3D ციფრული ქვიშა: 11 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ეს პროექტი არის ერთგვარი გაგრძელება ჩემი DotStar LED Cube, სადაც გამოვიყენე SMD LED- ები, რომლებიც მიმაგრებულია მინის PCB- ებზე. ამ პროექტის დასრულებიდან მალევე, დამხვდა ადაფრუტის ანიმაციური LED ქვიშა, რომელიც იყენებს ამაჩქარებელს და LED მატრიცას ქვიშის მარცვლების მოძრაობის სიმულაციისათვის. ვფიქრობდი, რომ კარგი იდეა იქნებოდა ამ პროექტის მესამე განზომილებაში გაფართოება, მხოლოდ ჩემი LED კუბის უფრო დიდი ვერსიის აშენებით, ამაჩქარებელთან ერთად. მე ასევე მინდოდა ვცადო კუბის ჩამოსხმა ეპოქსიდურ ფისში.

თუ გსურთ კუბი მოქმედებაში ნახოთ, გადაახვიეთ ვიდეოს ბოლომდე.

ნაბიჯი 1: მასალების შედგენა

ქვემოთ მოყვანილი სია შეიცავს კუბის ასაშენებლად საჭირო მასალებს, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე

• 144 ცალი SK6805-2427 LED (მაგ. ალიექსპრესი)
• მიკროსკოპის სლაიდები (მაგ. amazon.de)
• სპილენძის ლენტი (0.035 x 30 მმ) (მაგ. ebay.de)
• TinyDuino ძირითადი ნაკრები - ლითიუმის ვერსია
• აქსელერომეტრის მოდული (მაგ. ASD2511-R-A TinyShield ან GY-521)
• PCB პროტოტიპი (30 x 70 მმ) (მაგ. amazon.de)
• გამჭვირვალე ჩამოსხმის ფისი (მაგ. conrad.de ან amazon.de)
• 3D დაბეჭდილი საცხოვრებელი

მშენებლობისთვის საჭირო დამატებითი მასალები და ინსტრუმენტები

• ცხელი ჰაერის გამაგრილებელი რკინა
• ნორმალური გამაგრილებელი რკინა წვრილი წვერით
• 3D პრინტერი
• ლაზერული პრინტერი
• დუპონტის კონექტორები
• თხელი მავთული
• PCB სათაურის ქინძისთავები
• დაბალი ტემპერატურის გამაგრილებელი პასტა
• PCB დამჭერი (მაგ. რკინის ქლორიდი)
• UV სამკურნალო წებო ლითონის მინისთვის (მაგ. NO61)
• ზოგადი დანიშნულების წებო (მაგ. UHU Hart)
• სილიკონის დალუქული
• ტონერის გადაცემის ქაღალდი
• აცეტონი

ნაბიჯი 2: შუშის PCB- ების დამზადება

ეს პროცესი უკვე დეტალურად არის აღწერილი ჩემს წინა ინსტრუქციაში ჩემი DotStar LED Cube, ამიტომ, მე მოკლედ გადავდგამ ნაბიჯებს.

1. მიკროსკოპის სლაიდები დავჭრათ 50.8 მმ სიგრძის ნაჭრებად. მე მაქვს 3D დაბეჭდილი jig, რომელიც დამეხმარება სწორი სიგრძის მიღწევაში (იხ. თანდართული.stl ფაილი). თქვენ დაგჭირდებათ 4 სლაიდი გირჩევთ გააკეთოთ 6 -დან 8 ცალი.
2. მიამაგრეთ სპილენძის კილიტა შუშის სუბსტრატზე. მე გამოვიყენე UV სამკურნალო წებო NO61.
3. დაბეჭდეთ თანდართული pdf PCB– ით ტონერის გადასატან ქაღალდზე ლაზერული პრინტერის გამოყენებით. ამის შემდეგ ამოჭერით ცალკეული ნაჭრები.
4. გადაიტანეთ PCB დიზაინი სპილენძზე მოპირკეთებულზე. ამ მიზნით გამოვიყენე ლამინატორი.
5. ამოიღეთ სპილენძი მაგ. რკინის ქლორიდი
6. ამოიღეთ ტონერი აცეტონის გამოყენებით

ნაბიჯი 3: Solder LED- ები

ჩემს DotStar LED კუბში მე გამოვიყენე APA102-2020 LED- ები და გეგმა იყო იგივე ტიპის LED- ების გამოყენება ამ პროექტში. თუმცა, LED- ების ცალკეულ ბალიშებს შორის მცირე მანძილის გამო ძალიან ადვილია შესადუღებელი ხიდების შექმნა. ამან აიძულა მე გამეკერა თითოეული LED ხელით და მე რეალურად იგივე გავაკეთე ამ პროექტზე. სამწუხაროდ, როდესაც პროექტი თითქმის დასრულდა, მოულოდნელად გამოჩნდა რამდენიმე შედუღებული ხიდი ან ცუდი კონტაქტი, რამაც მაიძულა ყველაფერი ისევ დამეშალა. შემდეგ გადავწყვიტე გადავიდე ოდნავ უფრო დიდ SK6805-2427 LED- ებზე, რომლებსაც აქვთ ბალიშების განსხვავებული განლაგება, რაც მათ გაცილებით მარტივს ხდის შედუღებას.

მე დაფარული ყველა ბალიშები დაბალი დნობის solder პასტა და შემდეგ განთავსებული LEDs თავზე. იზრუნეთ LED- ების სწორ ორიენტაციაზე თანდართული სქემის მითითებით. ამის შემდეგ მე დავდე PCB ცხელ თეფშზე ჩვენს სამზარეულოში და ფრთხილად გავათბე სანამ გამდნარი არ დნება. ეს მშვენივრად მუშაობდა და მე მხოლოდ მცირეოდენი გადაკეთება მომიწია ცხელი ჰაერის გამაგრილებელი რკინით. LED მატრიცის შესამოწმებლად მე გამოვიყენე Arduino Nano, რომელიც აწარმოებდა Adafruit NeoPixel- ის ყველაზე მაგარ მაგალითს და ვუერთებდი მას მატრიქსს დიუპონტის მავთულის გამოყენებით.

ნაბიჯი 4: მოამზადეთ ქვედა PCB

ქვედა PCB– ისთვის პროტოტიპის დაფისგან 30 x 30 მმ ნაჭერი დავჭრა. შემდეგ გავამაგრე რამდენიმე სათაური, სადაც მინის PCB- ები იქნება დაკავშირებული შემდეგ. VCC და GND ქინძისთავები დაუკავშირდა ვერცხლისფერი სპილენძის მავთულის პატარა ნაჭერს. შემდეგ დალუქული ყველა დარჩენილი ხვრელების ერთად solder, რადგან წინააღმდეგ შემთხვევაში ეპოქსიდური ფისოვანი იქნება გაჟღენთილი დროს ჩამოსხმის პროცესში.

ნაბიჯი 5: მიამაგრეთ შუშის PCB- ები

LED მატრიცების დასამაგრებლად ქვედა PCB- ზე მე კვლავ გამოვიყენე UV სამკურნალო წებო, მაგრამ უფრო მაღალი სიბლანტით (NO68). სათანადო განლაგებისათვის მე გამოვიყენე 3D დაბეჭდილი jig (იხ. თანდართული.stl ფაილი). შუშის წებოს შემდეგ PCB– ები ჯერ კიდევ ოდნავ ბზინვარე იყო, მაგრამ უფრო მკაცრი გახდა მას შემდეგ, რაც ისინი მიამაგრეს სათაურებზე. ამისთვის მე უბრალოდ გამოვიყენე ჩემი ჩვეულებრივი გამაგრილებელი რკინა და ჩვეულებრივი გამაგრება. ისევ და ისევ კარგი იდეაა შედუღების შემდეგ ყველა მატრიცის შემოწმება. ცალკეული მატრიცების Din და Dout– ს შორის კავშირი დამყარდა Dupont– ის მავთულხლართებით, რომლებიც დაკავშირებულია ქვედა სათაურებთან.

ნაბიჯი 6: შეიკრიბეთ ელექტრონიკა

იმის გამო, რომ მინდოდა საცხოვრებლის განზომილება რაც შეიძლება მცირე გამეკეთებინა, არ მინდოდა ჩვეულებრივი არდუინო ნანოს ან მიკროს გამოყენება. ამ 1/2 LED კუბმა ერთ -ერთი მე -4 -ით გამაგებინა TinyDuino დაფები, რომლებიც იდეალური იყო ამ პროექტისათვის. მე მივიღე ძირითადი ნაკრები, რომელიც მოიცავს პროცესორის დაფას, USB ფარს პროგრამირებისათვის, პროტო დაფას გარე კავშირებისთვის, ასევე პაკეტი LiPo. საცხოვრებლის. სქემა ამ მშენებლობისთვის საკმაოდ ადვილია და მიმაგრებულია ქვემოთ. მე შევიტანე ცვლილებები TinyDuino პროცესორის დაფაზე, სადაც დავამატე გარე გადამრთველი ბატარეის შემდეგ. პროცესორის დაფას უკვე აქვს გადამრთველი, მაგრამ ეს იყო ძალიან მოკლე ჯდება კორპუსში. კავშირები პროტო დაფასთან და GY-521 მოდულთან, სადაც ხდება სათაურის გამოყენება, რაც არ იძლევა ყველაზე კომპაქტურ დიზაინს, მაგრამ უფრო მეტ მოქნილობას გვთავაზობს, ვიდრე პირდაპირ მავთულის შედუღება. პროტო დაფის ბოლოში მავთულის/ქინძისთავების სიგრძე უნდა იყოს რაც შეიძლება მოკლედ, წინააღმდეგ შემთხვევაში თქვენ აღარ შეგიძლიათ შეაერთოთ იგი პროცესორის დაფის თავზე.

ნაბიჯი 7: ატვირთეთ კოდი

ელექტრონიკის აწყობის შემდეგ შეგიძლიათ ატვირთოთ თანდართული კოდი და შეამოწმოთ, რომ ყველაფერი მუშაობს. კოდი შეიცავს შემდეგ ანიმაციებს, რომელთა გამეორება შესაძლებელია ამაჩქარებლის შერყევით.

• Rainbow: Rainbow ანიმაცია FastLED ბიბლიოთეკიდან
• ციფრული ქვიშა: ეს არის Adafruits ანიმაციური LED ქვიშის კოდის გაფართოება სამ განზომილებაში. LED პიქსელები გადაადგილდება აქსელერომეტრიდან წაკითხვის მნიშვნელობების შესაბამისად.
• წვიმა: პიქსელები იშლება ზემოდან ქვემოთ, ამაჩქარებლის გაზომვის მიხედვით
• კონფეტი: შემთხვევით შეფერილი ლაქები, რომლებიც ციმციმებენ და შეუფერხებლად ქრებიან FastLED ბიბლიოთეკიდან

ნაბიჯი 8: ჩამოსხმა

ახლა დროა LED მატრიცის ფისაში ჩაყრის. როგორც წინა წინადადებაში გაკეთებულ კომენტარში ვარაუდობ, კარგი იქნება, თუ რეზინფექციისა და შუშის რეფრაქციული მაჩვენებლები ისე ემთხვევა, რომ მინა უხილავი იქნება. ვიმსჯელებთ ფისის ორივე კომპონენტის რეფრაქციული მაჩვენებლების მიხედვით, ვიფიქრე, რომ ეს შესაძლებელი იქნებოდა ამ ორის შერევის რაციონის ოდნავ შეცვლით. თუმცა, გარკვეული ტესტის ჩატარების შემდეგ აღმოვაჩინე, რომ მე არ შემეძლო შესამჩნევად შემეცვალა რეფრაქციის ინდექსი ფისის სიმტკიცის გაფუჭების გარეშე. ეს არც ისე ცუდია, რადგან მინა მხოლოდ ნაგლეჯად ჩანს და ბოლოს მაინც გადავწყვიტე ფისის ზედაპირი მაინც გამეხეშებინა. ასევე მნიშვნელოვანი იყო ისეთი მასალის პოვნა, რომელიც გამოსაყენებლად გამოიყენებოდა. ვკითხულობდი სირთულეების შესახებ, თუ როგორ ამოვიღო ყბაყურა მას შემდეგ, რაც მსგავს პროექტებში ჩავაგდე, როგორიცაა lonesoulsurfer- ის ფისოვანი კუბი. ჩემი რამდენიმე წარუმატებელი ცდის შემდეგ აღმოვაჩინე, რომ საუკეთესო გზა იყო 3D ფორმატით დაბეჭდვა და შემდეგ სილიკონის სელენტით დაფარვა. მე მხოლოდ დაბეჭდილი მაქვს 30 x 30 x 60 მმ ყუთის ერთი ფენა კურაში "სპირალიზებული გარე კონტურის" პარამეტრის გამოყენებით. შიგნიდან სილიკონის თხელი ფენით დაფარვა ობის ძალიან ადვილად ამოღებას. ფორმა დაერთო ქვედა PCB- ს ასევე სილიკონის სელენტის გამოყენებით. დარწმუნდით, რომ არ არის ხვრელები, რა თქმა უნდა, ფისი გაჟღენთილია და ასევე ჰაერში ბუშტუკები წარმოიქმნება ფისაში. სამწუხაროდ, მე მქონდა პატარა გაჟონვა, რომელიც, ჩემი აზრით, პასუხისმგებელია პატარა ჰაერის ბუშტებზე, რომლებიც წარმოიქმნა ყალიბის კედელთან ახლოს.

ნაბიჯი 9: გაპრიალება

ყალიბის ამოღების შემდეგ შეგიძლიათ, რომ კუბი ძალიან გამჭვირვალედ გამოიყურებოდეს, რადგან მას აქვს გლუვი სილიკონის დაფარული ზედაპირი. თუმცა, იყო გარკვეული დარღვევები სილიკონის ფენის სისქის ცვალებადობის გამო. ასევე ზედა ზედაპირი გადაბმული იყო კიდეებისკენ გადაბმის გამო. აქედან გამომდინარე, მე დავხვეწე ფორმა სველი ქვიშით 240 გრეილის გასაპრიალებელი ქაღალდის გამოყენებით. თავდაპირველად, ჩემი გეგმა იყო ყველაფრის გადაყლაპვა უფრო წვრილ ხახუნზე გადასვლის გზით, თუმცა, საბოლოოდ გადავწყვიტე, რომ კუბი უფრო ლამაზად გამოიყურება დაუმუშავებელი ზედაპირით, ასე რომ, მე დავამთავრე 600 გრანი.

ნაბიჯი 10: მთა საცხოვრებელში

ელექტრონიკის კორპუსი შეიქმნა Autodesk Fusion 360 -ით და შემდეგ 3D დაბეჭდილ იქნა. მე დავამატე მართკუთხა ხვრელი კედელში გადართვისთვის და რამდენიმე ხვრელი უკანა მხარეს, რათა დავამონტაჟო GY-521 მოდული M3 ხრახნების გამოყენებით. TinyDuino პროცესორის დაფა იყო მიმაგრებული ქვედა ფირფიტაზე, რომელიც შემდეგ მიმაგრებული იყო კორპუსზე M2.2 ხრახნების გამოყენებით. თავიდან ჩავრთე გადამრთველი საცხოვრებელში ცხელი წებოს გამოყენებით, შემდეგ დამონტაჟდა GY-521 მოდული, რის შემდეგაც პროტობორდი და ბატარეა საგულდაგულოდ იქნა ჩასმული. LED მატრიცა მიმაგრებული იყო პროტო დაფაზე Dupont კონექტორების გამოყენებით და პროცესორის დაფა შეიძლება უბრალოდ ჩართული იყოს ქვემოდან. დაბოლოს, მე დავამატე LED მატრიცის ქვედა PCB კორპუსზე ზოგადი დანიშნულების წებოს გამოყენებით (UHU Hart).

ნაბიჯი 11: დასრულებული კუბი

საბოლოოდ კუბი დასრულებულია და თქვენ შეგიძლიათ დატკბეთ სინათლის ჩვენებით. ნახეთ ანიმაციური კუბის ვიდეო.