發光的腳踏車

十月 23, 2014
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文/Sola Lu
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使用冷光線EL wire讓你的腳踏車在黑夜中也能被看見。

腳踏車的車燈與反光條是夜晚騎乘最常見的配備,但為何不使你的腳踏車車架更加閃亮呢?大約三年前,Vancouver Hack Space的會員Luke Closs決定安裝冷光發光條(electroluminescent, EL)在他的腳踏車上,大部分原因是認為它將會看起來很酷,也益於增加腳踏車在黑夜中的能見度。

做出一些原型套件後,Luke決定想要在城市中看到上百台發光的腳踏車。在裝配套件的同時,發現它是相當適合當作焊接的入門教學。只要Luke組裝套件,就會拍照並編輯成使用手冊。這些準備好的教材能幫助我們快速塑造一個「發光的夜晚」,讓一群人一起來改造它們的腳踏車,最後賣出了超過100組套件。

回想當時,焊接你自己的電壓轉換器(inverter)到你的冷光線上是唯一讓它發光的方法。現在有許多隨插即用的選項,像是我們將使用的冷光線3V驅動器。若使用分線器1入4出(台灣不易購買現成的分線器,通常必須自己焊接),可以讓你在相同的驅動器下,點亮四條冷光線。即使它需要花一些時間與努力去焊接自己的冷光線,但是可以了解如何去焊接冷光線到驅動器仍然是相當有寶貴的技能。若是冷光線壞了,也了解如何去修理它,學習總是件好事(It’s always good to “open up the box.”)。

只要有冷光驅動器跟冷光發光條,可以幾分鐘內就可以在你的腳踏車上纏上發光的冷光線,但是若是想要將它纏繞在手把、前叉、腳踏車拖車或者任何腳踏車折疊的地方那怎麼辦?冷光線不建議去折彎它,所以我們將教你們如何將剪斷冷光線接合到普通的導線上,如此,在你的設計中,它將能巧妙地被折彎。

鼓勵你去製作自己的發光腳踏車並且告訴你的朋友也去做一臺。你將會得到許多有趣的回饋,並且使大家感到驕傲有成就感。

什麼是冷光線(EL Wire)

電致發光電線(Electroluminescent wire)包含一條塗有一層磷光劑(phosphor,一種發光物質類似在黑暗中會發螢光的玩具一樣)的銅線,當給予交流電穿過外圍的包覆的電線(aka “angel-hair” wires)時,此螢光塗層就會發亮。

電池與驅動器的小提示

這個專題是使用現成的驅動器,但是當你處理較大的專題時,你將會要使用較大功率的冷光線驅動器。根據你的技術層次與需求,你有許多種電池的選擇。冷光線驅動器可接受912伏特,但是若有最大的12伏特時,你的冷光線將會更加明亮。

  • 鹼性電池提供1.5伏特電壓,所以8顆鹼性電池就可以達到12伏特。IKEA3號電池很便宜很強勁,點亮的時間可以撐蠻久的。
  • 充電式鎳氫電池(NiMH)可以提供1.21.3伏特電壓,它們可以驅動但是沒這麼亮,或者需要101.2伏特電池來驅動。
  • 充電式鹼性電池(例如Pure Energy的牌子)提供1.5伏特,它是比鎳氫電池還亮,而且沒有重金屬的問題。
  • 12伏特的鉛蓄電池(Lead-acid)相當重,但是它容量相當大,並且也可以充電。
  • 直升機使用的鋰聚合物電池(LiPo R/C)是相當輕,但較貴。拿一顆14.4伏特的鋰聚合物電池,再使用電壓調節模組(Voltage regulator)去降低電壓到12伏特即可。

工具

  • 剝線鉗
  • 烙鐵
  • 焊錫
  • 熱風槍第
  • 三隻手焊接幫手(選用)
材料

  • EL冷光發光條3mIC shopping購買)
  • EL冷光發光驅動器3VIC shopping購買)
  • 3號電池AA*2
  • 透明膠帶或者束線帶
  • 接合冷光發光條
  • 銅箔膠帶
  • 熱縮套管1mm 3mm
  • 電線(多芯或雙芯)
  • 接著劑
  • 2隻針腳的連接器,公母(Connector選用)
  • 14出分線器或自行焊接分線器(splitter選用)

第一步:設計發光的腳踏車

  • 決定想要放至冷光發光條的位置,腳踏車框架、前叉、手把等等。
  • 計算適用於你車子的設計尺寸,並且開始設計,冷光線材料包有3公尺給你剪裁運用。不負責任小提示:整齊的直線與平滑的曲線看起來不錯。
  • 放冷光線在車架管子的上下兩側(或者前後兩側)將會比左右來的好。如此擺放才能讓兩側都看的見,使你的腳踏車更亮眼。
  • 不要放冷光線在可以折疊的地方(摺疊車要打開或收合的時候),這樣它將容易損毀。將原本要折彎的冷光線段使用第二步與第三步描述的方法來連接每段冷光線線段。
  • 決定你要安裝電池盒的地方,根據你的設計,可能找到一個較容易使用分線器的地方,然後連接不同線段的冷光線到不同方向。

第二步:準備接合你的冷光發光條(選用)

假如你的設計橫跨腳踏車任何彎曲的部件,你將需要拼接你的冷光線普通的導線上,橫跨這些彎曲的部件。
從驅動器上剪斷一段冷光線,使用剝線鉗或刀子剝去塑膠外殼(vinyl)至少2公分或大約一個拇指寬度。不要剪斷中間的芯線,若是你不小心剪斷,沒關係再來一次。
將一小段直徑3mm的熱縮套管滑進冷縮管上,這很簡單,但不要忘記這個步驟很重要。
在你的冷光線上端使用銅箔膠帶纏繞起來。
將外層的細細的導線(angel-hair wires)跟中間的芯線分離,並且將它往後拉並纏繞在銅箔膠帶上。請小心,它們是非常脆弱!(假如你又不小心弄斷它們了,請你從頭再來一次。)
將細細的導線(angel-hair wires)焊接到銅箔膠帶上,假如你有焊接小幫手(third hand),它將可以使焊接過程更加順利,若沒有焊接小工具,就借朋友的手來使用一下吧。
在冷光線的另一端切口處,重覆此步驟操作。

第三步:將冷光發光條焊至普通的導線上

  • 剪下足夠長度的兩條絕緣電線(擺在想要去越過的區域)去橋接腳踏車上可以靈活活動的關節處。你必須將一條電線依附在銅箔膠帶之間的接觸面上,另一條電線則接在中間的芯線上。量測導線的適當長度,再剪斷它們,這樣會幫助導線間連結綑綁的時候比較美觀。
  • 套一段直徑1mm的熱縮套管到較短的導線之中(這條導線是要跟中間的芯線連接)。
  • 首先使用烙鐵的尖端來加熱芯線,然後將焊錫接觸到芯線上(不是接觸烙鐵),讓焊錫融化覆蓋在芯線上(此方法叫做Pre-tin)。接下來再把較短的導線焊接到芯線上。
  • 提示:什麼是Pre-tinning?這代表先加熱焊接物,如導線或其他金屬物體,然後使焊錫在其表面融化,就如同鍍膜。在鎔融焊接之前,Pre-tinning的導線將有利於較強健的接合。
  • 滑動熱縮套管往焊接處將之覆蓋,在適當位置用加熱收縮,保護連接處。你可以使用打火機或烙鐵或熱風槍。
  • 焊接較長的導線到銅箔膠帶上,因此它會跟細細的導線(Angel-hairs)相通。
  • 在冷光發光條的另一端切口處重複此步驟處理,即可完成每段的聯接。

第四步:點亮測試

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  • 每段焊好的冷光發光條,請串聯驅動器打開電源,測試是否可以順利點亮(是否焊接成功)。
  • 測試完你的焊接使否成功後,把驅動器電源關掉。把較大的熱縮套管(3 mm)滑動覆住焊接處,放置適當位置加熱收縮它。

第五步:自製分接線(選用)

  • 假如你要使你的冷光發光條是可拆卸式的,可以依照相同的步驟把冷光發光條焊接至兩根針腳(2-Pin)的公母快拆接頭上,在此使用兩根針腳的快拆接頭(JST 2.5 SM-2 Pin)。而國內較難買到分線器,大多都是自己焊接。
  • 在國外,可以購買Adafruit的一入四出分線器,而筆者這篇則自行焊接一入三出的分線器。

第六步:固定冷光發光條在腳踏車上

  • 根據你的設計把冷光發光條放置指定的位置,可以使用束線帶來加以固定,假如願意你也可以使用三秒膠,只是之後很難取下。

第七步:夜晚騎出去並告訴你的好友們

  • 接下來把冷光發光條的快拆公母接頭接上,並接上3V驅動器的母快拆接頭,開啟開關讓它發亮。
  • 這次購買的3V驅動器有三種模式,連續發光、閃爍(間隔約1秒)、快速閃爍(間隔約1/4秒),開始享受夜晚騎乘河濱公園吧!

實作心得:

  • 使用剝線鉗將冷光發光條外殼塑膠取下的時候,容易把其中兩根細導線弄斷(Angle-Wire),請慢慢嘗試力道,不然發光條很快就被剝完。
  • 焊接中間的芯線時,它的外層塗有一層磷光劑,必須先用焊槍融解(會產生些許臭味)或者輕輕用刀片刮除後,才能順利地焊接起來。
  • 記得使用Pre-Tin的方法來焊接芯線,不然焊錫是較難附著在芯線上,Pre-Tin後芯線於焊接後也會比較牢固。
  • 分線器在國內比較難買到,可以去電子材料行購買2P快拆接頭的現成的導線自行焊接即可。
  • 由於冷光發光條內部是走交流電,所以焊接導線或分線器的時候不必分辨正負極,只需將兩條導線確實分開焊接即可,此專題相當適合焊接新手入門。
  • 焊接的時候,注意套入導線的熱縮套管要遠離烙鐵,不然容易不小心接觸加熱收縮後,造成熱縮套管無法移動到焊接處。
  • 固定冷光發光條在腳踏車上時,可以先利用透明膠帶先固定好冷光線位置,再使用束線帶來確實固定可以節省不少束線帶使用量。
  • 最尾端的冷光發光條的保護,筆者是使用兩小段的3mm熱縮套管,首先套入第一個熱縮套管加熱,多餘的熱縮套管反摺後再套入第二段熱縮套管加熱固定。
  • 採購時,筆者發現CP值最高是在iC Shopping賣的3公尺冷光發光條,若想買更長的冷光發光條,電子材料行通常有一整捆的可以剪裁,臺北光華筆者發現價格每公尺幾乎快貴上快兩倍。
  • 冷光發光條的驅動器種類相當多,購買的時候可依照可驅動線段總長度跟功能來選擇,有一種驅動器可以跟隨音樂讓發光條閃爍,播放音樂的同時,就可以欣賞同步的燈光效果。
  • 進階控制冷光發光條可以參考這一篇(http://a-luroom.blogspot.tw/2011/07/avr-el-wire.html)。
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