Montage LOGreLight v2

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Présentation

Le présent document décrit la notice de fabrication complète de la "Vampire FLashlight" (LOGreLight) v2, qui est largement inspirée des essais décrits "sur cette page". Rappelons seulement que cette lampe fonctionne sur la base d'une LED haute luminosité, qui nécessite normalement une tension de 3V pour s'allumer, et que l'on fait fonctionner avec une pile AA de 1,5V usagée (dont la tension a chuté aux environs de 1,2V voire moins, donc qui n'est plus capable de faire fonctionner un appareil standard, et que l'on jetterait habituellement à la déchetterie). Cette pile peut encore faire fonctionner notre lampe pendant plusieurs heures !!

On trouvera dans cet article :

  • une liste des matériels nécessaires,
  • une notice de montage/câblage détaillée et illustrée,
  • en bonus, la version "transformer" : lampe de poche + chandelier
  • les fichiers STL utiles à la fabrication du boîtier,

Liste de matériels

Pour construire cette lampe, nous avons utilisé :

  • une LED blanche, diamètre 5mm, haute luminosité de 20000mcd, que l'on peut trouver pour quelques dizaines de cts dans tout bon magasin d'électronique (ou sur Internet si l'on est prêt à payer les frais de port).
  • un transistor NPN. J'ai utilisé un BC547c, mais bien d'autres modèles similaires devraient fonctionner de même.
  • un petit interrupteur poussoir (carré 6mm) classiquement utilisé sur les montages prototypes, comme celui-ci http://www.minineon.com/detail-interrupteurs_interrupteurs_micro_switch_50v_100ma_souder-2264-110.php
  • un tore de ferrite, diamètre ext. 12 à 14mm, diamètre int. 7mm, épaisseur 5mm (récupéré sur une vieille carte mère de PC). D'autres dimensions ou formes peuvent convenir, celui-ci présente l'intérêt de son diamètre comparable à celui d'une pile AA. Source possible sur ebay : http://www.ebay.fr/itm/391242088380
  • une attache parisienne,
  • du fil de cuivre émaillé, récupéré dans un vieux transformateur,
  • une dizaine de cm de fil électrique rigide isolé de petite section,
  • une pile AA usagée (qui n'en a pas dans une boîte, prête pour la déchetterie ?)
  • pour la version "bonus" en bas de page, un interrupteur à glissière a été utilisé, de ce modèle interruteur GH36 parce que disponible dans un tiroir voisin, mais le même fabricant propose divers modèles de dimensions compatibles et sensiblement moins chers.
  • enfin pour la version "éco", une résistance de valeur 470 à 1kOhm.

Outillage :

  • fer à souder,
  • pince à becs plats,
  • cutter,
  • pince coupante,
  • imprimante 3D pour la fabrication du boîtier
  • foret diamètre 1mm ou 1,5mm (et perceuse/visseuse)

A noter que dans la version précédente nous avions utilisé un morceau de ressort hélicoïdal pour le contact sur le pôle négatif de la pile. Mais il n'est pas facile de trouver un tel ressort et encore moins de le couper (acier très dur) Nous avons donc préféré, dans cette nouvelle version, fabriquer notre ressort en PLA par impression 3D. Il n'y a donc pas de ressort dans la liste de matériels ci-dessus, mais nous fournirons le modèle de ressort utilisé pour l'impression.

Notice détaillée

Vue schématique

Préparation du transformateur

  • Couper environ 70cm de fil de cuivre émaillé, le plier en 2 et l'enrouler dans le tore sur environ 10 à 15 tours.
  • Couper la boucle de fil cuivre émaillé, et gratter (cutter ou papier de verre) les 4 extrémités de fil pour supprimer l’émail isolant. On obtient alors 2 bobinages indépendants enroulés ensemble sur le tore.
  • Identifier à l'ohmmètre les extrémités de chaque bobinage, et associer (torsader ensemble) 2 extrémités de ces bobinages en faisant attention à ne pas faire boucler l’un des bobinages sur lui-même( !).
  • Plier et étamer les extrémités des 3 fils obtenus.

La double self formant transformateur est terminée.

Test de mise en place de l'interrupteur

Vous pouvez positionner maintenant l'interrupteur, selon les photos ci-dessous. Augmentez si besoin avec le cutter ou une petite lime les dimensions de l'emplacement. Vous pouvez laisser l'interrupteur en place, mais vous pouvez l'ôter pour l'instant et le remettre en place un peu plus tard si vous ne souhaitez pas être gêné pour les soudures des autres composants.


Mise en place du transistor et de la LED

  • Plier en boucle les 2 pattes extrêmes (Émetteur et Collecteur) du transistor (photos), et plier en L la patte centrale (Base).
  • Identifier dans le boîtier le placement des différents composants : interrupteur, diode, transistor…
  • Identifier l’anode et la cathode de la LED : La Cathode est du côté du méplat sur le boîtier transparent, mais aussi du côté de la patte la plus courte (si vous n’avez pas encore coupé l’autre ;-) , ou encore du côté de l’électrode la plus grosse visible dans le boîtier transparent de la LED.
  • Vous pouvez faire un montage « à blanc » du transistor et de la LED et couper les pattes de la LED à la bonne longueur. Vous pouvez aussi couper les pattes du transistor (ce que je n'avais pas encore fait sur la photo…)

Préparer les connexions pour la pile

version ressort métal

Comme dit en haut de cette page, il est possible d'utiliser un ressort hélicoïdal pour connecter la borne négative de la pile. Vous pouvez couper à la bonne longueur (environ 10mm) un ressort mécanique, ou récupérer un ressort dans un boîtier de pile d'un ancien appareil. Dans ce cas, vous souderez un fil d'environ 8cm de longueur à une extrémité de ce ressort, que vous pourrez fixer dans le fond du boîtier par un point de colle à chaud (pistolet à colle).

version ressort imprimé

Mais nous présentons ici une autre solution utilisant un ressort fait par impression 3D.

  • Préparer donc un fil d’environ 8cm de longueur, (si possible rigide), le passer dans le trou du ressort plastique,
  • y faire une petite boucle que vous étamerez.
  • Mettre en place le ressort en passant le fil dans la rainure longitudinale longeant le fond du boîtier. L’autre extrémité du fil doit venir à proximité de l’émetteur du transistor.
  • Bien serrer les pattes de l’attache parisienne à leur base, et les couper à environ 7mm de la base.
  • A l’aide d’un foret de 1mm ou 1,5mm, percer l’une des pattes de l’attache parisienne, et y souder un petit fil rigide (par exemple une patte de résistance, ou l’une des pattes du transistor ou de la LED coupées précédemment).

Mise en place du tore et soudure

  • Insérer le tore et son bobinage sur la LED, et remettre le tout en place avec le transistor dans son logement.
  • souder les éléments en relation avec les 3 pattes du transistor : LED, 2 fils solitaires du tore, et fil d'alimentation venant du ressort plastique.
  • souder le fil commun des bobinages sur la patte la plus proche de l'interrupteur

Attache parisienne, et mise en place de la pile

  • Insérer l’attache parisienne dans son logement, et la relier à la borne la plus proche de l’interrupteur (via le fil précédemment soudé).
  • Insérer la pile en commençant par la partie arrière contre le ressort puis la partie avant sur l’attache parisienne.
  • Actionner l’interrupteur pour vérifier le fonctionnement.
  • Si vous souhaitez donner un peu de robustesse à l'ensemble, il est conseillé d'insérer un peu de colle au pistolet, au moins entre la LED et le tore (permet de maintenir la LED en place), éventuellement aussi sur les principales connexions électriques (éviter d'éventuels courts-circuits).

Fermeture du boîtier et changement de pile

  • Nous venons d'insérer la pile dans le boîtier principal, le couvercle vient se clipser sur la pile elle-même, ce qui permet d'éviter tout besoin de liaison entre le boîtier et le couvercle, qui serait complexe à ajuster.
  • Pour changer la pile, retirer le couvercle : si boîtier et couvercle ont été correctement imprimés, la pile reste clipsée dans le couvercle, et il ne reste qu'à la faire glisser pour la retirer aisément.
  • insérer une nouvelle pile usagée dans le boîtier et reclipser le couvercle.

Bonus

L'interrupteur poussoir microswitch présente l'avantage d'être très peu encombrant, mais aussi de nécessiter un appui du doigt pour allumer la LED, ce qui est une source d'économie... mais n'est pas toujours très pratique.

J'ai donc modifié le design du boîtier en version allongée pour pouvoir accueillir un interrupteur à glissière bistable. Cet interrupteur est muni de part de d'autre d'une plaque métallique qui vient s'insérer dans une fente prévue dans la paroi du boîtier. Pour le reste, pas de changement dans le circuit bien entendu.

Mais puisque la lampe peut maintenant rester allumée sans action de l'utilisateur, profitons-en pour faire une version "bougeoir" :-)

  • J'imprime une petite soucoupe bougeoir, munie d'une encoche centrale correspondant à la forme du boîtier de la lampe.
  • Un peu de PLA de couleur "feu", imprimé en mode "vase" (voir les paramètres de Slic3r par exemple) permet d'obtenir une flamme qui vient se poser sur la LED... (éventuellement maintenue en place par quelques milligrammes de "patafix")

Et voilà de quoi illuminer discrètement la table de Noël !!


Ajout de la résistance

Puisque nous avons vu dans les simulations que la résistance peut apporter un abaissement significatif du courant consommé (Vampire_Flashlight#Consommation), donc de la durée de vie de la pile, voici une proposition pour insérer cette résistance dans le boîtier imprimé. Un petit casier est prévu à cet effet, entre transistor et attache parisienne, en face de l'interrupteur.

La résistance vient se brancher en série entre la sortie de la première self et la base du transistor. La 2e image ci-dessous fait apparaître l'ensemble des composants dans le boîtier, y compris le fil (en bleu) arrivant de la borne négative de la pile, et le câblage des deux selfs autour du tore.

Fichiers sources et upgrade

Les éléments à imprimer pour construire le boîtier...

Les modèles d'origine sont disponibles ici : http://www.thingiverse.com/thing:608693

Mais je suggère d'utiliser le modèle mis à jour en février 2017 disponible ici . Celui-ci est muni d'un ressort imprimé en filament flexible (Filaflex, Ninjaflex ou similaire), et remplace l'attache parisienne par un tour de fil autour d'un montant plastique. Donc on économise les 2 soudures des contacts de la batterie.

... --> Pour aller plus loin, je réfléchis à une solution qui permettrait de supprimer presque toutes les soudures... (?)