PropHelix - 3D POV Display: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

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

ผู้คนต่างรู้สึกทึ่งกับการเป็นตัวแทนโฮโลแกรมมาโดยตลอด มีหลายวิธีในการทำเช่นนี้

ในโครงการของฉัน ฉันใช้แถบ LED แบบเกลียวหมุน มีไฟ LED ทั้งหมด 144 ดวงที่สามารถแสดง 17280 voxels ได้ 16 สี voxels ถูกจัดเรียงเป็นวงกลมใน 12 ระดับ ไฟ LED ถูกควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์เพียงตัวเดียว เนื่องจากฉันใช้ไฟ LED APA102 ฉันจึงไม่ต้องการไดรเวอร์หรือทรานซิสเตอร์เพิ่มเติม ดังนั้นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จึงง่ายต่อการสร้าง ข้อดีอีกประการหนึ่งคือแหล่งจ่ายไฟไร้สาย คุณไม่จำเป็นต้องมีแปรงและไม่มีการสูญเสียแรงเสียดทาน

ขั้นตอนที่ 1: BOM

ดูขั้นตอนถัดไปสำหรับชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ

สำหรับเพลาขับ:

• 4 ชิ้น สกรู M4x40 พร้อมน็อต 8 ตัวและแหวนรอง4ชิ้น
• สกรู M3x15 สำหรับยึดมอเตอร์เข้ากับเพลท
• แผ่นโลหะ/อะลูมิเนียม 1-2 มม. 60x80 มม. หรือวัสดุอื่นๆ สำหรับติดตั้งมอเตอร์
• 3 ชิ้น สกรู M3x15 สำหรับติดตั้งแอคชูเอเตอร์บนมอเตอร์

• มอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่มีรู M3 สามรูสำหรับแอคทูเอเตอร์ (ตัวเลือกเพลา/ไม่จำเป็น) นี่คือรุ่นที่มีแรงบิดมากกว่า

• ESC 10A ขึ้นไป ดูสเปคมอเตอร์

สำหรับ ESC:

Arduino Pro Mini

Encoder พร้อมปุ่ม (สำหรับควบคุมความเร็ว)

สำหรับโรเตอร์

• สกรู M5x80 พร้อมน็อตสองตัวและแหวนรองหลายตัว
• ไฟ LED 1 ม. 144 APA 102 (24 แถบ 6 ชิ้น)
• ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 1000µF 10V
• TLE 4905L เซ็นเซอร์ฮอลล์ + แม่เหล็ก
• ตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 10k, 1k
• โมดูลเครื่องชาร์จไร้สาย 12V แหล่งจ่ายไฟ 5V + ฮีทซิงค์ (20x20x20 มม.) ดูภาพ
• 3 ชิ้น สตริปเมทริกซ์ PCB, 160x100 mm
• เขียงหั่นขนม 50x100 มม. สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์
• กาวอย่างดี แถบไม่ลอย
• ท่อหดความร้อน
• พาวเวอร์ซัพพลาย 12V 2-3A DC

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Parallax Propeller:

อย่ากลัวไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวนี้ มันเป็น mcu 8-core ที่ทรงพลังพร้อม 80Mhz และง่ายต่อการตั้งโปรแกรม/แฟลชเหมือนกับ Arduino! มีบอร์ดหลายบอร์ดบนไซต์พารัลแลกซ์

อีกทางเลือกหนึ่ง (ของฉัน) คือ CpuBlade/P8XBlade2 จาก cluso, ตัวอ่าน microSD อยู่บนบอร์ด และไบนารี่สามารถบู๊ตได้โดยไม่ต้องตั้งโปรแกรม !

สำหรับการตั้งโปรแกรมใบพัดและ Arduinos บางตัว คุณจะต้องใช้บอร์ดอะแดปเตอร์ USB เป็น TTL

เครื่องมือที่ฉันใช้:

• มีด
• สถานีบัดกรีและบัดกรี
• สว่านตั้งโต๊ะ สว่าน 4+5 มม.
• การตัดและตะไบ/ตะไบสำหรับเขียงหั่นขนม
• ประแจเกลียว 7+8+10 mm
• ประแจหกเหลี่ยม 2, 5mm
• ค้อน + หมัดตรงกลางสำหรับทำเครื่องหมายรูสำหรับมอเตอร์ที่แผ่นโลหะ
• คีมหนีบสำหรับดัดแผ่นโลหะรูปตัวยู
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ + เส้นใย PLA
• ปืนร้อนละลาย
• คีมหลายตัว คีมตัดข้าง

ขั้นตอนที่ 2: ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ

คุณสามารถดูชิ้นส่วนที่ฉันพิมพ์จาก PLA ได้ที่นี่ ต้องใช้ 12 ชิ้นจากตัวเว้นวรรค (ส่วนที่สาม) ส่วนนี้จะสร้างมุมฉากระหว่างแผง LED

ขั้นตอนที่ 3: พลังงานไร้สายและตัวยึดมอเตอร์

ในขั้นตอนนี้ฉันจะแสดงการเปิดเครื่องแบบไร้สายให้คุณดู ขดลวดเหล่านี้มักใช้สำหรับชาร์จโทรศัพท์มือถือ แรงดันไฟฟ้าขาเข้า 12V, เอาต์พุต 5V. เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเกลียวของเรา สูงสุด ปัจจุบันประมาณ 2A 10 วัตต์เพียงพอสำหรับ LED ฉันไม่ได้ใช้ความสว่างสูงสุดของ LED และไม่ได้เปิดไฟ LED ทั้งหมดพร้อมกัน

สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งคือใช้ฮีทซิงค์สำหรับ PCB ของคอยล์หลักเพราะมันร้อนมาก ! ฉันยังใช้พัดลมขนาดเล็กเพื่อระบายความร้อนฮีทซิงค์

อย่างที่คุณเห็น ฉันใช้แผ่นโลหะสำเร็จรูปสำหรับติดตั้งมอเตอร์ แต่คุณสามารถดัดแผ่น (อลู) ได้เช่นกัน ใช้ประมาณ 60x60 มม. สำหรับด้านบนและ 10x60 มม. สำหรับแผงด้านข้าง นอกจากนี้ ฉันยังติดจานบนบล็อกไม้หนัก

ขั้นตอนที่ 4: มอเตอร์/ตัวควบคุม

นี่คือแผนผังวิธีการควบคุมมอเตอร์ ฉันใช้ Arduino กับตัวเข้ารหัสเพื่อความเร็วและปุ่มเริ่ม/หยุด มีการแนบภาพร่าง Arduino ด้วย ในการตั้งโปรแกรม Arduino ให้ดูที่คำสั่งต่าง ๆ ที่นี่ในคำสั่ง:-)

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีขนาดเล็ก 50 กรัมที่เหลืออยู่ ฉันแนะนำมอเตอร์ที่ใหญ่กว่าเล็กน้อย

ขั้นตอนที่ 5: ส่วนที่เป็นเกลียว

ทำจากแผ่นแถบ 12 แผ่น/เวโรบอร์ด เจาะรู 5 มม. ตรงกลาง ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีแถบทองแดงอย่างน้อย 4 แถบที่ด้านหลัง แถบทองแดงด้านนอกใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับแถบ LED แถบทองแดงด้านในใช้สำหรับ DATA และ CLOCK และแยกทั้งสองด้าน ด้านหนึ่งของกระดานเป็นด้านคู่ และอีกด้านหนึ่งเป็นด้านคี่สำหรับพิกเซล มีทั้งหมด 4 กลุ่ม 36 LEDs ไฟ LED 36 ดวงนี้แยกออกเป็น 6 ดวงใน 6 ระดับแรก ดังนั้นจึงมีกลุ่มคู่/คี่และบน/ล่าง

ขั้นตอนที่ 6: Helix Schematic

แผนผังใช้บอร์ด MCU ที่เก่ากว่าและใหญ่กว่าเพราะฉันไม่พบเทมเพลตที่ใหม่กว่า / ปัจจุบันของ Propeller Board

สำหรับตัวควบคุม LED ฉันใช้ The Propeller Microcontroller จาก Parallax สองพินของไมโครคอนโทรล 6x6=36 LEDs ดังนั้นพวกเขาจึงเป็น 4 กลุ่ม LED (แผนผัง) จากด้านบน:

1. เท่ากัน/ล่าง
2. คี่/ล่าง
3. คี่/บน
4. เสมอ/บน

แนบซอฟต์แวร์แล้ว ดูคำแนะนำก่อนหน้าของฉัน (ขั้นตอนที่ 4) สำหรับการเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ใบพัด

ขั้นตอนที่ 7: Voxels จัดเรียงอย่างไร

ในแผ่นงานนี้ คุณสามารถดูวิธีการจัดเรียง voxels

ผลิตได้ 120 เฟรมต่อเทิร์น ทุกเฟรมประกอบด้วย 12x12=144 Voxels ซึ่งให้ Voxels 120x144=17280 Voxels แก่เรา Voxel แต่ละตัวได้รับ 4 บิตสำหรับสี ดังนั้นเราต้องการ RAM 8640 ไบต์

ขั้นตอนที่ 8: ข้อมูลเพิ่มเติม

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเกลียวหมุนทวนเข็มนาฬิกา !

สิ่งสำคัญคือต้องปรับสมดุลเกลียวด้วยตุ้มน้ำหนักก่อนหมุน ใช้แว่นตาป้องกันและกาวจำนวนมากสำหรับชิ้นส่วนที่อาจ "บินหนีไป"

ระยะห่างระหว่าง "ขอบเสา" คือ 21 มม. (ถ้ากระดานมี 160 มม.), นางฟ้า: 15 องศา

อัปเดต:

• (2 พฤษภาคม 2560) แก้ไขรูปภาพบางส่วนพร้อมคำอธิบาย
• (3 พฤษภาคม 2017) เพิ่มขั้นตอน: How Are the Voxels Arranged

รองชนะเลิศการประกวดไมโครคอนโทรลเลอร์ 2017