ASTRO flashlight 2015

Novembre 2015

 

Materiale: alluminio Anticorodal 6082 + AISI304
Led: 5 mm RED
Batteria: CR123A
Circuito: Direct drive con resistenza
Livelli: 1 solo regolabile

Questa torcia è l'evoluzione di una precedente esperienza.

La forma è studiata per essere il più compatta possibile e per ospitare un cordino che permette di tenerla appesa al collo. Il pulsante posteriore risulta così molto comodo e accessibile perchè è facilissimo da trovare al buio, basta infatti seguire col dito il cordino fino ad arrivare alla torcia. La torcia è attiva solo se il pulsante è premuto, in modo da minimizzare il tempo in cui la luce è accesa e non dare fastidio alle persone circostanti. La quantità di luce è regolabile, ma solo a torcia smontata, c'è infatti un trimmer accessibile tramite cacciavite sotto il contatto positivo della batteria.
La batteria è una CR123A. Essendo agli ioni di litio può operare anche a temperature molto sotto gli zero gradi, condizione non difficile da trovare durante sedute osservative invernali. Data la modestissima corrente assorbita dai led e la notevole capacità della batteria, unito al fatto che la torcia viene accesa a spot e che la batteria ha una "shelf life" di 15 anni, si può dire che la batteria dura per sempre. L'obbiettivo è infatti avere il massimo della semplicità e dell'affidabilità, in modo che l'astrofilo abbia la garanzia che premendo il pulsante la luce esce, anche in condizioni estreme, dopo anni di inutilizzo e senza curarsi di dover cambiare le pile.

La torcia è realizzata in alluminio Anticorodal 6082 e acciaio inox AISI304 ed è a tenuta stagna grazie a una serie di guarnizione o-ring. Data la sua forma ha richiesto l'uso sia del tornio che della fresa per la sua costruzione, ed è infatti la prima torcia in cui ho usato la fresatrice SX3 recentemente acquisita. Per il pezzo inferiore in particolare ho usato sia la tavola girevole in fresa, che il mandrino a 4 griffe sul tornio.

Il circuito di alimentazione è costituito da resistenze disposte in serie/parallelo. Questo fa sì che la variazione di luminosità che si ottiene regolando il trimmer segua una curva esponenziale, e si riesca quindi ad impostare anche una luminosità bassissima. Il pulsante inferiore è un comune "tactile switch".

Le parti in alluminio sono trattate con un'anodizzazione colorata di grigio. Prima dell'anodizzazione ho eseguito una micropallinatura, una particolare sabbiatura con microsfere di ceramica, per rendere la superficie satinata. La faccia frontale è stata lucidata dopo aver tornito i led a filo del pezzo.

Sono molto contento del risultato e ritengo che questa sia una delle torce più sofisticate e studiate in termini di funzionalità, design e realizzazione. L'unico difetto che ho riscontrato dopo un paio di collaudi sul campo è il peso. La torcia infatti pur essendo molto compatta pesa ben 90 grammi, che al collo dopo un po' si fanno sentire!

Corpo in HDPE

Gennaio 2015

L'idea di stampare polieteilene mi è venuta guardando questo video .
Ho immediatamente provato a costruire un rozzo stampo con due ritagli di ghisa accoppiati e forati con una punta da trapano. Ho dovuto fare diverse prove prima di capire che le numerose bolle che mi venivano dentro il pezzo stampato non erano dovute all'aria che si intrappolava nel processo di fusione, ma erano vuoti dovuti all'enorme ritiro del materiale durante il raffreddamento.

Capìta questa cosa ho acquisito la confindenza per costruirmi uno stampo per il corpo della mia torcia. A conti fatti questo stampo è con ogni probabilità la cosa più complicata che abbia costruito al tornio. Dopo aver squadrato con il mandrino a 4 griffe indipendenti le due metà, le ho accoppiate, spinate e lavorate internamente. La difficoltà sta nel fatto che la lavorazione è eseguita assolutamente "alla cieca" dentro il profondissimo foro centrale e con un bareno extra-lungo che ho dovuto costruire appositamente. Dopo la tornitura ho lucidato a specchio l'interno dello stampo con una tela molto fine. Il risultato è stato ottimo ed è una cosa di cui vado molto orgoglioso.

Dopo i primi esperimenti con lo stampo utilizzato con dei morsetti, ho deciso di costruire una pressa in legno con un martinetto idrauico per raggiungere pressioni di stampo più elevate.

L'operazione di stampaggio comincia con il riscaldamento dello stampo tramite cannello a gas. La temperatura ottimale è 180°. Il polietilene ricavato principalmente da tubi o bottiglie di detersivi ritagliate viene inserito nell'estremità superiore. Quando lo stampo è pieno, viene inserito un pistone e compresso il tutto finchè non si vede materiale uscire dalle fessure. Il raffreddamento avviene mantenendo la pressione costante. L'intero processo dura circa 30 minuti.

Il grezzo così ottenuto viene sbavato, preso al tornio in un'apposita pinza e lavorato internamente con una punta da trapano per finire la sede del piston-switch.

Il materiale utilizzato è il polietilene ad alta densità (HDPE), è molto comune nelle bottiglie di shampoo, sapone, detersivo o nelle taniche, vasi, tubi per irrigazione o giocattoli. Si identifica dal numero "2" circondato da tre freccie disposte a triangolo. Nella sua forma naturale è bianco a temperatura ambiente e perfettamente trasparente ad alte temperature, ma di solito si trova colorato. E' un materiale termoplastico, sopra i 140 - 160° si "rammollisce" a tal punto che assume una  consistenza simile a una pasta appiccicosa e può essere quindi modellato a piacere. A queste temperature non emette nessun tipo di fumo o odore, quindi il processo è poco pericoloso da fare in casa. Può essere ri-fuso e riciclato infinite volte. Da solido è una plastica dura e molto tenace (sopporta molto bene gli urti), si lavora facilmente e con buone finiture se si usano utensili molto affilati. E' particolarmente stabile chimicamente, compatibile con gli alimenti e non si lascia attaccare da olio, benzina o solventi vari.

Corpo in legno

Agosto 2014

L'idea di costruire un corpo in legno per la mia ultima trocia "mini AA corpo intercambiabile" è venuta immediatamente.

Il mio primo esperimento l'ho fatto con un pezzo di legno di rovere che mi ha dato un amico, ricavato dallo smantellamento di un vecchio carretto che ha più di 100 anni. Purtroppo non è andato a buon fine perchè al momento di ricavare la filettatura interna M22x1,5 le fibre del legno si strappavano invece che tagliarsi.

Il secondo esperimento l'ho fatto con un legno molto più compatto e pesante, ricavato ritagliando un tagliere IKEA. Il risultato è stato molto incoraggiante, la lavorazione molto più facile e precisa (purtroppo non ho fatto neanche una foto). Probabilmente il legno era molto impregnato di collanti che lo rendevano più simile a una plastica che a un legno naturale. Portando in giro la torcia mi sono accorto di un grave difetto: un oggetto in legno cambia di dimensioni a seconda dell'umidità dell'aria. In particolare un giorno ho fatto una gita in montagna con un clima molto secco. Il corpo della torcia restringendosi ha chiuso il contatto della batteria accendendo il LED. Me ne sono accorto solo dopo un po' perchè la torcia era diventata calda stando accesa in tasca. Dopo essermi accorto di questo curioso fenomeno ho fatto delle misure scoprendo che tra clima secco e clima umido, il corpo della torcia lungo poco meno di 80mm, cambia di lunghezza di quasi 2 mm!

Il terzo tentativo è mirato a risolvere questo problema. Si tratta di un'anima filettata in alluminio al cui esterno è incollato il legno. E' una soluzione un pochino più complicata, ma oltre a garantire una stabilità dimensionale offre notevoli vantaggi in termini di robustezza. Il filetto infatti è ricavato nell'alluminio, il forellino posteriore a cui si possono attaccare le chiavi è fatto nell'alluminio e non nel legno, e anche sedendosi sopra non si rischia di sfondare l'altrimenti fragile corpo in legno (cosa che è successa al secondo tentativo IKEA).
Dopo aver lavorato l'anima in alluminio, ho forato e alesato il legno grezzo, quindi l'ho incollato all'anima tramite adesivo epossidico. Successivamente ho preso il pezzo tra le punte e lavorato l'esterno. Dopo la lavorazione ho carteggiato grossolanamente, quindi dato tre mani di colla cianacrilica con il pennellino e carteggiato finemente la colla. Il risultato è una superficie lucida e molto dura, nonchè perfettamente resistente all'acqua.

Mini AA - corpo intercambiabile

Maggio 2014

Materiale: alluminio Anticorodal 6082 + vari
Led: CREE XPG2
Batteria: AA
Circuito: boost basato su PAM2803 750 mA
Livelli: 1 solo, circa 160 lm.


Partendo dalla precedente esperienza della torcia "mini AA" ho cercato in questa di correggere i difetti di cui mi ero accorto e in particolare il fatto che servissero due mani per accenderla. Ho quindi introdotto un doppio sistema di accensione: permanente girando la testa, e temporaneo premendo il pulsante posteriore. Inoltre ho voluto sperimentare un nuovo concetto, quello di "cover" o "skin", ovvero il corpo della torcia è sostituibile e può essere costruito con materiali e finiture diverse.

La testa è in Anticorodal 6082, non è anodizzata ma non è detto che in futuro non la anodizzerò colore nero. L'ottica è una parabola LEDIL REGINA 5° che, accoppiata con il led Cree XPG2, offre secondo me un ottimo compromesso tra fascio concentrato e luce diffusa ottimo per l'uso generico a cui è destinata questa torcia. A protezione della parabola c'è una finestra di vetro tenuta da un seeger e un oring. Il seeger crea un'ombra caratteristica sui bordi del fascio di luce che mi piace molto.

Il circuito di alimentazione ormai è lo stesso che uso in tutte le torce AA perchè è compatto ed estremamente affidabile. Tiene la luminosità del led costante finchè riesce, poi quando la batteria è scarica diminuisce pian piano la corrente in modo che il led non si spenga mai ma cali soltanto di luminosità. Anche con una batteria tanto scarica che sarebbe da buttare riesce a tirare fuori una luce ancora utilizzabile al buio. E' anche dotato di protezione termica ma essendo dissipato bene dal corpo in alluminio non c'è pericolo di surriscaldamento.

Il collegamento elettrico è estremamente semplice e diretto, la batteria è alloggiata in un tubo che porta il negativo  direttamente sul PCB del circuito di alimentazione. Il concetto è simile a quello del "piston switch" presente in qualche torcia commerciale. La corrente non passa attraverso filettature che si possono ossidare o sporcare. Questo è un grosso vantaggio dal punto di vista dell'affidabilità, ed è stato un problema nella mia realizzazione precedente. Il tubo è isolato dalla testa grazie a due o-ring che fungono da distanziali e allo stesso tempo garantiscono la tenuta stagna. Questo meccanismo si è rivelato davvero vincente perchè garantisce le due modalità di accensione ma allo stesso tempo è talmente semplice da essere molto affidabile. Ho provato addirittura a sotterrare la torcia nella sabbia senza avere alcun problema. Infilando volontariamente della sabbia nei pressi del pulsante di accensione si riesce a bloccarlo in posizione accesa, ma basta premere un paio di volte perchè la sabbia esca e torni tutto a funzionare bene.

Anche la molla che fa da contatto per la batteria e da ritorno per il pulsante è costruita da me avvolgendola sul tornio. Ho provato vari materiali e spessori filo prima di trovare la giusta rigidezza per il pulsante.

Il corpo della torcia unisce la testa e il pistone, ma non prende parte al percorso elettrico. Per questo motivo può essere costruito con qualsiasi materiale anche isolante e con qualsiasi forma. Nel disegno attuale il corpo ha un anello nei pressi del pulsante di accensione per consentire un comodissimo "cigar grip" che permette di accendere la torcia temporaneamente con una sola mano.

In questi mesi ho raccolto delle idee su possibili varianti di corpo che mi piacerebbe provare a costruire.

- Alluminio anodizzato
- Alluminio con asole che lasciano vedere il pistone
- Alluninio con fondello magnetico (sacrificando il pulsante posteriore)
- Plastica tornita
- HDPE da grezzo stampato riciclando bottiglie
- Metacrilato trasparente
- Legno
- Alluminio con gommatura (SUGRU)
- HDPE stampato con stampante 3D
- corno o alabastro
- stile "cemento" stampando tassello chimico
- stile "carbonio" con compositi tipo G20
- ...

Sono molto contento di questa torcia. La sto usando attaccata al portachiavi da un anno e devo dire che si è dimostrata molto affidabile, ed è bello poter cambiare cover ogni tanto. Inolte mi piace costruire nuovi corpi per sperimentare  materiali o nuove tecnologie, senza lanciarmi in un progetto di una intera tocia (per me il tempo per fare questi lavori è molto limitato).

mini AA

Settembre 2013

Materiale: alluminio Anticorodal 6082
Led: CREE XP-E
Batteria: AA
Circuito: boost basato su PAM2803 750 mA
Livelli: 1 solo, circa 160 lm.


Quando ho disegnato questa torcia mi sono dato come obbiettivo di realizzare la piu piccola torcia AA possibile. Il risultato è decisamente raggiunto, ridurre le dimensioni più di così senza penalizzare è veramente difficile. La torcia è realizzata in anticorodal 6082, non è anodizzata perchè ritengo che le si addica la finitura "naturale" dell'alluminio. Un domani mi piacerebbe replicarla in titanio. Ho fatto varie prove per segliere la combinazione led/ottica adatta perhè volevo un fascio piuttosto collimato in modo da poter illuminare in profondità nonostante le compatte dimensioni. Alla fine la scelta è ricaduta su un'ottica TIR della Carclo e un led CREE XP-E che offrono un fascio molto collimato ma con un pochino di luce diffusa intorno e una tinta di bianco molto naturale. La torcia è water-proof grazie agli o-ring e al fatto che la lente TIR è incollata alla ghiera e non c'è una finestra di vetro a protezione della lente. L'accensione avviene ruotando la ghiera posteriore.

Sono molto soddisfatto del risultato tecnico e credo che fin ora questa sia la torcia più bella che abbia fatto. Il progetto è molto studiato e ho costruito parecchie attrezzature per lavorare i pezzi al tornio e controllere le tolleranze delle filettature, minimizzando gli errori e le ri-lavorazioni. Il design mi piace molto, lo trovo semplice, pulito e leggero, non c'è un grammo di alluminio "inutile": gli spessori sono tutti ridotti al minimo.

Purtroppo però, usandola come porta-chiavi per qualche mese, mi sono reso conto di due difetti che non riesco ad ignorare. Il primo riguarda l'affidabilità: il contatto negativo della batteria deve passare attraverso ben 5 interfacce elettriche di cui due filettature, percui in più di un'occasione mi è capitato di dover picchiettare la torcia su una superficie dura per farla accendere perchè non faceva contatto bene. Il secondo difetto riguarda l'ergonomia: è molto scomodo accenderla con una mano sola e non è dotata di una funzione "pulsante" per accenderla momentaneamente.

DISEGNI COTRUTTIVI IN PDF