Led-nauhat ovat yleistyneet hurjasti viime vuosina ja useassa paikassa niitä tulee vastaan mitä erinäisimmissä muodoissa ja väreissä. Eikä siinä mitään, minusta ledit ovat mukavia ja varsinkin elektroniikka-alan miehenä ne ikään kuin muistuttavat aina siitä ensimmäisestä onnistuneesta led-kytkennästä.
Mutta se menneistä, mennäänpäs itse asiaan. Tämä työ on oikeastaan asiakastyö, joka minulla tuli tehtäväksi kaverini kautta. Mareld Sunlit -merkkiseen 20 metrin pituiseen led-valonauhaan piti saada sähköt. Tietysti virtajohto, mikä siihen oli hankittu oli vääränlaisella päällä elikkäs töpselillä. Kuulostaa yksinkertaiselta työltä, mitä se osin onkin, mutta eipä olisi tästäkään selvitty ilman 3D-printteriä! (No tietysti oltaisiin jollakin tavalla, piti vain päästä sanomaan :)).
Työ alkoi, kuten yleensä aina ihmettelyllä. Tällä tarkoitan sitä, että aluksi mietitään erilaisia ratkaisuvaihtoehtoja, joista lähdetään etenemään parhaimmalta ja loogisimmalta vaikuttavan ajatuksen kanssa.
Mainittakoon siis, että Tamo 1,5m virtajohto ei ole yhteensopiva Mareld Sunlit 20m led valosarjan kanssa, koska molemmissa on erilaiset päät.
Virtajohdossa on lisäksi myös tasasuuntain eli (lue Electroboomin äänellä) "Full Bridge Rectifier". Tämä tarkoittaa sitä, että johdin pitää osata myös kytkeä oikein päin.
Tasasuuntaimen vuoksi on tarkistettava, että virtajohto on speksattu eli määritetty toimimaan liitettävän valonauhan kanssa turvallisesti. Virtajohdon etiketissä lukee, että 600 W / 50 metriä led nauhaa ja maksimivirta 2,5 A. Led-valonauhan speksit ovat puolestaan 12 W/m eli 240 W, joten ominaisuuksiensa puolesta nämä kaksi osaa voidaan toisiinsa turvallisesti liittää.
Kaapelin liittäminen led-nauhaan
Saadakseni kaapelin sähköihin kiinni, joudutaan nämä ylläolevan kuvan päät poistamaan ja keksimään jotain muuta tilalle. Ei muuta kuin snipet snap.
Huom! Kyseessä on valovirta-vekotin, eli korkea ja tappava jännite! En suosittele tätä modausta tekemään muutoin kuin ammattilaisen toimesta! (Pakollinen varoitus ;))
Ensiksi siis poistetaan virtajohdon pää katkaisemalla se sivuleikkureilla:
ja sitten kuoritaan kaapelia hieman Jokari kuorintatyökalun avulla:
Johto kuoritaan niin, ettei sisemmät johtimet rikkoudu:
Sitten voidaan kuoria itse virtajohdot. Nämä pihdit ovat muuten olleet käytössä yli 15 vuotta ja hyvin ovat pelanneet.
Led nauhasta voidaan katsoa nauhan polariteetti esim. kirkasta valoa vasten. Tällöin kuparointi erottuu hyvin selkeästi ja saadaan tieto siitä, kumpi johdoista on + ja kumpi - eli maa.
Polariteetti on hyvä merkitä tussilla nauhaan ja seuraavaksi voidaankin nauha katkaista.
Led-nauhassa virtajohdot kulkevat kirkkaan muovin sisällä, joista ne pitää varovasti kuoria esiin. Tämä oli minulla ensimmäinen kerta kun tällaista tein, joten tuo lyheni vähän turhan paljon, mutta ei pitäisi vielä haitata mitään.
Seuraavaksi tarkistetaan virtajohdon plus ja miinus, yksinkertaisesti laittamalla töpseli seinään ja mittaamalla polariteetti yleismittarilla. Tässä pitää olla erityisen varovainen, koska kuten kuvasta näkyy, kyseessä on korkea ja tappava jännite.
Seuraavaksi voidaan johtimet juottaa toisiinsa apukäsiä hyväksi käyttäen. Kutistesukat täytyy muistaa ennen juotosta asentaa paikoilleen ja juottamisen jälkeen suihkautetaan kylmäspraytä johtimen eristeeseen ja kutistesukan päälle, ettei se kutistu ennen aikojaan.
Sitten nopea testaus ja miettimään kotelointiratkaisua.
Tällaiseksi nauhaa ei voi kuitenkaan jättää, sillä nauha tulee ulkokäyttöön ja toisekseen liitoskohdasta on mahdollista saada räpsy. Seuraavaksi suunnitellaankin liitoskohtaan kotelo, mikä täytetään tarkoitukseen kehitetyllä valuaineella.
Johdinkotelon teko 3D-tulostimella
Fusion 360:lla voidaan suunnitella kotelo, mihin johtimet sujahtavat ja mikä sitten täytetään valuaineella.
Suunnittelin aluksi yhden version ja 3D-tulostin sen, mutta siitä ei oikein hyvä tullut vielä.
Tulosteessa tai itse asiassa 3D-mallissa oli mitat pielessä ja mustan kaapelin aukko oli liian ahdas.
Mutta eipä tuossa muuta kuin uudelleensuunnittelua ja uusia tulosteita. Jos jotain täytyy kotelosta kertoa, niin lyhkäisesti voin sanoa, että kotelon kansi kiinnitetään plastofast-ruuveilla ja led-nauhaan tulee vedonpoisto niin, että siinä on 5 mm kokoinen reikä mihin tulosteessa oleva tappi ja sen sisällä ruuvi kiinnittyvät. Tämän pitäisi kestää sen verran kuin se kestää. Toki tässä nauhassa ei ole kenenkään tarkoitus roikkua.
Lopulta tulosteita syntyi 6 kappaletta joista viimeisin alkoi olemaan sellainen jonka kanssa voitiin edetä. Kansi ja pohjaosa olivat erillisiä tulosteita, jotta joka kerta ei menisi turhaan muovia hukkaan. Mutta tämmöistä tämä prototyyppien tekeminen on, hukkaa syntyy aina väkisellä. Voi niitä aikoja kun piti väkertää ilman 3D-tulostinta...
Olen kierrätyshenkinen ihminen, joten hyllystäni löytyy myös monia erilaisia ruuveja. Nämä kaikki ruuvit ovat purettu erilaisista digitaalivehkeistä kuten paperitulostimista, virtalähteistä, tietokoneosista yms. joten ruuveja on paljon erilaisia, mutta aika vähän samanlaisia kuitenkin :D. Onneksi tähän kuitenkin löytyi mustia sopivan mittaisia ruuveja ja 3D-malliin pystyin mitoittamaan ruuvien reiät näiden mukaan, joten no problemo.
Kun kotelo on valmis ja kanttakin kokeiltu paikoilleen, voidaan siirtyä autotallin puolelle valutöihin.
Elektroniikkakotelon valaminen epoksilla
Valuaineet on erään toisen projektin yhteydessä tilattu Digikeyltä ja tässä on tuotelinkki siihen: https://www.digikey.fi/fi/products/detail/t-global-technology/TG-LH-FBPE-80-0-75/4930067.
Valuaineiden tavaramerkki on TG-LH-FBPE-80-0.75 ja näitä sekoitetaan 2:1 suhteessa toisiinsa. Datalehden mukaan kovettumisaika huoneenlämmössä on 24 tuntia ja uunissa 50 C lämpötilassa 4 tuntia. Aine on kuivumisen jälkeen hieman elastinen, joten se soveltuu hyvin kumikaapelinkin päähän.
Valuaineet sekoitetaan toisiinsa vaa'an avulla ja puutikuilla voidaan hämmentää valuainetta paremmin.
Valuaine on aika tönkköä evästä yksinään, kuten kuvasta näkyy niin koostumus on sitkasta:
Kovetin puolestaan on paljon litkumpaa ja juoksevampaa:
Kun aineet sekoitetaan toisiinsa, tulee valuaineesta paremmin juoksevaa ja valamiseen sopivaa:
Annoskooksi otin 40 grammaa aineita yhteensä, joka osoittautui liian suureksi määräksi. Puolet vähemmän olisi riittänyt.
Kotelo asetetaan ruuvipenkkiin kumileukojen väliin ja valuaine kaadetaan koteloon.
Valuainetta ei ole tarkoitus kaataa ruuvin reikiin, mutta jos sitä reikään menee se voidaan kovettumisen jälkeen porata auki. Hetken asettumisen jälkeen valuaine levittyy joka paikkaan, sinnekin minne sen ei tarvitsisi mennä.
Jos olisin ennen tätä vaihetta ollut viisaampi, niin olisin hieman kuumaliimalla tiivistänyt led-nauhaa niin, ettei valuaine lähde kiipeämään led-nauhan sisälle.
Mutta tässä vaiheessa pelastusoperaatio on jo myöhäistä ja voidaan vain koittaa minimoida vahinkoja nostamalla led nauhaa korkeammalle kuin kotelo. Sinänsä valuaineen meneminen elektroniikan päälle ei haittaa, sehän on siihen suunniteltu, joten tässä oli kyse enemmänkin osaamisylpeydestä ja visuaalisesta ilmeestä kuin muusta. No, virheistä oppii!
Annoin valuaineen kovettua tallissa 24 tuntia, mutta koska lämpötila oli noin kymmenisen astetta ei se vielä vuorokaudenkaan jälkeen tahtonut asettua. Nostin kotelon sitten lopulta lämpöpatterin päälle, missä annoin sen olla n. 12 tuntia ja se viimeisteli kovettumisen.
Valuaine vuoti hieman kotelon pohjaan ja muuallekin, mutta onneksi ainetta oli riittävästi tekemään ratkaisusta vesitiiviin ja yhtenäisen "palikan".
Kun aine oli kiinteytynyt, voitiin työ viimeistellä kannella ja ruuveilla.
Ja viimeinen silaus on kääriä johdin rullalle ja odottaa että asiakas noutaa tavaransa.
Yhteenveto ja loppusanat
Työssä tuli vastaan uutena asiana valuaineen kanssa läträys, mikä oli mielenkiintoista sinänsä. Valuaineen viskositeetti oli mielenkiintoinen ja ehdottomasti hyödynnän ainetta muissakin projekteissa, missä se vain on tarpeellinen.
Kuumaliimalla led-nauhan tiivistäminen sisältäpäin olisi ehdottomasti ollut vaivan arvoista. Nyt valonauhan pää näyttää hieman "tuusatulta", mutta tiedän että tämä on pieni virhe, joka voidaan tässä tapauksessa hyväksyä ja ennen kaikkea ottaa opiksi. Täydellisyyden tavoittelu on tuskastuttavaa ja mielestäni omiakin virheitä on pystyttävä tarkastelemaan analyyttisesti.
Kaiken kaikkiaan tähän meni työaikaa noin 5-6 tuntia, joista ehdottomasti suurin osa meni 3D-suunnittelussa ja kotelon printattuja malleja iteroidessa. Ilman 3D-tulostinta valukotelo olisi todennäköisimmin syntynyt toisiinsa liimatuista muovilevyn palasista ja siitä ei sitten tiedä minkä näköinen kotelo olisi ulkomuodoltaan ollut. Ehkä olisi voinut joutua viimeistelytyötä tekemään enemmänkin, joten tässäkin työssä 3D-printtaus helpotti asiaa aika paljon.
Kiitos jos jaksoit lukea ja jos tarvitset 3D-printtejä omiin projekteihisi, niin ota yhteyttä tulostuspalvelun sivun avulla!