Модульная система крепления светового оборудования на струбцинах для рассады, растений и не только

Предыстория

Моя жена уже много лет занимается выращиванием рассады томатов и перцев на подоконнике. Каждый сезон возникает задача организовать подсветку для растений на длинном подоконнике. За последние десять лет мы перепробовали несколько вариантов креплений и самих светильников. Некоторые конструкции оказывались неудобными в регулировке, другие — недостаточно жесткими, третьи требовали инструмента для изменения высоты подвеса. В целом проблемы был две: или нестабильность или жена не могла все это сама поставить и настроить.

В этом сезоне я решил подойти к вопросу системно и разработать универсальную модульную систему, которая позволила бы быстро монтировать и перенастраивать подвес любого оборудования без использования инструментов.

Концепция

За основу направляющих взял алюминиевые трубы двух типов: квадратного сечения 12х12 мм и круглого диаметра 12 мм. Такой профиль доступен, легок, достаточно жесткий и хорошо подходит для печатных узлов, так как размеры стабильны.

Основная идея — все соединения должны фиксироваться винтами М5, которые затягиваются вручную с помощью напечатанных насадок-барашков. Монтаж и регулировка не требуют отверток или ключей. Это позволило сделать большие допуски, так как фиксация идет не за счет трения, а за счет затягивания болта.Вторая ключевая особенность — введение универсального поворотного блока (назвал его УНИКУБ), который служит интерфейсом для крепления различной оснастки: площадок под саморезы, под стяжки, под веревки и т.п.

Для горизонтальной направляющей был выбран именно круглый профиль, так как хотелось иметь возможно вращения вокруг ее оси, но  только когда надо. Затяжка болтом останавливает вращение оснастки на трубе, но еще осталась проблема вращения трубы в держателях. Здесь был выбран другой подход, испытанный в другом проекте: подкладка небольшого сложенного вдвое кусочка наждачной бумаги на тканевой основе. Это настолько увеличивает трение между пластиком и металлом, что вращение требует очень большого усилия.

Разработка и тестирование

Процесс занял довольно много времени — потребовалось десятки итераций и около двух килограммов пластика для пробных экземпляров. Основные сложности были связаны с обеспечением достаточной прочности зажимов и отсутствием люфтов при фиксации труб.

Окончательный вариант деталей печатается с заполнением 30% и 3-мя стенками (для нагруженных элементов — 80%) из PLA или PETG. Патроны для ламп MR16/GU10 только PETG/ABS. У меня уже есть большой опыт печати крепежей для этих ламп и PETG вполне «вывозит» их температуры.

Сделать базовую струбцину совсем универсальной не выходит, поэтому она двух видов, в зависимости от расстояния до стены под подоконником. А вот крепеж горизонтальной трубы надо подгонять под задачу, так как она должна быть прямо над серединой освещаемой зоны, а это в каждом случае индивидуально.  Я решил, что проще печатать под задачу, чем делать регулируемый не очень жесткий элемент. Однако, это не финальное решение.

Основные элементы системы

1. Струбцина

Крепится к подоконнику или любой горизонтальной поверхности с помощью винтового зажима. Имеет гнездо под квадратную трубу 12х12 мм. Установка за секунды. Легко подвинуть.

2. Соединители

Соединитель стоечного профиля и круглого профиля и соединитель двух круглых профилей, который позволяет их продлевать до бесконечности. Сам он устанавливается в первый соединитель, что убирает с него нагрузку «на перелом». 

3. Блок УНИКУБ

Это элемент, который надевается на круглую трубу (причем любой стороной) и может вращаться вокруг неё. В нем есть посадочное место для оснастки + жесткая фиксация ее болтом с барашком + отверстие для чего-то еще.Какие адаптеры крепления реализованы:•    Блок с отверстиями под саморезы разных диаметров.•    Широкая пластина с прорезями под кабельные стяжки. Можно закрепить несколько светильников параллельно.•    Скоба, образующая фиксированное отверстие для подвесной системы.Благодаря сменным переходникам один и тот же УНИКУБ можно использовать для разных задач, меняя только маленькую деталь.

4. Держатели патронов

Сейчас реализованы очень легкие держатели патронов MR16 и GU10 которые еще могут менять свой угол, так как вращаются на направляющей. Крепление через защелкивание. MR16 мне не очень нравится, так как лампы в них не фиксируется и трения зажимов патрона может не хватать.

5. Вспомогательная оснастка

Крюк, ограничитель бокового сдвига, фиксатор проводов.

Возможные расширения

Система не ограничивается растениеводством. Струбцины позволяют крепить её к столам, стеллажам, трубам. Можно собирать конструкции для предметной фотосъемки, держатели для инструментов в мастерской, временные крепления для видеосвета и т.д.

Заключение

Проект оказался удачным в плане универсальности и удобства. Вся сборка и настройка выполняется за минуты без инструментов, а при необходимости демонтажа струбцины снимаются без следов на подоконнике.Минус, который пришлось принять как компромисс – глубокие царапины на алюминии от затянутых болтов. К счастью, здесь не требуется постоянно менять положение элементов, поэтому количество этих царапин будет расти медленно. В другом проекте, где постоянное меняется положение, пришлось городить нежную поршневую прижимную систему.