Zelfbouw-Lantaarns

• Geel: de koperen delen van de stekker (de lantaarnpaal)
• Oranje: de koperen delen van de bus
• Rood: koperdraad, de kern van de aansluitdraden
• Grijs: gesoldeerde verbindingen tussen de koperen delen
• Wit: isolatie, gemaakt uit stukjes krimpkous
• Zwart: holle ruimte in de stekkerverbinding
• Blauw en geel: isolatie van de aansluitdraden
• Groen: de serieweerstand, nodig wanneer je een LED gebruikt.

In essentie bestaat de stekker uit een mantel met een centrale kern, die past in een “vrouwelijke“ contrastekker. Die laatste bestaat uit een grotere buis om de massa van de verbinding te verzekeren en een kleiner buisje in het midden ervan om de kern van de stekker te ontvangen. Tussen beide polen van de elektrische verbinding is er een isolatiegedeelte aangebracht.
In de voet wordt tevens een weerstandje geplaatst. Een messing ringetje omheen de stekkerbus zorgt voor een afdekking van het boorgat, en immiteert meteen de voet van de lantaarnpaal in de “grond”.

De reden waarom ik een eigen lantaarnpaal – én daardoor een eigen stekkerverbinding - nodig heb, is omdat ik een “speciale” mast wilden maken. Voor zover ik weet bestaan er bij de handelaars geen exemplaren van de verlichtingspalen die veelvuldig gebruikt worden op de Belgische perrons en stationsemplacementen. Vooral de lampenkappen van deze lantaarnpalen zijn vrij typisch.
De tekening geeft de vorm van de lampenkap weer, en tevens hoe je een klein ledje (een zogeheten SMD-LED) kan “verbergen” én aansluiten in een dergelijke kap. Om een dergelijke kap “omheen” een dergeljke led te krijgen, leek er geen betere oplossing dan een gietvorm aan te maken.
Deze bouwbeschrijving is bedoeld om een zelf dergelijke lantaarns en stekkerverbindingen in kleine series te maken. Om die reden wordt er bij meerdere stappen in de bouwbeschrijving gebruik gemaakt van soldeer- en andere malletjes.

Een eerste hulpmiddeltje is een afkort- en soldeermal. Deze is gebouwd uit een houten plankje, een metalen L-vormig geplooid plaatje, pertinax en enkele M3 moertjes, boutjes en ringen. Indien je  niet over pertinax beschikt: het gaat er om dat je een relatief hard, warmtebestendig en niet-warmtegeleidend plaatmateriaal hebt. In een plaatje wordt, midden in de lengterichting, een gleuf gevijld van zo’n halve millimeter diep. Vervolgens worden er 8 gaatjes in geboord.
Aan één zijde van de houten onderplaat maken we een inkeping, waarin een L-vormig metalen plaatje met een gefreesde gleuf er in verschuifbaar bevestigd wordt. Dit plaatje wordt een instelbare afstandshouder voor afkort- en andere werkjes. Nog enkele kleine stukjes pertinax vervolledigen de mal. Deze laatste plaatjes worden klemmetjes.

Als eerste toepassing gebruiken we de werkmal om een aantal buisjes op de juiste lengte af te korten. Dit kan door de afstandshouder in te stellen en vast te schroeven. De buis zelf wordt vastgehouden tussen de pertinax onderplaat en het klemmetje.
Na het ontbramen van de buisstukjes hebben we onze ingrediënten voor de lantaarnpaal en zijn voetje klaar. Per paal/voetstuk zijn dit 3 buisjes van 1,3 mm dik: 4, 12 en 70 mm lengte, één buisje van 2 mm dik en 10 mm lengte, 2 buisjes van 3 mm dik en respectievelijk 7 en 12 mm lang, één buisje van 4 mm dik en 12 mm lang.

We beginnen met het soldeerwerk. Eerst gaan we het voetje, de bus van onze stekkerverbinding, samenstellen. We nemen hiervoor het dikste buisje en het 7 mm lange en 3 mm dikke messingbuisje. Dit laatste klemmen we in de werkmal. De hoogte stellen we zo in dat het dikke buisje er vlot over kan glijden. We solderen beide aan elkaar met behulp van een flink hete soldeerbout, vertinningsmiddel en een beetje harskernsoldeer.
Aan de tegenovergestelde zijde solderen we een messing M4-ring. Let er bij dit soldeerweerk op dat je vorige verbinding niet terug smelt en verschuift.

Tenslotte solderen we nog een draadje aan het 3mm dikke buisje, goed vlak zodat de draad mooi uitgelijnd is met de buitenwand van ons voetstuk. Dit is onze massaverbinding. Zelf gebruikten we hier geelgroene draad voor, maar neem hiervoor een kleurcode die op je baan overeen komt met de negatieve pool van je voedingsspanning.

De positieve aansluiting in ons voetstuk bestaat uit een 2mm dik buisje van 12 mm lang en een weerstandje. Het is trouwens een goed idee om een weerstandje te gebruiken van 1/8ste watt.
We lijnen deze twee delen uit in onze werkmal, waarbij het buisje 2mm vrij uit de klem van de mal steekt. Bij een, zoals hier, dikker 1/4 Watt weerstandje moet je zo’n 6 mm aansluitdraad vrijlaten om de weerstand ongehinderd te kunnen plaatsen in het voetstuk.

In ons voorbeeld is er een stukje blanke draad tussen de weerstand en het buisje van het voetstuk. Hier hoort een klein stukje krimpkous.
Over de gehele lengte van het buisje en het stukje eerder geplaatste krimpkous wordt een tweede krimpkous aangebracht, om een elektrische isolatie te verkrijgen tussen de kernaansluiting van ons voetstuk en diens verbinding met de buitenmantel.

Nu kan dit kerndeel aangebracht worden in de mantel van het voetstuk. Met secondenlijm wordt dit geheel stevig bevestigd.
Het is de bedoeling dat het kerndeel nét ietsje – zeg maar een halve millimeter of zo - uit de voet komt. Dit vergemakkelijkt het later inbrengen van de stekker van onze verbinding.

Aan het onderste einde van de weerstand solderen we nu ook een aansluitdraad. We maken het geheel nog wat extra solide met behulp van een stuk bredere krimpkous, die zowel de positieve aansluitdraad van de weerstand als de negatieve aansluiting aan de buitenste wand omsluit.

Nu ons voetstuk klaar is, kunnen we beginnen aan de mast. We beginnen met aan één uiteinde van ons langste dunne buisje een verbreding aan te brengen met het 2 mm dikke buisje. Het soldeertin zal door capillaire opzuiging vlot zijn weg zoeken in de verbindingslas.
Vijl het uiteinde van deze eerste constructie glad en ruim eventueel het gat terug wat uit, zodat de later aan te brengen montagedraad ongehinderd door het buisje kan geschoven worden.

Aan de mast komt nog een 3mm brede, 12mm lange verbreding van de buitenmantel, die precies zal aansluiten in en aan de buitenwand van ons eerder gemaakte voetstuk. Deze buitenmantel hoort over een afstand van 2 mm gesoldeerd aan te sluiten met de mast. Voor dit soldeerwerk is onze werkmal zeker nodig.

Voor onze lampenkap hebben we een korte, horizontale uithanger nodig. Van een stukje 0,8 mm dikke koperdraad plooien we een stukje in vorm: L-vormig met een 2 mm korte platgeknepen basis en een 6 mm lang uiteinde. Deze uithanger solderen we met de korte, platgknepen  zijde haaks aan de mast, waarbij we weerom zo min mogelijk soldeertin gebruiken en veel vloeimiddel. De uithanger hoort net voorbij het uiteinde van de mast geplaatst te worden.

We maken onszelf vervolgens een tweede hulpstuk. Enkele stukjes afvalhout en vier houten wasknijpers vormen de ingrediënten van een eenvoudig ophangsysteem. De wasknijpers worden uit mekaar gehaald en andersom terug gemonteerd, zodat we een soort zelfknijpende pincetten verkrijgen.We hebben zodoende een derde (en vierde) hand om de volgende stappen gemakkelijker te kunnen uitvoeren.
We kunnen nu reeds een SMD-LED aan de uithanger van de mast bevestigen. De LED wordt met de kathode (de negatieve pool) aan de uithanger vastgemaakt.

De kern van de mast bestaat uit zeer dunne montagedraad, een 1,3mm dik buisje en een stukje messingdraad. De isolatie van de montagedraad wordt over een lengte van 3mm verwijderd. De kern mag uiteraard geen contact maken met de mantel van de mast. We brengen een klein stukje krimpkous aan over het buisje en het begin van de montagedraad.
De punt van het kerndeel zal bij de plaatsing in het voetstuk in het dunne middenste buisje geschoven worden. Om dit te doen is het aan te bevelen de punt van de draad spits te vijlen. Het is de bedoeling dat de spits nét uit de mantel steekt.

De volgende grote stap in de bouw zijn de lampenkappen voor de lantaarns. Omdat we de leds in deze kappen willen plaatsen, leek het ons het goede oplossing om ze in resin te gieten, met behulp van een siliconenmal. Dit wil zeggen dat we een moedermodel nodig hebben. Deze werd in ons voorbeeld afgedraaid uit een koperen stang en met behulp van een metaaldraaibank. Mits wat instelwerk van je draaibeitels verkrijg je een conische kap met een imitatie-bevestigingsring erop.
Na het afdraaien van de lampenkapvorm zagen we die vervolgens onder een schuine hoek af. Voor ons project maken we vier dergelijke lampenkappen.

Deze vier kapjes plaatsen we vervolgens in een bakje, dat we maken uit enkele stukjes styreen. De plaatsing van de kapjes in het bakje hoort overeen te komen met ons ophang-hulpje: het is immers de bedoeling dat de lampen met hun uithangers netjes in de mal kunnen hangen. Het doosje vullen we tenslotte met siliconenhars.
Terwijl dit uithardt, kunnen we de lampjes verder bouwen. Bij een lantaarn met één kap is dit eenvoudig: We snijden het uiteinde van de montagedraad op de juiste lengte, verwijderen de isolatie en plooien hem in de juiste vorm.

Met een klein beetje harskernsoldeer kan dit draadje aan de positieve aansluiting van de LED vast gesoldeerd worden. De aansluitdraad hoort zo goed mogelijk de lijn van de messing uithanger te volgen.
Vervolgens sluiten we het geheel aan. Er zal nu licht langs onder uit de SMD komen, maar er zal ook licht doorschijnen uit de rest van de behuizing, en dat laatste is uiteraard niet de bedoeling. We schilderen daarom de boven- en zijkanten van het LEDje zwart.

Indien we twee lampenkappen aan één mast willen hangen hebben we iets meer te doen dan bij een enkelvoudige lantaarn. We solderen daarom een tweede LED rechtstreeks aan het montagekabeltje dat uit de kern van onze mast komt.
Een stukje montagedraad ontdoen we van de isolatie, en we solderen dit draadje aan de buitenzijde van één van de LED’s. Dit draadje plooien we in vorm, zodat het de lijn van de aansluitdraden volgt.

Door het andere einde van dit draadje aan de buitenzijde van de andere LED te solderen ontstaat een serieschakeling.
We plaatsen dit in een voetje en sluiten het geheel aan op een spanningsbron. De verf die we bij een enkelvoudige lichtmast gebruikten dient nu niet alleen voor de afdichting van licht, maar tevens om een elektrische isolatie te verkrijgen tussen de zopas aangebrachte draadbrug en de aansluitingen van de SMD.

Onze eerder gemaakte siliconenmal is na een weekje voldoende uitgehard voor gebruik. Na het utharden van de siliconenmal maken we er enkele insneden in, waar de aansluitdraden van onze SMD-LEDs in geschoven kunnen worden.

We hangen vier mastjes klaar voor gebruik in onze houder. We vullen de siliconenmal eerst met klaargemaakte resin. Eens de mal goed gevuld is, plaatsen we die onder de klaarhangende mastjes en dompelen de aangesoldeerde SMD’s in de giethars, zodat de SMD’s nét gelijk hangen met de bovenzijde van het hars. Hierbij zorgen we er voor dat de aansluitdraadjes in de daarnet gesneden gleufjes klemmen.

Na uitharden kunnen we de lantaarns losmaken uit de steun en de ingegoten LEDs uit de mal verwijderen. Wanneer we het lampje nu opnieuw aansluiten, merken we dat er wat strooilicht doorheen de onderrand van het resin kapje komt. Daarom brengen we met wat zwart verf onderaan een lichtdichting aan.
Het verder schilderen kan uit de hand met een penseeltje, maar zeker wanneer we verschillende lantaarns in één sessie maken is een airbrush toch wel handig.

Voor het spuiten kleven we de onderste 7 mm van de paal met wat schilderstape af Spuit de paal vanaf de bovenzijde, zodat de onderzijde van de lampenkap vrij van verf blijft.
De bovenzijde van het voetstuk voor de lantaarn kan echter best wel met een penseeltje geverfd worden.

Het plaatsen van de lantaarn op de baan is bijzonder eenvoudig. Op de gewenste plaats boor je een 4mm breed gat doorheen je ondergrond.
Het voetje voor onze lantaarn kan nu in het gat geschoven worden. De kraag van het voetje dekt een eventueel rafelig boorgat netjes af. De lantaarn kan nu geplaatst en aangesloten worden aan de baanvoeding.

Als alles goed is hebben we één of meerdere mooie lantaarns op onze baan, die bovendien bij werkzaamheden gemakkelijk te verwijderen zijn. De lichtsterkte is een kwestie van smaak, maar kan best niet te fel zijn om realistisch over te komen.