POV Globe 24 บิต True Color และ Simple HW: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ฉันอยากจะทำหนึ่งในลูกโลก POV เหล่านี้มาโดยตลอด แต่ความพยายามในการบัดกรีไฟ LED สายไฟ ฯลฯ ขัดขวางฉันเพราะฉันเป็นคนเกียจคร้าน:-) จะต้องมีวิธีที่ง่ายกว่านี้! ในคำแนะนำนี้ฉันจะแสดงวิธีสร้างโลก POV ที่มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์น้อยกว่าโครงการอื่น เหตุผลก็คือการใช้แถบ LED แบบระบุตำแหน่ง APA 102 แถบนี้ไม่ต้องการไดรเวอร์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ และสามารถเชื่อมต่อโดยตรงด้วยสายไฟเพียง 2 เส้นกับไมโครคอนโทรลเลอร์ สถานะของไฟ LED (และต้องเป็น) เปลี่ยนแปลงได้เร็วมาก เพื่อให้ได้ภาพที่เสถียร SPI clockrate อยู่ที่ประมาณ 10 Mhz และอาจสูงกว่านี้อีก สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ LED ดูที่นี่

ข้อดีอีกประการหนึ่งคือการใช้ไฟล์ bmp ปกติที่จัดเก็บไว้ในการ์ด microSD

ไปกันเถอะ !

ขั้นตอนที่ 1: BOM

นี่คือรายการส่วนประกอบหลักที่คุณต้องการ สำหรับวงแหวน LED ฉันใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ คุณยังสามารถใช้ชิ้นส่วนของท่อพีวีซี (เส้นผ่านศูนย์กลาง 150-180 มม.) วงเล็บลูกปืนก็พิมพ์เช่นกัน แต่สามารถทำจากชิ้นไม้ได้ เป็นต้น สำหรับเฟรมพื้นฐาน ผมใช้โพรไฟล์โลหะแบบเก่า อย่าลังเลที่จะใช้โพรไฟล์โลหะอื่น ๆ ไม้ พลาสติก หรืออะไรก็ตาม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเฟรมนั้นแข็งทื่อและมีน้ำหนักเล็กน้อย

สำหรับเพลาขับ:

• แกนเกลียว M8 ยาว 250mm
• ถั่ว M8
• ปลอกทองเหลือง 10mm ยาว 100mm
• 2 ชิ้น เครื่องซักผ้าพลาสติก 8 มม. (ดูไฟล์ STL)
• ข้อต่อเพลาแบบยืดหยุ่น 5 มม. ถึง 8 มม. (สำหรับผู้ที่ใช้กับ Nema 17)

สำหรับการจ่ายไฟให้วงแหวน LED อยู่เหนือเพลา:

• 2 ชิ้น ลูกปืน 6300 (10x35x11) โลหะเต็ม
• ขายึดแบริ่ง ดูไฟล์ STL หรือทำจากไม้ที่มีเลื่อยทั้งใบ 35 มม
• 4 ชิ้น สกรู M4x40 พร้อมน็อต
• 2 ชิ้น รองเท้าสาย 8mm

• มอเตอร์ไร้แปรงถ่านพร้อมเพลา 5 มม.

• 4 ชิ้น สกรู M3 สำหรับติดตั้งมอเตอร์
• ESC สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน อาจมีพัดลม

หรือคุณสามารถใช้มอเตอร์แบบมีแปรง/esc ร่วมกับแรงบิดที่เพียงพอ

มอเตอร์ที่อธิบายข้างต้นมีแรงบิดเพียงพอ แต่ไม่ถึงกระแสสูงสุดที่ 50 แอมแปร์ อุปทานของฉันวัดน้อยกว่า 4 แอมแปร์ ดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์สำหรับ ESC 50 แอมแปร์ ฉันใส่ฮีทซิงค์พร้อมพัดลมบน 18Ampere ESC ของฉันและทำงานได้ดี

เพื่อ "การยิง" ที่แม่นยำ ESC ฉันใช้ an

Arduino Pro Mini

ด้วยสองปุ่ม

อีกทางเลือกหนึ่งคือ a

เซอร์โวเทสเตอร์

พาวเวอร์ซัพพลาย:

เราต้องการ 12V สำหรับมอเตอร์และ 5V สำหรับวงแหวน LED

ฉันชอบใช้อุปกรณ์พีซีแบบเก่าตามที่แสดงในคำแนะนำนี้

หรือ:

มีอุปกรณ์ 12V/5A จำนวนมากจากประเทศจีน

หากคุณใช้สิ่งนี้อย่าลืมตัวแปลงสเต็ปดาวน์ DC-DC สำหรับ 5V

วงแหวน LED:

• 64 ชิ้น อาป้า 102 แอลอีดี (2 ลาย 32 ชิ้น)
• ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 1000µF 10V
• TLE 4905L เซ็นเซอร์ฮอลล์ + แม่เหล็ก
• ตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 10k, 1k
• วงแหวน: ใช้ไฟล์ STL หรือชิ้นส่วนของท่อพีวีซี
• เคเบิ้ลไทร์ 100mm
• กาวอย่างดี แถบไม่หลุดที่ 2400rpm:-)

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Parallax Propeller:

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

มีบอร์ดหลายบอร์ดในไซต์พารัลแลกซ์ หรือดูที่นี่ คุณต้องมี microSD Breakout

อีกทางเลือกหนึ่ง (ของฉัน) คือ P8XBlade2 จาก cluso เครื่องอ่าน microSD มีอยู่แล้วในเครื่อง !

สำหรับการเขียนโปรแกรม Arduino และใบพัด คุณต้องมีบอร์ดอะแดปเตอร์ USB เป็น TTL แบบนี้

ขั้นตอนที่ 2: ที่อยู่อาศัย

ที่นี่คุณเห็นที่อยู่อาศัย ทำมาจากวัสดุใดๆ ที่แข็งแรงเพียงพอ ในท้ายที่สุด คุณต้องใช้กรงลูกบาศก์บางชนิดที่มีความยาวขอบประมาณ 100 มม. ซึ่งคุณสามารถติดตั้งมอเตอร์และวงแหวน/ แบริ่งได้ ลูกบาศก์ถูกติดตั้งบนแผ่นไม้เนื้อแข็งพร้อมสลักเกลียวระยะห่าง เจาะรูสำหรับมอเตอร์ลงในจาน

ขั้นตอนที่ 3: เพลาขับ

ฉันเลือกแกนเกลียวที่มีความยาว 250 มม. ความยาวของปลอกทองเหลืองประมาณ 30 และ 50 มม. ขึ้นอยู่กับขนาดของกรงและข้อต่อเพลา ต้องแยกปลอกส่วนบน (และยาวกว่า) ออกจากแกนเนื่องจากเป็นขั้วบวกสำหรับแหล่งจ่ายแหวน ทำได้โดยฉนวนเทปและเครื่องซักผ้าพลาสติก ปลอกจะไม่พอดีกับเทปกับแกนจนกว่าคุณจะเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายในจาก 8.0 มม. เป็น 8.5 - 9.0 มม. โดยการเจาะ/กัด ปลอกหุ้มอีกข้างหนึ่งรวมทั้งแกนเป็นขั้วลบ

ขั้นตอนที่ 4: การจัดหาแบบไร้แปรง

ตอนนี้ก็ถึงเวลาสำหรับแบริ่ง ฉันเลือกตลับลูกปืนที่ใหญ่กว่าตลับลูกปืนมาตรฐานเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าที่ดีกว่า วางแบริ่งในที่ยึดและวางแผ่นไว้ด้านบน รูเล็กๆ ด้านข้างสำหรับร้อยสายไฟ อย่าลืมเพลาและแหวนรองระหว่างตลับลูกปืน/ปลอก

ฉันพิมพ์ที่ใส่ 3 มิติ ดูไฟล์ stl/zip

ขั้นตอนที่ 5: การควบคุมมอเตอร์

ดูแผนผังวิธีเชื่อมต่อมอเตอร์อิเล็กทรอนิกส์

หากคุณไม่เคยตั้งโปรแกรม Arduino ให้ดูที่คำสั่ง:-) ปุ่มสองปุ่มมีไว้สำหรับความเร็วของมอเตอร์ หากคุณเปิดแหล่งจ่ายไฟ ESC จะได้รับค่า 500µS กดปุ่มใดปุ่มหนึ่งเพื่อเปิดมอเตอร์ ภาพร่างใช้ค่า "StartPos = 625" ในภายหลัง หากคุณพบความเร็วที่เหมาะสม ค่านี้จะต้องเปลี่ยน เมื่อใช้ปุ่มซ้ายหรือขวา คุณจะลด/เพิ่มความเร็ว ให้กดปุ่มทั้งสองปุ่มพร้อมกันเป็นเวลา 2 วินาที และมอเตอร์จะหยุด

ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามอเตอร์/ลูกโลกหมุนทวนเข็มนาฬิกา เหมือนโลกจริง:-)

ขั้นตอนที่ 6: วงแหวน LED หนึ่งวงเพื่อควบคุมพวกเขาทั้งหมด:-)

แกนกลางมาแล้ว ! พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติของฉัน แต่อย่างที่ฉันได้กล่าวไว้ข้างต้นก็มีตัวเลือกอื่นๆ ด้วย เพื่อลดน้ำหนักฉันมีรูหลายรูในเฟรม ตอนนี้ตัดสองแถบออก โดยแต่ละแถบมี LED 32 ดวง ดีกว่านับหลายครั้งก่อนที่จะใช้กรรไกร:-)

การวางแถบนั้นค่อนข้างยุ่งยากเล็กน้อย คุณมีสองแถบ/คอลัมน์ที่สร้างเส้นคี่และคู่ เส้นคี่อยู่ด้านหนึ่งของวงแหวน เส้นคู่อยู่ตรงข้าม ทำเครื่องหมาย LED ที่ 16 ที่แต่ละแถบ (ตามลำดับบรรทัดที่ 32 และ 33) และแก้ไขที่กรอบเหมือนแสดงที่รูปภาพ ไฟ LED ดวงเดียวพอดีระหว่าง LED สองดวงที่ตรงข้ามกันพอดี ดังนั้นคุณจึงได้อันดับสองที่แถบที่สองพร้อมออฟเซ็ต !!!

หลังจากนั้นคุณสามารถแก้ไข PCB/PCB ได้ ฉันทำช่องเล็กๆ ในเหล็กค้ำยันเพื่อให้ PCB ติดได้ง่าย

ก่อนที่คุณจะติดตั้งวงแหวนบนก้าน คุณต้องปรับสมดุลก่อน ใช้แท่งบาง ๆ เพื่อปรับสมดุลและขันสกรูหรือน็อตเป็นเครื่องถ่วงน้ำหนัก

ขั้นตอนที่ 7: แผนผัง

ในแผนผังนี้ คุณจะเห็นว่าบอร์ด MCU เชื่อมต่อกับส่วนอื่นๆ ที่/ในวงแหวนได้อย่างไร ฉันยังแนบรูปถ่ายของเซ็นเซอร์ในห้องโถงและแม่เหล็กด้วย แผนผังใช้บอร์ด MCU ที่เก่ากว่าและใหญ่กว่าเพราะฉันไม่พบเทมเพลตที่ใหม่กว่า / ปัจจุบันของ Propeller Board อย่าลังเลที่จะถามคำถามของคุณสำหรับกระดานที่คุณจะเลือก/รับ

ขั้นตอนที่ 8: การเขียนโปรแกรม/แฟลชไมโครคอนโทรลเลอร์ Parallax Propeller

นี่คือไบนารีที่สามารถถ่ายโอนไปยังบอร์ดประกอบได้อย่างง่ายดาย นี่คือลิงค์ไปยังหนึ่งใน Instructables ก่อนหน้าของฉันที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ของใบพัดและแสดงวิธีการ

ขั้นตอนที่ 9: นำเข้าสู่บริการ

ตกลง ขั้นแรกเราจะคัดลอกรูปภาพทดสอบไปยังการ์ด sd เท่านั้น

• หากหมุนวงแหวนด้วยมือ ไฟ LED จะต้องกะพริบทุกครั้งที่เซ็นเซอร์ในห้องโถงผ่านแม่เหล็ก
• ตอนนี้สตาร์ทมอเตอร์และเพิ่มความเร็วในการหมุนจนกว่าไฟ LED จะชิดกัน (ดูภาพ 2 ภาพ)
• แรงดันไฟต้องคงที่และวงแหวนต้องหมุนเล็กน้อยเพื่อให้ได้ภาพที่คงที่/จัดแนว
• เชื่อมต่อขั้ว Arduino กับตัวควบคุมมอเตอร์
• สังเกตค่าที่แสดง
• หยุดเครื่อง
• แทนที่ค่าเป็นตัวแปร "startPos" ใน POV_MotorControl sketch
• แฟลช arduino อีกครั้ง

ครั้งต่อไปที่คุณสตาร์ทมอเตอร์ คุณจะได้ความเร็วที่เหมาะสม

ขั้นตอนต่อไปไม่จำเป็นสำหรับซอฟต์แวร์ใหม่อีกต่อไป จากความเร็ว 38 ถึง 44 rps เส้นคี่และคู่จะถูก "ล็อก" อย่างถูกต้อง

(ใช้ปุ่มขึ้น/ลงเพื่อปรับละเอียดหากจำเป็น)

ตอนนี้คุณสามารถ "เติม" การ์ดด้วยรูปภาพอื่น ๆ ของคุณ

มีความสุข !!!!!!

ขั้นตอนที่ 10: วิธีสร้าง BMP ของคุณเอง

คุณต้องการใช้รูปภาพของคุณเองหรือ ไม่มีปัญหา ฉันแสดงให้คุณเห็น:

1. ปรับขนาดภาพของคุณให้มีความละเอียด 120 x 64 พิกเซล
2. หมุนทวนเข็มนาฬิกา 90 องศา
3. กระจกแนวตั้ง

4. อาจลดความสว่างลง (ไฟ LED สว่างมาก)

   การแก้ไขความสว่างที่ดีที่สุดสำหรับภาพคือการใช้การแก้ไขแกมมาที่มีค่าแฟกเตอร์ 0.45

5. บันทึกเป็น BMP ด้วยสี 24 บิตและไม่มี RLE

หลังจากบันทึกขนาดของไฟล์จะต้องมีขนาด 23094 ไบต์ !

ขนาดอื่นใดจะไม่ทำงาน

หากต้องการ ให้เก็บภาพหลายภาพไว้ในการ์ด SD จะแสดงทีละรายการหลังจากการหมุนครั้งเดียว

ตอนนี้มันขึ้นอยู่กับคุณแล้วที่จะสร้าง Death Star ที่ดีกว่าของฉัน!

ขั้นตอนที่ 11: ข้อมูลเพิ่มเติม

บางสิ่งที่ฉันสังเกตเห็น:

หากคุณใช้ CpuBlades ขนาดเล็กจาก cluso อย่าลืมประสานจัมเปอร์ 3 พินที่มีป้ายกำกับ QE สำหรับการเขียนโปรแกรม

• ตลับลูกปืนของฉันมีแรงดันตกประมาณ 0.5 V ดังนั้นฉันต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจากตัวแปลง dc-dc เป็น 6 โวลต์
• (13 มกราคม 2017) เพิ่ม ring.stl ในขั้นตอนที่6
• (17 มกราคม 2017) การแก้ไขความสว่างที่ดีที่สุดสำหรับภาพคือการใช้การแก้ไขแกมมาที่มีค่าแฟกเตอร์ 0.45
• (17 มกราคม 2017), อัปเดต POV Globe0_2.binary
• (18 มกราคม 2017) อัปโหลดซอร์สโค้ดในขั้นตอนที่ 8
• (27 มกราคม 2017) อัปโหลดซอร์สโค้ดใหม่ เวอร์ชันจาก 0_2 ถึง I_0_1 มีความก้าวหน้าอย่างมากด้วยการซิงโครไนซ์ระหว่างเส้นคี่และคู่ ไม่จำเป็นต้องหาความเร็วที่ถูกต้องอีกต่อไป เพียงแค่นำวงแหวนไปที่ความเร็ว 38-44 รอบต่อวินาที และเส้นชิดกัน !
• (03 มีนาคม 2017) แก้ไขตัวยึดแบริ่ง
• (09 มีนาคม 2017) อัปโหลดไบนารีทดสอบเพื่อเปิดไฟ LED ทั้งหมด
• (28 ก.พ. 2018) สมาชิก rclayled บอกว่ามอเตอร์ที่เลือกมีแรงบิดไม่เพียงพออาจต้องใช้ตัวที่ใหญ่กว่า

รางวัลชนะเลิศการประกวด Make it Glow 2016

รางวัลที่สองในการประกวด Arduino 2016

รางวัลที่สี่ในการออกแบบตอนนี้: 3D Design Contest 2016