Photonics Challenger: POV ปริมาตร 3 มิติโปร่งใส (PHABLABS): 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ไม่กี่สัปดาห์ก่อน ฉันได้รับเชิญในนาทีสุดท้ายให้เข้าร่วม PhabLabs Hackathon ที่ Science Center Delft ในเนเธอร์แลนด์ สำหรับผู้ชื่นชอบงานอดิเรกอย่างฉัน ซึ่งปกติแล้วจะใช้เวลาเพียงจำกัดในการซ่อมแซม ฉันคิดว่านี่เป็นโอกาสที่ดีในการกำหนดเวลาทุ่มเทเพื่อเปลี่ยนความคิดของฉันภายในขอบเขตของ Hackathon: Photonics เป็น โครงการจริง และด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกที่ยอดเยี่ยมใน Makerspace ที่ Science Center Delft เป็นไปไม่ได้เลยที่จะปฏิเสธคำเชิญนี้

แนวคิดหนึ่งที่ฉันมีมาระยะหนึ่งแล้วเกี่ยวกับโฟโตนิกส์ก็คือ ฉันต้องการทำอะไรบางอย่างกับ Persistence of Vision (POV) มีตัวอย่างมากมายเกี่ยวกับวิธีสร้างจอแสดงผล POV พื้นฐานโดยใช้ส่วนประกอบพื้นฐานอยู่แล้วมากมาย เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ พัดลม/ฮาร์ดดิสก์/มอเตอร์เก่า และไฟ LED หนึ่งเส้นที่เชื่อมต่อในแนวตั้งฉากกับแกนของอุปกรณ์หมุน ด้วยการตั้งค่าที่ค่อนข้างง่าย คุณสามารถสร้างภาพ 2 มิติที่น่าประทับใจได้แล้ว เช่น

อีกรูปแบบหนึ่งของการแสดง POV เชื่อมต่อสตริงของไฟ LED ขนานกับแกนของอุปกรณ์หมุน ซึ่งจะส่งผลให้จอแสดงผล POV ทรงกระบอก 3 มิติ เช่น:

แทนที่จะเชื่อมต่อสตริงของไฟ LED ขนานกับแกนของอุปกรณ์หมุน คุณยังสามารถโค้งสตริงของไฟ LED ได้ ซึ่งจะส่งผลให้มีการแสดง POV ทรงกลม (ลูกโลก) เช่น https://www.instructables.com/id/POV-Globe-24bit-… ระดับต่อไปคือการสร้างสตริงนำหลายชั้นเพื่อสร้างการแสดงผลสามมิติเชิงปริมาตร. ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนของการแสดงผล 3D POV เชิงปริมาตร ซึ่งฉันใช้เป็นแรงบันดาลใจสำหรับโครงการนี้โดยเฉพาะ:

• https://www.instructables.com/id/PropHelix-3D-POV-…
• https://github.com/mbjd/3DPOV
• https://hackaday.io/project/159306-volumetric-pov-…
• https://hackaday.com/2014/04/21/volumen-the-most-a…

เนื่องจากผู้จัดทำตัวอย่างข้างต้นได้ให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์อย่างยิ่ง จึงควรที่จะรีมิกซ์บางส่วนของโปรเจ็กต์ของตน แต่เนื่องจากงาน Hackathon นั้นท้าทาย ฉันยังตัดสินใจสร้างจอแสดงผล 3D POV แบบปริมาตรอีกประเภทหนึ่ง บางคนใช้โรเตอร์และกาวร้อนจำนวนมากเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบลอยไปมา คนอื่น ๆ ได้สร้าง PCB แบบกำหนดเองสำหรับโครงการของพวกเขา หลังจากตรวจสอบโครงการ POV สามมิติอื่นๆ แล้ว ฉันเห็นที่ว่างสำหรับ "นวัตกรรม" บางอย่างหรือแนะนำความท้าทายบางอย่างสำหรับตัวเอง:

• เนื่องจากไม่มีประสบการณ์ในการสร้าง PCB แบบกำหนดเองมาก่อนและเนื่องจากข้อจำกัดด้านเวลาของ Hackathon ฉันจึงเลือกที่จะปฏิบัติตามแนวทางต้นแบบพื้นฐานเพิ่มเติม แต่แทนที่จะสร้างโรเตอร์จริงๆ ฉันก็อยากรู้ว่าจอแสดงผล 3D POV แบบปริมาตรจะมีลักษณะอย่างไรเมื่อใช้โครงสร้างทรงกระบอกจากชั้นพลาสติกอะครีลิค
• ไม่ใช้หรือใช้กาวร้อนขั้นต่ำเพื่อทำให้อุปกรณ์มีอันตรายน้อยลง

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุและเครื่องมือที่ใช้

สำหรับตัวควบคุมมอเตอร์

• Arduino Pro Micro 5V/16Mhz
• เขียงหั่นขนมขนาดเล็ก
• 3144 Hall Effect Switch Sensor
• แม่เหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง: 1 ซม. ความสูง: 3mm
• สวิตช์สลับ - MTS-102
• โพเทนชิออมิเตอร์ 10K
• สายจัมเปอร์ดูปองท์
• ถั่ว 16 x M5
• โมดูลจอแสดงผล LCD พร้อมไฟพื้นหลังสีน้ำเงิน (HD44780 16×2 ตัวอักษร)
• ตัวต้านทาน 10K - ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นสำหรับเซนเซอร์ Hall Effect
• ตัวต้านทาน 220Ohm - สำหรับควบคุมความคมชัดของหน้าจอ LCD
• เส้นผ่านศูนย์กลางของแกนเกลียว: 5mm
• ไม้อัดหนา: 3mm

สำหรับฐานแพลตฟอร์ม

• เศษไม้ (250 x 180 x 18 มม.)
• Mean Well - 12V 4.2A - แหล่งจ่ายไฟสลับ LRS-50-12
• สายปลั๊กไฟ 220V
• ตัวแปลงไร้สาย DC-DC - 5V 2A (ตัวส่งสัญญาณ)
• Turnigy D2836/8 1100KV Brushless Outrunner Motor
• เครื่องควบคุมความเร็ว Turnigy Plush 30amp พร้อม BEC
• ขั้วต่อเทอร์มินัลบล็อก
• น็อต M6 ขนาด 12 x เพื่อยึดแท่นโดยใช้แกนเกลียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มม.
• สลักเกลียว M2 ขนาด 3 x (ความยาว 18 มม.) สำหรับยึดอะแดปเตอร์แบบสลักเกลียวเข้ากับมอเตอร์แบบไม่มีแปรง
• 4 x M3 น็อตและสลักเกลียวสำหรับยึดมอเตอร์แบบไม่มีแปรงกับเศษไม้
• เส้นผ่านศูนย์กลางแกนเกลียว: 6 มม. (4 x ยาว 70 มม.)
• เส้นผ่านศูนย์กลางของแกนเกลียว: 4 มม. (ยาว 1 x 80 มม.)
• ไม้อัดหนา: 3mm

สำหรับปลอกหมุน

• ตัวแปลงไร้สาย DC-DC - 5V 2A (ตัวรับ)
• โบลต์ออนอะแด็ปเตอร์แบบพิมพ์ 3 มิติ (PLA Filament, สีขาว)
• Teensy 3.6
• IC 74AHCT125 Quad Logic Level Converter/Shifter (3V ถึง 5V)
• ตัวต้านทาน 10K - ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นสำหรับเซนเซอร์ Hall Effect
• ตัวเก็บประจุ 1000uF 16V
• เส้นผ่านศูนย์กลางของแกนเกลียว 4mm
• แม่เหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง: 1 ซม. ความสูง: 3mm
• ไม้อัดหนา: 3mm
• ไม้อัดหนา: 2mm
• แผ่นอะครีลิคความหนา: 2mm
• เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งเหล็ก: 2mm
• ถั่วและสลักเกลียว
• แถบไฟ LED 0.5 เมตร APA102C 144 ไฟ LED / เมตร

เครื่องมือที่ใช้

• เครื่องตัดเลเซอร์ Merlin M1300 - ไม้อัดตัดด้วยเลเซอร์และแผ่นอะครีลิค
• Ultimaker 2+ สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ Bolt On Adapter
• สถานีบัดกรีและบัดกรี
• สว่านตั้งโต๊ะ
• ไขควง
• คีม
• ค้อน
• คาลิปเปอร์
• เลื่อยวงเดือน
• ประแจ
• ท่อหดความร้อน

ซอฟต์แวร์ที่ใช้

• ฟิวชั่น 360
• Ultimaker Cura
• Arduino IDE และ Teensyduino (บรรจุ Teensy Loader)

ขั้นตอนที่ 2: Motor Controller Unit เพื่อควบคุมความเร็วในการหมุน

Motor Controller Unit จะส่งสัญญาณไปยัง Turnigy Electronic Speed Controller (ESC) ซึ่งจะควบคุมจำนวนรอบการหมุนของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน

นอกจากนี้ ฉันยังต้องการแสดงการหมุนจริงต่อนาทีของกระบอกสูบ POV นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันตัดสินใจรวมเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์และจอแสดงผล LCD ขนาด 16x2 ไว้ในชุดควบคุมมอเตอร์

ในไฟล์ zip ที่แนบมา (MotorControl_Board.zip) คุณจะพบไฟล์ dxf สามไฟล์ ซึ่งจะช่วยให้คุณตัดเลเซอร์เพลตฐานหนึ่งแผ่นและเพลทบนสุดสองเพลตสำหรับยูนิตควบคุมมอเตอร์ได้ กรุณาใช้ไม้อัดที่มีความหนา 3 มม. สามารถวางเพลตด้านบนสองแผ่นทับกัน ซึ่งจะทำให้คุณสามารถขันสกรูเข้ากับจอแสดงผล LCD ขนาด 16x2 ได้

รูสองรูในเพลทด้านบนมีไว้สำหรับสวิตช์เปิด/ปิดหนึ่งตัวและโพเทนชิออมิเตอร์หนึ่งตัวเพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน (ฉันยังไม่ได้ต่อสายสวิตช์เปิด/ปิดด้วยตัวเอง) ในการสร้าง Motor Controller Unit คุณต้องเลื่อยแกนเกลียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. เป็น 4 ชิ้นตามความสูงที่ต้องการ การใช้น็อต 8 M5 คุณสามารถยึดฐานได้ก่อน จากนั้นฉันก็ติดเขียงหั่นขนมขนาดเล็กเข้ากับแผ่นฐานโดยใช้สติกเกอร์กาวสองหน้าที่มาพร้อมกับเขียงหั่นขนม แผนผังที่แนบมาแสดงให้เห็นว่าคุณควรเชื่อมต่อส่วนประกอบอย่างไรเพื่อให้สามารถทำงานกับซอร์สโค้ด (MotorControl.ino) ที่แนบมากับขั้นตอนนี้ ฉันใช้ตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 10K สำหรับเซ็นเซอร์ในห้องโถง ตัวต้านทาน 220 โอห์มทำงานได้ดีพอที่จะทำให้ข้อความปรากฏบนหน้าจอ LCD

โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้แยกหมุดของเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์โดยใช้ท่อหดความร้อนตามที่แสดงในรูปภาพ การทำงานที่ถูกต้องของเซ็นเซอร์ในห้องโถงจะขึ้นอยู่กับแม่เหล็กที่จะวางไว้ในกล่องหมุนที่ขั้นตอนที่ 3

เมื่อเดินสายเสร็จแล้ว คุณสามารถยึดแผ่นด้านบน 2 แผ่นด้วยจอแสดงผล LCD, สวิตช์ และโพเทนชิออมิเตอร์ โดยใช้น็อต M5 อีก 8 ตัวตามที่แสดงในภาพ

คุณอาจต้องปรับโค้ดบรรทัดต่อไปนี้ในไฟล์ MotorControl.ino ที่รอดำเนินการเกี่ยวกับรุ่นของมอเตอร์ที่คุณใช้

คันเร่ง = แผนที่ (averagePotValue, 0, 1020, 710, 900);

รหัสบรรทัดนี้ (บรรทัดที่ 176) จับคู่ตำแหน่งของโพเทนชิออมิเตอร์ 10K กับสัญญาณสำหรับ ESC ESC ยอมรับค่าระหว่าง 700 ถึง 2000 และในขณะที่มอเตอร์ที่ฉันใช้สำหรับโครงการนี้เริ่มหมุนได้ประมาณ 823 ฉันก็จำกัด RPM ของมอเตอร์ด้วยการจำกัดค่าสูงสุดไว้ที่ 900

ขั้นตอนที่ 3: การสร้างแพลตฟอร์มสำหรับการส่งสัญญาณไร้สาย

ทุกวันนี้ โดยทั่วไปมีสองวิธีในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่ต้องหมุน: วงแหวนสลิปหรือการส่งพลังงานแบบไร้สายผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ เนื่องจากสลิปริงคุณภาพสูงซึ่งสามารถรองรับ RPM สูงมักจะมีราคาแพงมากและมีแนวโน้มที่จะสึกหรอมากกว่า ฉันจึงเลือกใช้ตัวเลือกไร้สายโดยใช้ตัวแปลง DC-DC ไร้สาย 5V ตามข้อกำหนด ควรจะสามารถถ่ายโอนได้ถึง 2 แอมป์โดยใช้ตัวแปลงดังกล่าว

ตัวแปลง DC-DC ไร้สายประกอบด้วยสองส่วนประกอบคือตัวส่งและตัวรับ โปรดทราบว่า PCB ที่เชื่อมต่อกับขดลวดเหนี่ยวนำส่งสัญญาณมีขนาดเล็กกว่าตัวรับ

ตัวแท่นสร้างโดยใช้เศษไม้ (250 x 180 x 18 มม.)

บนแพลตฟอร์มฉันเมากับแหล่งจ่ายไฟ Mean Well 12V เอาต์พุต 12V เชื่อมต่อกับ ESC (ดูแผนผังในขั้นตอนที่ 1) และ PCB ของส่วนส่งสัญญาณของ Wireless DC-DC Converter

ใน Platform_Files.zip ที่แนบ คุณจะพบไฟล์ dxf เพื่อตัดแพลตฟอร์มจากไม้อัดที่มีความหนา 3 มม. ด้วยเลเซอร์:

• Platform_001.dxf และ Platform_002.dxf: คุณต้องวางคู่กัน สิ่งนี้จะสร้างพื้นที่ปิดภาคเรียนสำหรับคอยล์เหนี่ยวนำส่งสัญญาณ
• Magnet_Holder.dxf: Lasercut การออกแบบนี้สามครั้ง หนึ่งในสามครั้ง รวมวงกลม ในการตัดด้วยเลเซอร์อีก 2 ครั้ง: นำวงกลมออกจากการตัด หลังจากตัดแล้ว ให้กาวทั้งสามชิ้นเข้าด้วยกันเพื่อสร้างที่จับสำหรับแม่เหล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. ความหนา: 3 มม.) ฉันใช้ซุปเปอร์กลูเพื่อกาวแม่เหล็กในที่ยึดแม่เหล็ก โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณติดกาวด้านที่ถูกต้องของแม่เหล็กเข้ากับที่ยึด เนื่องจากเซ็นเซอร์ในห้องโถงจะทำงานกับแม่เหล็กด้านเดียวเท่านั้น
• Platform_Sensor_Cover.dxf: งานชิ้นนี้จะช่วยให้คุณยึดเซ็นเซอร์ Hall เข้ากับชุดควบคุมมอเตอร์ตามที่แสดงในภาพแรก
• Platform_Drill_Template.dxf: ฉันใช้ชิ้นงานนี้เป็นเทมเพลตสำหรับการเจาะรูในเศษไม้ รูขนาดใหญ่กว่า 6 มม. สี่รูใช้สำหรับแกนเกลียวรองรับที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มม. เพื่อรองรับแท่น รูเล็ก 4 รูใช้สำหรับยึดมอเตอร์แบบไม่มีแปรงกับเศษไม้ ต้องใช้รูที่ใหญ่ที่สุดตรงกลางสำหรับแกนที่ยื่นออกมาจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรง เนื่องจากสลักเกลียวสำหรับมอเตอร์และแกนเกลียวสำหรับแท่นต้องยึดไว้ที่ด้านล่างของแท่น จึงจำเป็นต้องขยายรูเหล่านั้นให้มีความลึกสักสองสามมิลลิเมตรเพื่อให้น็อตเข้าได้

น่าเสียดายที่แกนของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านติดอยู่ด้านที่ 'ผิด' สำหรับโครงการนี้ แต่ฉันสามารถย้อนกลับเพลาได้โดยใช้คำแนะนำต่อไปนี้ที่พบใน Youtube:

เมื่อยึดมอเตอร์และแกนรองรับแล้ว แท่นสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ชิ้นส่วนของแท่นตัดด้วยเลเซอร์ ตัวแพลตฟอร์มสามารถยึดได้โดยใช้น็อต M6 8 ตัว ตัวยึดแม่เหล็กสามารถติดเข้ากับแท่นที่ขอบได้ตามภาพแรก

ไฟล์แนบ "Bolt-On Adapter.stl" สามารถพิมพ์โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3D อะแดปเตอร์นี้จำเป็นสำหรับติดแกนเกลียวที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. เข้ากับมอเตอร์แบบไม่มีแปรง โดยใช้สลักเกลียว M2 3 x ที่มีความยาว 18 มม.

ขั้นตอนที่ 4: ปลอกหมุน

Base_Case_Files.zip ที่แนบมามีไฟล์ dxf เพื่อตัดด้วยเลเซอร์ 6 ชั้นเพื่อสร้างเคสสำหรับส่วนประกอบที่ควบคุมแถบไฟ LED APA102C

เลเยอร์ 1-3 ของการออกแบบเคสมีไว้เพื่อให้ติดเข้าด้วยกัน แต่โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ใส่แม่เหล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม. สูง: 3 มม.) ลงในช่องเจาะวงกลมในเลเยอร์ 2 ก่อนทำการติดกาวทั้งสามชั้นเข้าด้วยกัน ตรวจสอบให้แน่ใจด้วยว่าแม่เหล็กติดกาวกับเสาที่ถูกต้องที่ด้านล่าง เนื่องจากเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ที่วางอยู่บนแพลตฟอร์มที่สร้างในขั้นตอนที่ 3 จะตอบสนองต่อแม่เหล็กเพียงด้านเดียวเท่านั้น

การออกแบบเคสประกอบด้วยช่องสำหรับส่วนประกอบที่ระบุไว้ในแผนผังการเดินสายที่แนบมา ต้องใช้ IC 74AHCT125 เพื่อแปลงสัญญาณ 3.3V จาก Teensy เป็นสัญญาณ 5V ที่จำเป็นสำหรับแถบนำ APA102 เลเยอร์ 4 และ 5 สามารถติดกาวเข้าด้วยกันได้ ชั้นบนสุด 6 สามารถซ้อนทับชั้นอื่นได้ ชั้นทั้งหมดจะยังคงอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องโดยใช้แท่งเหล็ก 3 อันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 มม. มีรูเล็กๆ สามรูสำหรับแท่งเหล็กขนาด 2 มม. รอบ ๆ รูที่ใหญ่กว่าสำหรับแกนเกลียวขนาด 4 มม. แบบหมุนที่ติดอยู่กับมอเตอร์แบบไม่มีแปรง เมื่อส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการบัดกรีตามแผนผังแล้ว สามารถใส่เคสทั้งหมดบนอะแดปเตอร์แบบสลักที่พิมพ์ในขั้นตอนที่ 3 ได้ โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าสายไฟที่เปิดอยู่นั้นหุ้มฉนวนอย่างเหมาะสมโดยใช้ท่อหดด้วยความร้อน โปรดทราบว่าการทำงานที่ถูกต้องของเซ็นเซอร์ฮอลล์ในขั้นตอนนี้ขึ้นอยู่กับแม่เหล็กที่วางอยู่ในที่ยึดแม่เหล็กที่อธิบายไว้ในขั้นตอนที่ 3

หลักฐานแนบของรหัสแนวคิด 3D_POV_POC.ino จะทำให้ไฟ LED สีแดงสว่างขึ้น ภาพร่างส่งผลให้สี่เหลี่ยมจัตุรัสปรากฏขึ้นเมื่อกระบอกสูบเริ่มหมุน แต่ก่อนที่การหมุนจะเริ่มขึ้น ไฟ LED ซึ่งจำเป็นสำหรับการจำลองสี่เหลี่ยมจัตุรัสจะเปิดอยู่โดยค่าเริ่มต้น ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการทดสอบการทำงานที่ถูกต้องของไฟ LED ในขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่ 5: หมุนกระบอกด้วยแถบไฟ LED

Rotor_Cylinder_Files.zip ที่แนบมามีไฟล์ dxf สำหรับตัดแผ่นอะคริลิกหนา 2 มม. ต้องใช้แผ่นดิสก์ 14 แผ่นเพื่อสร้างกระบอกโปร่งใสสำหรับโครงการ POV นี้ แผ่นดิสก์จะต้องซ้อนกัน การออกแบบแผ่นทรงกระบอกช่วยให้สามารถบัดกรีแถบนำ 12 แถบเข้าด้วยกันเป็นแถบยาวหนึ่งเส้น เริ่มต้นจากแผ่นดิสก์หนึ่งแถบ LED ขนาดเล็กที่มีไฟ LED 6 ดวงต้องติดเข้ากับแผ่นดิสก์โดยใช้สติกเกอร์กาวบนแถบไฟ LED บัดกรีสายไฟเข้ากับแถบนำก่อนที่จะติดแถบไฟ LED เข้ากับแผ่นดิสก์โดยใช้สติกเกอร์กาว มิฉะนั้นคุณจะเสี่ยงที่ปืนประสานจะละลายแผ่นอะคริลิก

เมื่อดิสก์ #13 ซ้อนอยู่บนกระบอกใส แท่งเหล็กขนาด 2 มม. ที่ใช้เพื่อให้ทุกชั้นอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง ในตอนนี้ยังสามารถตัดให้ได้ความยาวที่เหมาะสม โดยจัดให้อยู่ในแนวเดียวกันกับด้านบนของจาน #13 ของกระบอกสูบ ดิสก์ #14 สามารถใช้เพื่อยึดแท่งเหล็กขนาด 2 มม. ให้เข้าที่โดยใช้น็อต M4 สองตัว

เนื่องจากระยะเวลาที่ใช้ในการสร้างอุปกรณ์ทั้งหมด ฉันยังไม่สามารถตั้งโปรแกรมการแสดงผล 3D ที่น่าสนใจและมีเสถียรภาพมากขึ้นได้ภายในกรอบเวลาของ Hackathon นั่นคือเหตุผลที่รหัสที่ให้ไว้สำหรับควบคุมไฟ LED ยังคงเป็นพื้นฐานในการพิสูจน์แนวคิด โดยแสดงเพียงสี่เหลี่ยมสีแดง 3 มิติเท่านั้นในขณะนี้

ขั้นตอนที่ 6: บทเรียนที่ได้รับ

Teensy 3.6

• ฉันสั่ง Teensy 3.5 สำหรับโครงการนี้ แต่ซัพพลายเออร์ส่ง Teensy 3.6 ให้ฉันโดยไม่ได้ตั้งใจ ขณะที่ฉันกระตือรือร้นที่จะทำโปรเจ็กต์ให้เสร็จภายในกรอบเวลาของ Hackathon ฉันจึงตัดสินใจก้าวไปข้างหน้าด้วย Teensy 3.6 เหตุผลที่ฉันต้องการใช้ Teensy 3.5 เป็นเพราะพอร์ต มันทน 5V นี่ไม่ใช่กรณีของ Teensy 3.6 นั่นคือเหตุผลที่ฉันต้องแนะนำตัวแปลงลอจิกแบบสองทิศทางในการตั้งค่า ด้วย Teensy 3.5 สิ่งนี้ไม่จำเป็น
• ปัญหา Power Ramp Up: เมื่อเปิดอุปกรณ์ จะมีการเพิ่มพลังงานผ่านโมดูลการชาร์จ dc-dc แบบไร้สายเพื่อจ่ายไฟให้กับ Teensy 3.6 น่าเสียดายที่ทางลาดขึ้นช้าเกินไปสำหรับ Teensy 3.6 เพื่อเริ่มต้นอย่างถูกต้อง เพื่อเป็นการแก้ปัญหาชั่วคราว ฉันต้องเพิ่มพลังให้กับ Teensy 3.6 ผ่านการเชื่อมต่อ micro USB จากนั้นเสียบแหล่งจ่ายไฟ 12V ที่ป้อนเครื่องส่งสัญญาณ dc-dc แบบไร้สาย เมื่อตัวรับสัญญาณ dc-dc ไร้สายจ่ายไฟให้กับ Teensy ฉันสามารถถอดสาย USB ออกได้ ผู้คนได้แบ่งปันการแฮ็กของพวกเขากับ MIC803 สำหรับปัญหาการเพิ่มพลังงานช้าที่นี่:

โมดูลหน้าจอ LCD

พฤติกรรมผิดปกติของพลังงานภายนอก หน้าจอทำงานอย่างถูกต้องเมื่อใช้พลังงานจาก USB แต่เมื่อฉันเปิดหน้าจอ LCD ผ่านเขียงหั่นขนมโดยใช้ 5V ที่จัดทำโดย BEC หรือแหล่งจ่ายไฟอิสระ ข้อความเริ่มมีสัญญาณรบกวนหลังจากผ่านไปสองสามวินาทีหลังจากที่ข้อความควรจะเปลี่ยน ฉันยังคงต้องตรวจสอบสาเหตุของปัญหานี้

เครื่องกล

เพื่อทดสอบหน่วยควบคุมมอเตอร์ของฉันเพื่อวัด RPM จริง ฉันปล่อยให้มอเตอร์หมุนด้วยโบลต์บนอะแดปเตอร์ โบลต์ และเคสฐานที่ติดอยู่กับมอเตอร์ ในระหว่างการทดสอบครั้งแรก ให้ขันสกรูที่ต่อตัวยึดมอเตอร์กับมอเตอร์คลายเกลียวตัวเองเนื่องจากการสั่นสะท้าน โชคดีที่ฉันสังเกตเห็นปัญหานี้ทันเวลาเพื่อหลีกเลี่ยงภัยพิบัติที่อาจเกิดขึ้น ฉันแก้ไขปัญหานี้ด้วยการขันสกรูให้แน่นกับมอเตอร์เล็กน้อย และใช้ Loctite สองสามหยดเพื่อยึดสกรูให้แน่นยิ่งขึ้น

ซอฟต์แวร์

เมื่อคุณส่งออกภาพสเก็ตช์ Fusion 360 เป็นไฟล์ dxf สำหรับเครื่องตัดเลเซอร์ เส้นสนับสนุนจะถูกส่งออกเป็นเส้นปกติ

ขั้นตอนที่ 7: การปรับปรุงที่อาจเกิดขึ้น

ฉันจะทำอะไรแตกต่างไปจากประสบการณ์ที่ได้รับจากโครงการนี้:

• การใช้แถบไฟ LED ที่มีไฟ LED อย่างน้อย 7 ดวงแทนที่จะเป็น 6 ไฟ LED ต่อเลเยอร์สำหรับการสร้างภาพข้อความที่ดีกว่า
• ซื้อมอเตอร์ไร้แปรงถ่านรุ่นอื่นโดยที่เพลายื่นออกมาทางด้านขวา (ด้านล่าง) ของมอเตอร์แล้ว (เช่น https://hobbyking.com/de_de/ntm-prop-drive-28-36-1000kv-400w.html) วิธีนี้จะช่วยให้คุณหมดปัญหาในการตัดเพลาหรือดันเพลาไปด้านที่ถูกต้องเหมือนผม ต้องทำตอนนี้
• ใช้เวลามากขึ้นในการปรับสมดุลอุปกรณ์เพื่อลดการสั่นสะท้าน ไม่ว่าจะเป็นแบบกลไกหรือแบบโมเดลใน Fusion 360

ฉันยังคิดเกี่ยวกับการปรับปรุงที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งฉันอาจพิจารณาว่ามีเวลาหรือไม่:

• การใช้ฟังก์ชันการ์ด SD จริงบน Teensy เพื่อสร้างแอนิเมชั่นที่ยาวขึ้น
• เพิ่มความหนาแน่นของการถ่ายภาพโดยใช้ไฟ LED ขนาดเล็ก (APA102(C) 2020) เมื่อฉันเริ่มโครงการนี้เมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อน แถบนำที่มีไฟ LED ขนาดเล็ก (2x2 มม.) เหล่านี้ไม่มีวางจำหน่ายในตลาด เป็นไปได้ที่จะซื้อเป็นส่วนประกอบ SMD แยกต่างหาก แต่ฉันจะพิจารณาตัวเลือกนี้เฉพาะเมื่อคุณยินดีที่จะประสานส่วนประกอบเหล่านี้บน PCB แบบกำหนดเอง
• ถ่ายโอนภาพ 3D แบบไร้สายไปยังอุปกรณ์ (Wifi หรือ Bluetooth) สิ่งนี้ควรทำให้สามารถตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ให้เห็นภาพเสียง/เพลงได้
• แปลงแอนิเมชั่น Blender ให้อยู่ในรูปแบบไฟล์ที่ใช้ได้กับอุปกรณ์
• ติดแถบไฟ LED ทั้งหมดบนเพลทฐาน และเน้นแสงไปที่ชั้นของอะคริลิก ในแต่ละชั้นที่แตกต่างกัน พื้นที่ขนาดเล็กสามารถแกะสลักเพื่อสะท้อนแสงเมื่อละเว้นจากไฟ LED ควรเน้นแสงไปที่บริเวณที่แกะสลัก สิ่งนี้น่าจะเป็นไปได้โดยการสร้างอุโมงค์นำทางแสงหรือใช้เลนส์บนไฟ LED เพื่อโฟกัสแสง
• ปรับปรุงความเสถียรของจอแสดงผล 3D Volumetric และการควบคุมความเร็วในการหมุนโดยแยกฐานหมุนออกจากมอเตอร์ไร้แปรงถ่านโดยใช้เกียร์และสายพานราวลิ้น

ขั้นตอนที่ 8: ตะโกนออกมา

ข้าพเจ้าขอขอบพระคุณเป็นพิเศษกับบุคคลดังต่อไปนี้

• ภรรยาและลูกสาวที่ยอดเยี่ยมของฉัน สำหรับการสนับสนุนและความเข้าใจของพวกเขา
• Teun Verkerk ที่ชวนผมมางาน Hackathon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri และ Aidan Wyber สำหรับการสนับสนุน ความช่วยเหลือ และคำแนะนำของคุณตลอด Hackaton
• Luuk Meints ศิลปินและเพื่อนร่วมงานของ Hackaton คนนี้ที่ใจดีให้หลักสูตรแนะนำ Fusion 360 แบบตัวต่อตัวอย่างรวดเร็วเป็นเวลา 1 ชั่วโมง ซึ่งทำให้ฉันสามารถจำลองชิ้นส่วนทั้งหมดที่ฉันต้องการสำหรับโครงการนี้