LED -kemisk strukturskulptur: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Opret en model af en kemisk struktur ved hjælp af LED'er! Krydder dem med 7-segment displays, og du får en fantastisk skulptur!

Grundlæggende sammensætter du LED'er og 7-segment displays på en sådan måde, at de modellerer et kemisk molekyle. Hver komponent repræsenterer et atom, og alt er formet sådan, at det ligner den faktiske geometri af molekylet. De laver fremragende gaver, fordi de kan være meget personlige. Du kan vælge et molekyle, der skarpt beskriver modtageren af gaven, hvilket gør den mere speciel.

Trin 1: Find dit molekyle

Et godt molekyle skal være ret komplekst og danner indviklede strukturer. Virkelig komplekse organiske molekyler fungerer bedst. Wikipedia er et godt sted at finde molekyler, fordi de har billeder af den faktiske struktur af molekylet samt en kort beskrivelse af dets egenskaber. Hvis du giver dette som en gave, skal du vælge et molekyle, der bedst beskriver modtageren. For eksempel var det første molekyle, jeg lavede, acetylcholin, som jeg gav til min ven Coline. Den anden, jeg gjorde, var phenethylamin, et stof kaldet "kærlighedskemikaliet". Her er nogle andre foreslåede molekyler1) serotonin - antidepressiv2) tryptophan - gør dig søvnig3) dopamin - "belønninger" og fornøjelsesneurotransmitter For denne instruktive konstruktion konstruerer vi østradiolvariant af østrogen, det kvindelige hormon

Trin 2: Køb dine dele

Din deleliste ville afhænge af det molekyle, du har valgt. Hvad du vil gøre er at udpege en komponent for hvert atom i dit molekyle. For det meste af delen, da du sandsynligvis vil lave et organisk molekyle, vil carbonatomer definere strukturen. Brug en LED til at repræsentere kulstofatomer. Personligt har jeg en tendens til at forbinde kulstof med farven grøn, så jeg brugte grønne lysdioder. Køb lige så mange grønne lysdioder, som der er kulstofatomer i dit molekyle For de andre elementer, der er til stede i dit molekyle, kan du bruge en anden farvet LED, men jeg finder det bedre at bruge et 7-segment display med element symbolet skrevet på det (mere om dette senere). Atomer som ilt og nitrogen er ganske pænt repræsenteret af 7-segment displayer. Bemærk også, at hydrogenatomer ikke udtrykkeligt er repræsenteret i skulpturen. Hvorfor? Praktisk. Et typisk organisk molekyle kan indeholde op til 30 hydrogenatomer, og det er for meget. Jeg finder det bedst kun at inkludere brint på de "særlige grupper" som OH (hydroxid) og NH2/NH3 (amin). Jeg har en tendens til at forbinde brint med farven hvid, så jeg brugte hvide lysdioder (som er lidt dyre). Så til østradiolprojektet skal vi bruge 18 grønne lysdioder (til de 18 kulstofatomer) 2 fælles anode (ELS402) syvsegmentdisplays (for de 2 iltatomer) 2 små hvide lysdioder (for de 2 hydrogener i hydroxid (OH) -gruppen) Du skal også bruge et batteriklemme, 1 kOhm modstand, lodningstråd og jern. Du vil måske også købe et kabinet, hvis du giver dette i gave.

Trin 3: Start med at bygge dit molekyle: kulstofstamme

Her er den teknik, jeg plejede at forbinde LED'er med til at danne en benzenring (den sekskantede del). Du kan bruge den samme teknik til at oprette kæder af lysdioder i alle former. Tag to lysdioder og sæt dem sammen som vist på det første billede. Du kan få lysdioderne til at danne uanset vinkler, men da dette ville være en del af benzenringen, vinkles de ved 120 grader. At klemme deres ben sammen på denne måde fastgør dem på plads, så det bliver let at lodde dem. Bemærk: Sørg for at lodde sammen ben af samme længde. Hvad jeg mener er at lodde dem på en sådan måde, at de er parallelle. Til konventionen satte jeg det længere (positive) ben ovenpå. Pas også på ikke at lade lodderne røre ved effektivt at afkorte dem. Tjek om det virker ved at anvende spænding over benene. Alle komponenterne skal lyse. Fortsæt processen, indtil du får den ønskede struktur, og stop så ofte for at se, om den stadig lyser. Dernæst vil jeg vise, hvordan du placerer 7-segment displayet samt deler den teknik, jeg brugte på de "vanskelige" dele.

Trin 4: Start med at bygge dit molekyle: 7-segmentelement

Dette trin er vanskeligt, fordi du er nødt til at forstå, hvordan 7-segment displays fungerer. På et fælles anode 7-segment display har du 8 pins, der svarer til de 8 "lys" (7 segmenter + 1 decimal) og 2 supply pins (de er redundante. Se et andet billede for en illustration. Så hvis du skulle skrive bogstavet O, grundede du alt andet end den ene nål, der svarer til det midterste segment. Hvis du skulle skrive bogstavet F, grundede du alle stifterne undtagen bunden og de to højre sidesegmenter. Her er den teknik, jeg brugte til at forbinde 7-segmentskærmene (se det første billede) 1) Bøj forsyningstappene flad indad. 2) Sæt en ledning (måske en modstand eller LED -ben) gennem de bøjede stifter og loddet på plads. (fjerde billede) 3) Klip stifterne af, som du ikke vil jordforbinde (den, der svarer til det segment, du ikke vil tænde op) 4) Bøj de resterende stifter sammen mod midten. 5) Læg endnu en ledning oven på de resterende stifter denne gang. Lodde på plads. (fjerde billede) Du ender med et 7-segment display med to ledninger, der stikker ud af det. Tilslut dette til dit molekyle, som du ville gøre med en LED. Vær forsigtig med polariteten!

Trin 5: Start med at bygge dit molekyle: tredje dimension

De fleste kemiske strukturer er ikke plane. Nogle molekyler har atomer, der stikker ud i forskellige retninger. For at tilføje en LED, der stikker ud, finder jeg det bedst at bøje LED'ens ben som vist på det første billede. Sæt LED'en på plads i dit molekyle, og du er klar til at gå. Du kan bruge den samme teknik til at fastgøre lysdioder i forskellige vinkler. Du kan se LED'en stikke ud af molekylet på det tredje billede.*BEMÆRK: Jeg har lige indset, at min model ikke er helt geometrisk præcis. Jeg skulle have dannet tetraeder på den anden og tredje benzenring. Teknikken beskrevet i dette trin kunne bruges til at lave disse tetraedriske former.

Trin 6: Tilføj finishen

1) Lodning på batteriklemmen -Bemærk polariteten: Lod den røde ledning til den positive side af dit molekyle. Sort ledning går til jorden. BEMÆRK: Du bør sætte modstanden mellem molekylet og den røde positive ledning for at forhindre udbrænding af dine lysdioder. Jeg har faktisk glemt at gøre dette, men det vil stadig være ret sikkert, da du har mange LED'er parallelt med at dele strømmen. 2) (valgfrit) Læg det inde i et kabinet. Kabinettet, jeg fik, har et skruelåg. Det er et dejligt strejf at få modtageren af gaven til at bruge en skruetrækker til at "pakke ud" gaven Bemærk, at jeg ikke satte batterier med. Jeg fortalte hende heller ikke, hvad det egentlig er. Hun var nødt til at finde ud af, at hun skulle klippe et batteri i, og hun var også nødt til at undersøge noget (hun nævnte faktisk Merck -indekset). Som kirsebær på toppen har jeg bedt hende om at tage et billede af skulpturen alt tændt. Jeg sender det her, efter hun har gjort det. EDIT: se det sidste billede med det hele tændt!