發射汽水瓶LED煙火

五月 17, 2015
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哇!五光十色的燈束發射,色彩斑斕地從天而落。
煙火始於中國古代,在黑夜中格外奪人眼目。煙火的成分近乎商業機密,代代相傳,不過大致的流程不外含:混合化學物質,置入發射裝置,點燃火焰,享受夜空盛宴。到目前為止都是如此,不過我們想知道有沒有可能用LED來打造一場空中煙火秀,肯定的答案在天際回響!

煙火有很多種形式,我們聚焦在發射到高空迸發的那種。要發射到高空的煙火包括幾種元素:發射至高空的動力來源、裝填火藥的容器、發射器和煙火的星點。星點是在天空發亮的光源,通常是多種化學物質混合而成。

幾經思考過後,我們決定拿
MAKEVol.5出現過的汽水瓶火箭當作發射器:利用水和空氣當火藥,2公升的汽水瓶裝火藥,用LED製作星點和火藥。通常四散空氣的火藥都是黑色的粉末,這也是爆炸的聲響來源,爆炸後才會有火花出現。既然我們不用黑色粉末了,就用重力和風力來當作發射的動力。

那爆炸呢?如果你發射過汽水瓶火箭,你應該知道他們發射時會有巨大的聲響。所以我們具備了製作煙火的成功要件:巨大的聲響、漂亮的煙花和出其不意的效果。

實驗多次後,我們成功製作了LED煙火 2013年在紐約的World Maker Faire上展示。它是空中版的LED投擲燈,利用3伏特的鈕扣電池、LED和塑膠袋當成降落傘,即使在室內發射也很有趣。

星點是LED煙火的基本要素,我們結合了乒乓球、塑膠高爾夫球、小型乳膠氣球和吸管,在空中產生各種綻放效果。不過要記得,升空的東西一定會落地,星點要輕一點,否則砸到人會很痛。加上降落傘,星點會從火箭上展開,然後緩緩降落,乒乓球和高爾夫球會很快展開降落,如果降落在柏油路或水泥地上,乒乓球還會發出有趣的聲響。

我結合了
MAKE》雜誌汽水瓶火箭專題中的發射體和Instructables網站上的發射器來發射火箭。要在晚上發射之前,我建議你先在白天發射看看,視野比較清楚,可以觀察火箭運作的情況和整個專題的過程。這也是多發射幾次的好藉口。總之,隨時提醒自己安全至上,雖然這些煙火填裝的是水而不是火藥,但還是有破壞力。我們試射的時候,為了安全(也是為了好玩)起見,都還是有戴安全帽。

希望你也可以從汽水瓶
LED煙火中獲得許多樂趣,我們根本無法自拔,還發想了一堆LED煙火設計,甚至考慮用Raspberry Pi製作控制器來發射煙火。歡迎到SolderingSunday.com看看,我們會經常更新。

材料

  • 塑膠汽水瓶,2公升(2
  • 乒乓球
  • 塑膠高爾夫球
  • 小型乳膠氣球
  • 大吸管,喝奶昔用的那種
  • 珍珠板或紙板,約1/4″
  • 紙膠帶
  • 束線帶,也就是所謂的紮帶
  • 橡皮圈
  • 汽水瓶火箭發射器,參考汽水瓶火箭
  • LED煙火(12),可以在solderingsunday.com購買現成的套件,也可以用下方的材料製作:
  • LED10毫米(12
  • 鈕扣電池,3V12
  • 塑膠袋,大約12″×12″12),用來製作LED的降落傘
  • 繩子,2’–3′12),總長度25’–30′

工具

  • 熱熔膠槍
  • 鑽孔機,1/4″鑽頭
  • 剪刀
  • 大型筆刀
  • 人工樹脂,乾燥時間5分鐘
  • 奇異筆跟尺



1.準備汽水瓶

  • 你需要22公升的汽水瓶:一個用來製作火箭瓶身,一個用來製作裝LED星點的鼻翼。
  • 除了形狀不太一樣以外,大部分的2公升裝汽水瓶結構都差不多。
  • 可以用竹子或泡棉當作支架支撐汽水瓶,這樣切割時就可以避免汽水瓶滾動了。
  • 清洗汽水瓶,把標籤撕掉。

2.切割鼻翼

  • 拿出其中一個汽水瓶,對齊瓶身的水平線,割除底部。
  • 如果想裝填多一點火藥,底部部分要留長一點。
  • 如果想要常見的那種尖尖的火箭形狀,可以用可口可樂2公升瓶。
  • 注意:鼻翼和火箭本體並不像一般的火箭那樣連接。我們希望這兩個部分分開,這樣火藥(星火)才能散發出來。

3.接上導火線(非必要)

  • 火箭裡面裝LED的話,就可以製造出火藥的效果。
  • 在另一個汽水瓶的底端鑽一個1/4″ 的孔洞,瓶子中間剛好有一個標記,就在那裡。
  • 用筆刀或銼刀磨平邊緣。
  • 利用長吸管(或連接2根吸管),小心把10mmLED針腳從瓶內穿過底部的洞孔。
  • 彎折LED針腳,暫時固定住針腳,之後方便在上面塗上樹脂固定。

4.黏接導火線和降落傘環

  • 把火箭瓶身擺好,可以擺在之前製作的竹架或支架上。
  • LED「導火線」上塗上5分鐘快乾樹脂,封住洞口、固定LED
  • 降落傘環是在火箭瓶身裝上降落傘的地方。可以用束線帶製作,然後用樹脂黏在火箭瓶身上(瓶底的地方)。
  • 小訣竅:5分鐘聽起來很久,不過也還好。可以一次製作全部的火箭,先裝上全部的LED,再全部一次塗上樹脂。可以留一點用剩的樹脂,這樣想知道樹脂乾了沒有,就可以摸剩下的樹脂檢查,而不用影響專題的樹脂。
  • LED外面套上吸管,讓燈源不要那麼亮。你可以用樹脂固定,也可以只是套上去。我們建議你黏貼2支吸管,這樣吸管的長度就可以到瓶口處,會比較容易發射。
  • 接上3V鈕扣電池並用膠帶固定。

5.切割和黏貼尾翼

  • 尾翼可以幫助發射體穩定飛行。沒有尾翼也沒關係,但是你會難以預測飛行的結果和方向。我們製作小角度的尾翼,讓火箭可以旋轉,而且更穩定。想想橄欖球的四分衛如何擲球就知道了,藉由他們,球可以增加旋轉,同時在空中穩定有力的向前。
  • 選用1/8″1/4″的厚紙板、珍珠板或隔熱板。
  • 割出41″x9″英吋的尾翼,每個尾端對齊,斜切45°。(我們的「Big Bertha」火箭尾翼稍大。你也可以嘗試不同的形狀和尺寸。
  • 有一個輕鬆標記尾翼位置的方法,就是拿一張長條狀的紙圍住瓶身(藉此得到瓶子的圓周),在重疊處劃記、攤平白紙,然後平均4等分並劃記。再把紙圍住瓶身,然後按照紙上的標記在瓶身劃記。
  • 小訣竅:對齊尾翼的老方法就是拿門的邊緣當尺,方便畫出直線。(只是要小心不要畫到牆上,不然你媽可能會氣炸。)
  • 用熱融膠固定尾翼。
  • 如果想要傾斜尾翼以增加旋轉,稍微轉一點角度再黏上劃記的線即可,一點點角度就會產生很大的效果了。

6.製作一些LED煙火

  • 用一條線綁住塑膠袋的4個角,連接LED/電池。
  • 現在來製作LED煙火,也為鼻翼和火箭本體加裝降落傘。
  • LED針腳夾住3V的鈕扣電池,LED會發亮。LED較短的針腳是負極(),較長的針腳是正極(+)。
  • 接著黏貼固定住,一顆電池可以讓一個LED持續發亮2週,所以不用擔心今晚煙火秀開始之前就電力就沒了。
  • 在每個塑膠袋尾端黏上6″–9″的線。我們是打洞再貼上「paper savers」圓形貼紙方便穿線,不過直接用膠帶固定也可以。然後將線的另一端固定在LED/電池上,摺疊並捲齊降落傘。重複這個步驟,製作多一點LED煙火。
  • 多做2個降落傘,之後要裝在鼻翼和火箭上(不要黏上LED)。

7.裝上降落傘

  • 拿橡皮筋當減震繩,防止降落傘展開時產生皺摺。
  • 在火箭瓶身的降落傘環穿過像皮筋,然後把降落傘固定在像皮筋上。
  • 至於鼻翼上的降落傘環,則是先在瓶口繫上一個線圈,將線往下放進瓶口,然後轉緊瓶蓋固定。在鼻翼中,用跟固定瓶身降落傘環的方法一樣,把線固定在降落傘環上。
  • 在鼻翼上黏上一小塊陶土可以增加重量。牛頓的慣性定律告訴我們,鼻翼質量增加,慣性就會比火箭本體大。也就是說,火箭本體容易受風阻和重力影響而改變軌道,不過鼻翼可以維持彈射軌道的路徑。此時火箭本體和鼻翼就會分離,火箭內的煙火就會掉出來。
  • 摺疊並捲齊降落傘。如果捲太緊,在空中的時候很難展開,如果捲太鬆,在鼻翼中就會散開,阻擋星點掉出來。可以輕拋火箭測試煙火有沒有捲好,輕拋的時候應該不會散開,也不會飄落才對。

8. 製作星點

  • 高空煙火的中心點稱為「星點」,呈現出我們在天空中所看到各種顏色與光芒。它們有各式各樣的化學物質、形狀跟尺寸。
  • 我們的星點是由LED煙火跟一般家用品打造而成。將LED放在乒乓球、塑膠高爾夫球、小型塑膠球或是吸管中,來擴散並強化不同的光效。
  • 把乒乓球割一半,然後裝入LED和電池。可以用筆刀輔助。
  • 如果是用高爾夫球,就比較費力,會用到鋸刀。
  • 塑膠球的話,只要扯破就可以裝入LED和電池。
  • 如果想要製造不同的效果,也可以使用會閃爍的LED或顏色變化的LED
  • 並不是所有的星點都需要裝上降落傘,沒有裝降落傘的星火會飛比較高,比較快降落。用常識想,飛上去的東西一定會降落,所以不要用危險物品製作星點,以免傷人。
  • 完成後將星點跟降落傘安置在鼻槽中,不要塞太滿。

9. 準備發射

  • 仔細把煙火裝在火箭裡面。如果你準備好「引信」了,就在它的針腳中間夾上鈕扣電池點亮它。
  • 擺好鼻翼,然後依照高爾夫球、乒乓球和LED煙火的順序裝進鼻翼。(也可以測試不同的順序,看看哪個效果最好)
  • 組裝好鼻翼和火箭本體,你應該可以搖晃火箭,看看星點在裡面的狀況,如果太鬆散,星點就不會迸發。鼻翼和火箭要剛好卡住,不會太緊或太鬆。如果你覺得不夠緊,那可能是剛剛好的程度。只要剛好卡住就可以了,記得這個在白天就要測試好了。測試再測試。
  • 腳踏車打氣筒可以拿來發射火箭。我們想要發射很多火箭,所以用12伏特的攜帶式打氣筒。

10.多方練習

  • 在白天測試就不用摸黑東拉西扯了。可以測試不同的壓力、發射角度和承載量。我們製作的火箭,在70-75磅的壓力時表現最好。
  • 注意:注意安全。讓火箭升空的力量也可能會讓火箭爆炸,發射時,保持15-20英尺的距離。通常2公升的汽水瓶可以承受120磅的壓力,不過這是最好的狀況,還是要小心意外發生。
  • 汽水瓶壓力太高的話(例如90磅以上),火箭會急速升空,卡住鼻翼,這樣就不是煙火而是導彈了。不要問我們怎麼知道
  • 鼻翼載重增加的話,可能會急速墜落,重擊汽車的話就會產生巨響。也不要問我們怎麼知道……總之,這會製造很大的聲響。

11.發射煙火!

  • 現在萬事俱備!事先多準備幾個火箭,發射時才不用手忙腳亂。
  • 發射器上可以用幾個LED妝點。黑暗中比較好發射,也比較酷炫。
  • 就像一般的煙火秀一樣,最好讓觀眾後退一些。離火箭太近的話,很難觀賞到煙火的全景。
  • 在點燃煙火的時候,也可以適時轉換一下角色當個觀眾,好好享受眼前的美景。掌聲加尖叫,開始這場LED煙火秀吧!


Paul Gentile
保羅‧真泰爾是「嗜好團隊」(The Hobby Guy)的一員,一輩子都在製造,從模型火車到多軸飛行器。在2013年,他和製作同好李‧賽吉爾(Lee Siegel)與珍‧康索帝(Jean Consorti)一起成立「焊接星期天」(Soldering Sunday),目地就是幫助各年齡層、不同經驗值的Makers發掘靈感、彼此連結,然後創造他們的熱情所在,現在就到solderingsunday.com,一起探索、連結和創造吧!

(譯:劉盈孜、張婉秦)
原文

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