop/třídu, můžete své studenty naučit dovednosti potřebné k dokončení těchto kroků. V závislosti na velikosti vaší třídy a jejich předchozích dovednostech by tyto kroky měly studentům zabrat 20 až 90 minut.
Vyberte si barvu LED diody. Měli byste použít LED diodu namontovanou na hliníkové řídicí desce o průměru 20 milimetrů (nebo menší); LED dioda by měla být dimenzována na přibližně 3 volty a alespoň 3 watty.
Přilepte desku LED na plastový kruh o průměru 0,874 palce (snažte se ji vycentrovat). Po zaschnutí lepidla proražte do desky LED/plastového kruhu otvor co nejblíže k LED diodě (dávejte pozor, abyste LED diodu neprorazili nebo nerozbili při tahu nahoru; snadno je zlomíte). Snažte se nepropíchnout žádnou ze stop (viditelných jako vystouplé čáry), které spojují LED diodu s pájecími podložkami na desce LED. Pokud musíte prorazit stopu, označte si, kterou pájecí podložku jste právě odpojili. Pokud budete v následujících krocích potřebovat pájet na jinou podložku, použijte jinou.
Pájkou připájejte spirálu, kterou jste vytvořili dříve. Všechny mezery mezi dráty vyplňte pájkou tak, aby vznikl celistvý disk.
Vodič drátu spirály, kterou jste právě připájeli, protáhněte otvorem v plastovém kruhu o průměru 0,565 palce. Pomocí horkovzdušné pistole nebo fénu či jiného zdroje tepla zaizolujte (kladný) vodič připojený k právě připájené spirále i (záporný) vodič připojený k tělu svítilny. Ponechte malý kousek konce každého vodiče odkrytý; to vám umožní připájet je k desce LED.
Propusťte plastový kruh/šroubovici skrz tělo svítilny zezadu, přičemž kladný vodič směřuje dopředu. Plastový kroužek se zachytí v místě, kde se měděná trubka setkává s měděnou spojkou, a kladný vodič by měl vyčnívat ze středu přední části svítilny. Nyní za něj vhoďte 2 alkalické baterie AA; za ně vložte kousek pásky nebo papíru, abyste zablokovali obvod. Na baterie nasaďte zadní kryt a utáhněte „stavěcí šroub“ i „spínací šroub“. Tato maketa bude držet spirálu a vodiče na místě, zatímco budete pájet kladný vodič k LED diodě.
Provlékněte kladný vodič (připojený ke spirále) otvorem v desce LED/plastovém kruhu a připájejte jej ke kladné podložce na desce LED. Připájejte záporný vodič (připojený k pouzdru svítilny) k záporné podložce na desce LED. Deska LED bude fungovat jako výkonný chladič, protože je vyrobena z hliníku. To je dobré pro ochranu LED před přehřátím, ale také to ztěžuje pájení. Pokud se vám nedaří dosáhnout správného roztavení a toku pájky kvůli tomu, že deska LED odvádí teplo, můžete použít silnější páječku nebo prostě při pájení zamířit horkovzdušnou pistolí na desku LED. Tím se vyrovnáte se zahříváním desky LED.
Nyní je čas svítilnu vyzkoušet! Odstraňte pásku/papír, který blokuje obvod, a svítilnu znovu sestavte. Když utáhnete šroubek v zadní části, mělo by to dokončit obvod a rozsvítit vaši LED diodu. Pokud se tak nestane, zkontrolujte to:
- odstranili jste pásku/papír z baterií
- baterie jsou správně orientovány (kladný/záporný konec směrem k hlavě svítilny, záporný/plochý konec směrem k hlavě svítilny)
- všechny vaše pájecí spoje jsou mechanicky pevné a mají dobrý elektrický kontakt
- nemáte žádné zkraty (kde se kladný a záporný vodič spojují přímo)
- diodu LED máte připájenou správným způsobem: záporný vodič z těla svítilny na zápornou podložku, kladný vodič ze spirály na kladnou podložku
- neprorazil jsi díru ve stopě žádné z podložek, které jsi zvolil k pájení.
Jakmile budete mít LED diodu otestovanou a funkční, vraťte pásku/papír zpět (aby vám LED dioda nesvítila do očí, až budete svítilnu dokončovat) a vraťte baterie/koncovku na místo. Nyní opatrně zasuňte desku LED/plastový kruh do hlavy svítilny. Baterie a koncovka musí být na místě, abyste měli na co tlačit. Desku LED budete muset naklonit, abyste se dostali pod místo, kde je záporný vodič připájen k vnitřní straně hlavy svítilny. Jakmile je deska LED zasunutá až na doraz, vezměte veškerou vůli ve vodičích a ohněte ji do stran, aby nepřekážela světlu z LED.
Následující kroky jsou nepovinné; můžete je vynechat a pouze přilepit čočku (vaše matné plastové kolečko) na hlavu svítilny. Jak již bylo řečeno, bez nějakého zdobení nebo barvy vypadá svítilna trochu jako dýmovnice, takže asi není dobrý nápad ji takhle nosit.
Nyní si můžeš svítilnu ozdobit! Omotejte ji barevnou páskou, natřete ji barvou, omotejte ji drátem, abyste vytvořili „rukojeť“, vyryjte do ní vzory; udělejte si, co chcete, abyste si ji přizpůsobili a byla vaše. Jakmile budete hotovi, použijte kousek průhledného termoizolačního materiálu o průměru 1 palec, abyste ozdoby utěsnili na místě a aby čočka svítilny (váš matný plastový kruh) držela na svém místě. Umístěte čočku na hlavu svítilny a přesuňte heatshrink přes obě části tak, aby vyčníval asi 1/4 palce za čočku. Pomocí horkovzdušné pistole rovnoměrně zahřejte poslední asi dva centimetry heatshrinku tak, aby obepínal hlavu. Pokud budete horkovzdušnou pistoli používat delší dobu, tělo svítilny bude příliš horké na to, abyste ho mohli držet holýma rukama, proto si připravte rukavici nebo hadr, kterým ho budete držet. Žáruvzdorný smršťovač, který vyčnívá za konec hlavy, docela zahřejte, aby byl měkký a poddajný, a pak hlavu přitiskněte a přidržujte na hladkém povrchu, dokud nevychladne. Nyní by měla ležet rovně na čočce.
Zbytek teplem smrštitelné hmoty přiložte na tělo svítilny. Pokud tepelný smršťovač překrývá zadní kryt, odřízněte tepelný smršťovač, který překrývá. Nebo těleso a koncovku zahřejte, a až vychladne, nařízněte kolem konce koncovky Exacto nožem čáru, abyste ji mohli ještě sundat (vyřízněte také otvor pro stavěcí šroub). Svítilna je hotová!
