სიტყვის საათი კონტროლირებადი 114 სერვისით: 14 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

Fusion 360 პროექტები »

რა აქვს 114 LED- ებს და ყოველთვის მუშაობს? როგორც მოგეხსენებათ პასუხი არის სიტყვა საათი. რა აქვს 114 LED- ები + 114 servos და ყოველთვის მოძრაობს? პასუხი არის სერვო კონტროლირებადი სიტყვის საათი.

ამ პროექტისთვის მე შევუერთდი ჩემს მეგობარს, რომელიც აუცილებელი გახდა ამ მშენებლობის დიდი ძალისხმევის გამო. გარდა ამისა, ჩემი ელექტრონული და მისი მექანიკური უნარები საკმაოდ კარგად ავსებდა ერთმანეთს. პოპულარული სიტყვის საათის ამ ადაპტაციის იდეა გაჩნდა მაშინ, როდესაც ჩვენ ვაკეთებდით ჩვეულებრივ საშობაო საჩუქარს. იქ ჩვენ შევამჩნიეთ, რომ ასევე შესაძლებელია ასოების პროექტირება უკნიდან თეთრ ფურცელზე. იმ დროს ეს იყო მხოლოდ გამოსავალი, რომ დაემალა ჩვენი უსაქმური ოსტატობა, ვინაიდან ჩვენ დავასრულეთ ბუშტუკები, ხოლო ვინილის სტიკერს ასოებით ვამაგრებდით მინის ფირფიტის უკანა მხარეს. ჩვენ მაშინ შევამჩნიეთ, რომ შეიძლება მიღწეული იქნას საინტერესო ეფექტები ქაღალდის ფურცლის მოხრისას, ვინაიდან ასოები ცვლის ზომას და ხდება ბუნდოვანი. ამან გაგვიჩინა იდეა, შევქმნათ სიტყვა საათი, სადაც ასოები უკნიდან ეკრანზეა გამოსახული და მათი გადატანა შესაძლებელია წინ და უკან, რომ შეცვალოს დაპროექტებული სურათის ზომა. თავიდან ჩვენ ვიყოთ უხალისოდ ამ პროექტის მშენებლობის ხარჯებისა და ძალისხმევის გამო, როდესაც თქვენ გჭირდებათ თითოეული 114 ასოდან ცალკე გადატანა. ასე რომ, ჩვენ გადავიტანეთ იდეა შევქმნათ ვერსია, სადაც მხოლოდ ყველა სიტყვა, რომელიც გამოიყენება დროის გამოსახატავად, შეიძლება გადაადგილდეს წინ და უკან. თუმცა, მას შემდეგ, რაც დავინახეთ, რომ Epilog კონკურსი გამოჩნდა Instructables– ზე და ითხოვდა ეპიკურ პროექტებს, ასევე შედარებით იაფი სერვო ძრავების მოძიების შემდეგ, ჩვენ გადავწყვიტეთ ბოლომდე გასულიყავით და გაგვეკეთებინა შესაბამისი ვერსია, სადაც თითოეულ ასოს ინდივიდუალურად აკონტროლებდა სერვო.

ყურადღება: ეს არ არის ერთდღიანი მშენებლობა!

იმისათვის, რომ წარმოდგენა გქონდეთ ამ პროექტში ჩართული ძალისხმევის შესახებ, გაითვალისწინეთ შემდეგი რიცხვები. დასრულებული საათი შეიცავს

• 798 ინდივიდუალური 3D ნაბეჭდი მოდელი (ბეჭდვის საერთო დრო ~ 200 საათი)
• ~ 600 ხრახნი + ~ 250 თხილი და საყელურები
• ~ 500 მავთული (საერთო სიგრძე ~ 50 მ). არ ჩავთვლით მავთულებს, რომლებიც უკვე იყო მიმაგრებული სერვოზე.

ნაბიჯი 1: დიზაინი

საათი შეიქმნა Autodesk Fusion 360 და გამომგონებლით. როგორც ხედავთ, საათი შედგება 114 ყუთისგან, რომლებიც გადაადგილებულია წრფივი ამძრავებით, რომლებიც თავის მხრივ ამოძრავებს სერვო ძრავებს. თითოეული საფოსტო ყუთი შეიცავს LED- ს, რომელიც ასახავს წერილს თეთრი PVC კილიტადან დამზადებული ეკრანის უკანა მხარეს. ყველა კომპონენტი მოთავსებულია ხის ჩარჩოში.

ნაბიჯი 2: მასალების შეგროვება

Ელექტრონული ნაწილები

114x SG90 მიკრო სერვო ძრავა (ebay.de)

მიუხედავად იმისა, რომ სერვისებს ეტიკეტი ჰქონდათ პოპულარული ბრენდის "Tower Pro" სახელით, ისინი, რა თქმა უნდა, უფრო იაფი ნოკაფებია. თუმცა, ვინაიდან ნოკაოფის ფასი დაახლოებით 1 ევროა ორიგინალის 3 ევროსთან შედარებით, ეს მთელ პროექტს უფრო ხელმისაწვდომს ხდის. როგორც ჩანს, knockoffs ასევე ნაკლებ დენს (რა თქმა უნდა, ეს ასევე გულისხმობს ნაკლებ ბრუნვას), რამაც უფრო გაადვილა მთლიანი პროექტის შესაფერისი დენის წყაროს პოვნა.

• 5 მ WS2812B LED ზოლები, 60 ები/მ (ebay.de)
• 8x 16 Ch PWM სერვო დრაივერი PCA9685 (ebay.de)
• DS3231 RTC მოდული (ebay.de)
• არდუინო ნანო (ebay.de)
• VS1838B IR მიმღები + დისტანციური (ebay.de)
• 5 V, 10 A კვების წყარო (ebay.de)
• 20x 15 სმ servo გაფართოების კაბელი (ebay.de)
• საკაბელო DC სოკეტი შიშველ მავთულზე (conrad.de)
• 300-500 Ohm რეზისტორი
• 1000 µF კონდენსატორი (> 5 V)

მასალები ჩარჩოსთვის

• ხის ნაჭრები

  • 2 ცალი 40 x 10 x 497 მმ
  • 2 ცალი 12 x 12 x 461 მმ
  • 2 ცალი 12 x 12 x 20 მმ

• მულტიპლექსი

  • 2 ცალი 12 x 77 x 481 მმ
  • 2 ცალი 12 x 84 x 489 მმ
• თეთრი PVC კილიტა (700 x 1000 x 0.3 მმ) (modulor.de)
• 500 x 500 მმ HDF ფირფიტა, 3 მმ სისქით

ხრახნები, კაბელები და ა

• 228x M2 ხრახნები, 8 მმ სიგრძის + საყელურები + თექვსმეტიანი თხილი
• 228x თვითმმართველობის მოსმენების ხრახნები M2.2, 6.5 მმ სიგრძის
• სხვადასხვა ხის ხრახნები
• 50 მ, 0.22 მმ 2 (24 AWG) მავთული

გარდა ამისა, ეს პროექტი მოითხოვს 3D ბეჭდვას და შედუღებას. უკანა ფირფიტა დამზადებულია ლაზერული ჭრის საშუალებით. ჩარჩო აშენდა წრიული ხერხით, ხერხით და საბურღით. რაც შეეხება ყველა ღირსეულ პროექტს, ჩვენ ასევე გამოვიყენეთ ბევრი ცხელი წებო, ასევე ეპოქსიდური და პლასტიკური წებო.

ამ პროექტის საერთო ღირებულება დაახლოებით 350 ევროა.

ნაბიჯი 3: 3D ნაბეჭდი კომპონენტები

წერილების ყუთები

თითოეული ასო ყუთი შედგება 3D დაბეჭდილი ყდისგან, რომელიც მოქმედებს როგორც ჩრდილის ნიღაბი და ბაზის ფირფიტა, რომელზედაც LED იქნება დამაგრებული. საბაზისო ფირფიტა შეიცავს ოთხ დუელის ქინძისთავებს, რომლებიც ხელს უწყობენ გამტარუნარიანზე გასწორებას და ექვს ხვრელს კვების კაბელების მეშვეობით. საერთო ჯამში ეს ქმნის 228 მოდელს, რომლებიც ყველა დაბეჭდილია შავი PLA (Formfutura EasyFill PLA) 0,4 მმ ფენის სიმაღლით. სულ ჩემი ბეჭდვის დრო Anycubic Kossel Linear Plus იყო დაახლოებით 23 საათი ასოების გადასაფარებლისთვის და 10 საათი საბაზისო ფირფიტებისთვის. ყველა stl ფაილი შეგიძლიათ იხილოთ თანდართულ zip ფაილში.

აქტივატორები

ამორტიზატორის დიზაინი ადაპტირებული იყო ხაზოვანი სერვისის გაფართოებიდან როჯერ კურდღლის მიერ, რომელიც ძალიან გამოსადეგი იყო. მას შემდეგ, რაც ნაწილები მჭიდროდ ჯდება ერთმანეთთან, ისინი უნდა დაიბეჭდოს ღირსეულ 3D პრინტერზე. მცირე ფენის სიმაღლე არ არის ისეთი მნიშვნელოვანი (0.2 მმ კარგია), როგორც პატარა საქშენების დიამეტრი (ჩვენ გირჩევთ 0.4 მმ). ნაწილები უნდა იყოს დაბეჭდილი ნაჩვენები ორიენტაციით. თითოეული აქტივატორი შედგება 5 ცალკეული ნაწილისგან, ვინაიდან ჩვენ გვჭირდებოდა 114 გამტარებელი ეს ნიშნავს სულ 570 ნაწილს (!). მათი დასაბეჭდად ჩვენ გამოვიყენეთ რამდენიმე პროფესიონალური 3D პრინტერის კომბინირებული ძალა (Ultimaker S2+, Ultimaker S5, Lulzbot TAZ6, Sindoh 3D Wox DP200). მიუხედავად ამისა, ჩვენ გვქონდა ბევრი წარუმატებელი ანაბეჭდი ნაწილებზე და მე დავამატე რამდენიმე სურათი თქვენი გასართობად. საერთო ბეჭდვის დრო იყო დაახლოებით 150 საათი (!). Stl ფაილები შეგიძლიათ იხილოთ თანდართულ zip ფაილში.

ნაბიჯი 4: ჩარჩოს შექმნა

ჩარჩო კონსტრუქციულად იყო აგებული ხის ნაჭრებისა და მულტიპლექსის დაფისგან. ნაწილები იჭრებოდა წრიული ხერხისა და ხერხის გამოყენებით და შემდეგ ერთმანეთთან ფიქსირდებოდა ხის წებოს და ხის ხრახნების გამოყენებით. ზედა და ქვედა საფარი ასევე შეღებილი იყო, რომ მას უფრო ლამაზი სახე მიეცა. ნაწილების დეტალური აღწერა ყველა განზომილების ჩათვლით შეგიძლიათ იხილოთ თანდართულ ნახატებში.

ნაბიჯი 5: ასოების შეკრება

წერილების შეკრება ბევრი სამუშაო იყო და ძალიან დიდი დრო დასჭირდა, განსაკუთრებით შედუღება. ეს იმიტომ ხდება, რომ თქვენი ყოველი ნაბიჯი უნდა განმეორდეს 114 -ჯერ.

1. LED ზოლებიდან ამოჭერით 114 ცალკეული ნაჭერი
2. მოათავსეთ ყველა LED ბალიში
3. მიამაგრეთ თითოეული LED ასოების ყუთში 3D დაბეჭდილ უკანა ფირფიტაზე. LED უნდა იყოს ორიენტირებული. ჩვენ ასევე დავაფიქსირეთ იგი ცხელი წებოთი.
4. შემდეგ ჩვენ მოვამზადეთ 3x114 = 442 მავთული, ანუ სიგრძის მოჭრა, ბოლოების გაშიშვლება და მათი მორთვა. თითოეული მავთულის სიგრძე იყო 10 სმ, გარდა მავთულისა, რომელიც აკავშირებდა ბოლო ასოს წერტილებს, რომელიც უნდა იყოს უფრო გრძელი (~ 25 სმ). ასევე პირველი ასოზე დაკავშირებული მავთულები, რომლებიც არდუინოსთან და კვების ბლოკთან იქნება დაკავშირებული.
5. Diasy ჯაჭვის LED- ები მავთულის გამოყენებით. მავთულები იკვებება თითოეული წერილის 3D ბეჭდვით უკანა დაფაზე.
6. წერილების ყუთის წინა საფარი წებოთი იყო დამაგრებული
7. აქტივატორის ხაზოვანი თაროს ნაწილები უნდა იყოს შეკრული ერთმანეთთან
8. წრფივი თარო მიმაგრებულია წერილების უკანა ნაწილზე წებოს გამოყენებით

ნაბიჯი 6: აქტივატორების შეკრება

აქტივატორების შეკრება იყო ძალიან დამღლელი პროცედურა, რომელსაც დიდი დრო დასჭირდა.

1. მიამაგრეთ სერვერი 3D დაბეჭდილ კორპუსში ჩართული ხრახნების გამოყენებით
2. მრგვალი გადაცემათა კოლოფი მიმაგრებულია სერვოზე მოთავსებული პლასტიკური ჯვრის გამოყენებით, მაგრამ ჯერ ჯვარი უნდა გაიჭრას ფორმაში და დაერთოს მექანიზმს ეპოქსიდის გამოყენებით.
3. მიამაგრეთ მექანიზმი სერვოზე ჩართული ხრახნის გამოყენებით
4. ხაზოვანი თაროს ჩასვლამდე თითოეული სერვო ნულდებოდა იმავე პოზიციაზე
5. ხაზოვანი თაროს ჩასმა წერილების ყუთით
6. 3D ბეჭდვით კორპუსში ჩასვით ორი M2 თხილის თხევადი, რომელიც მოგვიანებით გამოყენებული იქნება მის უკანა ფირფიტაზე დასამაგრებლად
7. დახურეთ საცხოვრებელი 3D დაბეჭდილი საფარით M2.2 თვითმმართველობის მოსმენების ხრახნების გამოყენებით

საბოლოო ჯამში ჩვენ დავასრულეთ დიაზაური ჯაჭვური ამძრავების დიდი მოცულობით, როგორც ეს მოცემულია ზემოთ მოცემულ სურათზე

ნაბიჯი 7: საფარის დამზადება

უკანა ფირფიტა ლაზერულად იყო მოჭრილი 3 მმ სისქის HDF ხისგან, ჩვენი ადგილობრივი მწარმოებელი ადგილიდან CO2 ლაზერული საჭრელის გამოყენებით. თავდაპირველად ჩვენ ვცადეთ პლაივუდი, მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ძალიან მჭლე იყო ყველა კომპონენტის წონის შესანარჩუნებლად. ამ შემთხვევაში ალუმინის გამოყენებაც კი უკეთესი იქნებოდა, მაგრამ ის, რა თქმა უნდა, უფრო ძვირია და მისი მოჭრა შეუძლებელია CO2 ლაზერით. Dxf ფაილი backplate თან ერთვის.

ნაბიჯი 8: მიამაგრეთ კომპონენტები უკანა მხარეს და გაყვანილობას

თავდაპირველად PCA9685 დაფები უნდა იყოს მიმაგრებული უკანა ფირფიტაზე PCB ჩამორჩენის გამოყენებით. შემდეგ Arduino nano და RTC მოდული შეიძლება განთავსდეს, როგორც ნაჩვენებია ზემოთ სურათზე. ამ უკანასკნელისთვის ჩვენ გამოვიყენეთ 3D ბეჭდვის დამჭერები, რომლებიც მიმაგრებული იყო ცხელი წებოთი. კომპონენტები იყო დაკავშირებული როგორც ნაჩვენებია გაყვანილობის დიაგრამაში. გაითვალისწინეთ, რომ საუკეთესოა ყველა PCA9685- ის ცალკე ჩართვა ტერმინალის ბლოკის საშუალებით. თავდაპირველად ჩვენ დავუკავშირეთ V+ და GND კონექტორები და დავუკავშირეთ მხოლოდ პირველი დაფის ტერმინალი (როგორც ეს მითითებულია ადაფრუტის გვერდზე), თუმცა, ამ შემთხვევაში ყველა მიმდინარე გადის პირველ დაფაზე და ჩვენ დავამთავრეთ MOSFET- ის დაწვა საპირისპირო დაცვის წრე. ასევე არის ცხრილი, რომელშიც ნაჩვენებია სერვოების კაბელები. გაფართოების კაბელები servos სადაც გამოიყენება საჭიროების შემთხვევაში. გაითვალისწინეთ, რომ თქვენ უნდა მიანიჭოთ სხვადასხვა I2C მისამართები თითოეულ PCA9685– ს, როგორც ეს განმარტებულია adafruit– ის გვერდზე.

შემდეგ გამტარებლები მიამაგრეს უკანა ფირფიტაზე 228x M2 ხრახნების გამოყენებით. სამუშაო ისევ ძალიან ერთფეროვანი იყო, მაგრამ დასრულების შემდეგ საათი უკვე იწყებდა ფორმას. ჩვენ ასევე ვცდილობდით სერვო კაბელების მაქსიმალურად კარგად ორგანიზებას, მაგრამ საბოლოოდ კაბელი მაინც ძალიან არეული იყო.

ელექტროენერგია მიეწოდებოდა DC კაბელის უკანა ფირფიტის მეშვეობით მიწოდებით და ტერმინალის ბლოკთან დაკავშირებით.

ნაბიჯი 9: უკანა ფირფიტის ჩარჩოზე მიმაგრება

მას შემდეგ, რაც ყველა კომპონენტი დამონტაჟდა და კაბელები მოეწყო, ჩვენ დავამაგრეთ უკანა დაფა ჩარჩოზე 6x M4 ხრახნების გამოყენებით. სამწუხაროდ, ჩვენ დავტოვეთ ძალიან ცოტა ადგილი, რათა ყველა კაბელი მოერგოს, ასე რომ მათ ცოტათი უნდა ჩაკეცონ.

ნაბიჯი 10: სერვოს დაკალიბრება

ვინაიდან ყველა წერილის სიმაღლე ოდნავ განსხვავებული იყო მონტაჟის შემდეგ ჩვენ გამოვიყენეთ თანდართული კოდი ყველა სერვისის დასაკალიბრებლად, რათა წერილებს ჰქონდეთ იგივე მინიმალური და მაქსიმალური პოზიციები. მაქსიმალური პოზიციისთვის ჩვენ შევეცადეთ წერილების ყუთი მაქსიმალურად ახლოს მიგვეტანა ეკრანთან. თითოეული სერვოს დაკალიბრებული მინი/მაქსიმალური პოზიციები შემდეგ შეიტანება მთავარ კოდში.

ნაბიჯი 11: კოდის ატვირთვა

მიმაგრებულია სიტყვის საათის მთავარი კოდი. არსებობს სამი სახის ეფექტი დროის ჩვენებაზე.

1. სწრაფად გადაიტანეთ ყველა ასო უკან (ერთმანეთის მიყოლებით) და მსუბუქი LED- ები თანაბარი შემთხვევითი ფერით. შემდეგ სწრაფად გადაიტანეთ ასოები, რომლებიც აჩვენებენ დროს წინ ერთმანეთის მიყოლებით და აანთებენ თითოეულ სიტყვას შემთხვევითი ფერით.
2. სწრაფად გადაიტანეთ ყველა ასო უკან (ერთმანეთის მიყოლებით) და მსუბუქი LED- ები თანაბარი შემთხვევითი ფერით. ნელა გადაიტანეთ თითოეული სიტყვა, რომელიც აჩვენებს დროს წინა მხარეს (ყველა ასო ერთდროულად) და ქრება ფერი ფონის ფერიდან შემთხვევით მნიშვნელობამდე.
3. სწრაფად გადაიტანეთ ყველა ასო შემთხვევით პოზიციაში (ერთმანეთის მიყოლებით) და აანთეთ LED- ები სხვადასხვა შემთხვევითი ფერით. შემდეგ ნელა გადაიტანეთ ყველა ასო უკან და გააქრეთ ფერი. გააგრძელე 1. ან 2.

მე ასევე მინდოდა განმეხორციელებინა ეფექტი, სადაც წერტილი, რომელიც აჩვენებს მიმდინარე წუთს, თანდათან წინ მიიწევს და ქრება ფერი, ისე რომ ის არის წინა პოზიტიონზე სწორი ფერით, როდესაც წუთი დასრულდება. სამწუხაროდ, მე ის ჯერ არ დამუშავებულა, რადგან, როგორც ჩანს, IR მიმღები არ რეაგირებს.

ნაბიჯი 12: ეკრანის მიმაგრება

თავიდან ჩვენ გვინდოდა თეთრი ქსოვილის გამოყენება როგორც ეკრანი. პრობლემა ის იყო, რომ ჩარჩოზე მიმაგრების შემდეგ ქსოვილი დაიხარა ცენტრში და ჩვენ დავასრულეთ პინჩუშის დამახინჯება. შემდეგ ჩვენ გადავწყვიტეთ, რომ ეკრანის ნაცვლად გამოვიყენოთ თხელი თეთრი PVC კილიტა. კილიტა ასევე რეკლამირებულია ლამპის ჩრდილების შესაქმნელად, ასე რომ მას აქვს გონივრული გადაცემა, მაგრამ ის არ არის გამჭოლი, ასე რომ შავი წერილები იმალება. ჩვენს პირველ ცდაში ჩვენ დავამაგრეთ კილიტა ეპოქსიდის გამოყენებით, მაგრამ ის არ იყო ძალიან კარგად, ასე რომ ჩვენ გადავედით ცხელ წებოზე. ფრთხილად იყავით, რომ თუ წებო ძალიან ცხელია, მას შეუძლია რეალურად გაალღოს კილიტა. ჭარბი კილიტა ამოღებულია ზუსტი დანით.

ნაბიჯი 13: ზედა და ქვედა საფარის მიმაგრება

საბოლოოდ შეღებილი ხის გადასაფარებლები მიმაგრებულია ზემოდან და ქვემოდან. მუქი ფერი ქმნის სასიამოვნო კონტრასტს თეთრ ეკრანთან. IR მიმღები იკვებებოდა უკანა ფირფიტის ხვრელით და ფიქსირდებოდა ზედა საფარზე ცხელი წებოთი.

ნაბიჯი 14: დასრულებული საათი და შეჯამება

ორთვიანი ინტენსიური მუშაობის შემდეგ საათი საბოლოოდ დასრულდა და მუშაობდა. საერთო ჯამში ჩვენ ძალიან კმაყოფილი ვართ შედეგით. ეკრანის უკან ასოების გადატანა LED- ების ფერის შეცვლასთან ერთად ქმნის ძალიან მაგარ ეფექტს. საბოლოოდ ასოები სრულყოფილად არ ემთხვეოდა და ეკრანი არ იყო 100% ბრტყელი, მაგრამ ეს თითქმის მას კიდევ უფრო ლამაზს ხდის. რა თქმა უნდა, არის რაღაცეები, რისი გაუმჯობესებაც შესაძლებელია, მაგრამ მე არ ვფიქრობ, რომ იქნება 2.0 ვერსია ამ მშენებლობის მონუმენტური ძალისხმევის გამო, თუკი მომავალ ჯერზე ჩვენ წარმოებას ჩინეთში არ გამოვაცხადებთ.

თუ მოგწონთ ეს ნაგებობა და მოახერხეთ ბოლომდე გადახვევა, გთხოვთ მოგვცეთ ხმა ეპილოგის კონკურსში.

პირველი პრიზი Epilog X კონკურსში