3D digitális homok: 11 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ez a projekt mintegy folytatása a DotStar LED Cube -nak, ahol SMD LED -eket használtam az üveg PCB -khez. A projekt befejezése után nem sokkal találkoztam az Adafruit animált LED homokkal, amely gyorsulásmérőt és LED mátrixot használ a homokszemek mozgásának szimulálására. Úgy gondoltam, hogy jó ötlet lenne kiterjeszteni ezt a projektet a harmadik dimenzióba úgy, hogy csak felépítem a LED -kocka nagyobb verzióját, gyorsulásmérővel párosítva. Meg akartam próbálni a kocka epoxigyanta öntését is.

Ha látni szeretné a kockát működés közben, görgessen le egészen a videóig.

1. lépés: Anyagjegyzék

A következő lista tartalmazza a kocka építéséhez szükséges anyagokat a képen látható módon

• 144 db SK6805-2427 LED (pl. Aliexpress)
• mikroszkóp diák (pl. amazon.de)
• rézszalag (0,035 x 30 mm) (pl. ebay.de)
• TinyDuino alapkészlet - lítium verzió
• gyorsulásmérő modul (pl. ASD2511-R-A TinyShield vagy GY-521)
• PCB prototípus (30 x 70 mm) (pl. amazon.de)
• tiszta öntőgyanta (pl. conrad.de vagy amazon.de)
• 3D nyomtatott ház

Az építéshez szükséges további anyagok és eszközök

• Forrólevegős forrasztópáka
• normál forrasztópáka finom heggyel
• 3d nyomtató
• lézeres nyomtató
• Dupont csatlakozók
• vékony huzal
• NYÁK fejléc csapok
• alacsony hőmérsékletű forrasztópaszta
• PCB -maró (pl. Vas -klorid)
• UV-kötő ragasztó fémüveghez (pl. NO61)
• általános célú ragasztó (pl. UHU Hart)
• szilikon tömítőanyag
• toner transzfer papír
• aceton

2. lépés: Üveg PCB -k készítése

Ezt a folyamatot már részletesen leírtam a DotStar LED Cube korábbi utasításomban, ezért csak röviden áttekintem a lépéseket.

1. Vágja a mikroszkóp tárgylemezeket 50,8 mm hosszú darabokra. 3D nyomtatást végeztem, hogy segítsek elérni a megfelelő hosszúságot (lásd a csatolt.stl fájlt). 4 diára lesz szüksége, 6-8 darab készítéséhez ajánlom.
2. Ragassza fel a rézfóliát az üveg aljzatra. Az UV -kötő NO61 ragasztót használtam.
3. Nyomtassa ki a mellékelt pdf -et a nyomtatott áramköri lapra festékátviteli papírra lézernyomtatóval. Ezt követően vágja le az egyes darabokat.
4. Vigye át a NYÁK -tervezést a rézbevonatra. Erre a célra laminálót használtam.
5. A réz maratása pl. vasklorid
6. Távolítsa el a festéket acetonnal

3. lépés: Forrasztó LED -ek

A DotStar LED-kockámban APA102-2020 LED-eket használtam, és a terv az volt, hogy ebben a projektben azonos típusú LED-eket használok. A LED -ek egyes párnái közötti kis távolság miatt azonban nagyon könnyű forrasztóhidakat létrehozni. Ez arra kényszerített, hogy minden egyes LED -et kézzel forraszthassak, és valójában ugyanezt tettem ebben a projektben. Sajnos, amikor majdnem befejeztem a projektet, hirtelen néhány forrasztóhíd vagy rossz kapcsolat kezdett megjelenni, ami arra kényszerített, hogy mindent újra szétszereljek. Ezután úgy döntöttem, hogy a kissé nagyobb SK6805-2427 LED-ekre költözöm, amelyek eltérő pad elrendezéssel rendelkeznek, így sokkal könnyebben forraszthatók.

Az összes párnát alacsony olvadáspontú forrasztópasztával letakartam, majd a LED -eket a tetejére helyeztem. Ügyeljen a LED -ek helyes tájolására a mellékelt rajz alapján. Ezt követően a NYÁK -ot a konyhánk főzőlapjára tettem, és óvatosan melegítettem, amíg a forrasztás fel nem olvad. Ez csendesen működött, és csak kevés utómunkát kellett elvégeznem a forrólevegős forrasztópákammal. A LED -mátrix teszteléséhez egy Arduino Nano -t használtam, amely az Adafruit NeoPixel szálvizsgálati példát futtatta, és Dupont vezetékek segítségével csatlakoztatta a mátrixhoz.

4. lépés: Készítse elő az alsó PCB -t

Az alsó NYÁK -hoz kivágtam egy 30 x 30 mm -es darabot egy prototípus táblából. Ezután forrasztottam rá néhány tűfejlécet, ahol az üveg PCB -ket később csatlakoztatni fogják. A VCC és a GND csapokat egy kis ezüstözött rézhuzal segítségével kötötték össze. Ezután a maradék lyukakat forrasztással lezártam, mert különben az epoxigyanta átszivárog az öntési folyamat során.

5. lépés: Csatlakoztasson üveg PCB -ket

A LED -mátrixok alsó PCB -hez való rögzítéséhez ismét UV -kötő ragasztót használtam, de nagyobb viszkozitással (NO68). A megfelelő igazításhoz 3D -s nyomtatót használtam (lásd a mellékelt.stl fájlt). A ragasztás után az üveg NYÁK -ok még kissé inogtak, de merevebbek lettek, miután a tűcsapokhoz forrasztották őket. Ehhez csak a normál forrasztópákamat és a szokásos forrasztópákamat használtam. Ismét jó ötlet minden mátrixot forrasztás után tesztelni. Az egyes mátrixok Din és Dout közötti összeköttetéseit Dupont vezetékekkel kötöttük össze, amelyek az alján lévő tüskékhez csatlakoztak.

6. lépés: Az elektronika összeszerelése

Mivel azt akartam, hogy a ház mérete a lehető legkisebb legyen, nem akartam normál Arduino Nano -t vagy Micro -t használni. Ez az 1/49 -es 1/2 hüvelykes LED -kocka tudatosította bennem a TinyDuino kártyákat, amelyek tökéletesnek tűntek ehhez a projekthez. Megkaptam az alapkészletet, amely tartalmazza a processzorlapot, a programozáshoz szükséges USB -pajzsot, a proto kártyát a külső kapcsolatokhoz, valamint egy apró újratölthető LiPo akkumulátor. Utólag meg kellett volna vásárolnom az általuk kínált 3 tengelyes gyorsulásmérő pajzsot is, ahelyett, hogy a még mindig fekvő GY-521 modult használnám. Ez még kompaktabbá tette volna a cicuit-ot és csökkentette volna a szükséges méreteket Ennek a konstrukciónak a vázlata meglehetősen egyszerű, és az alábbiakban csatolva van. Némi módosítást végeztem a TinyDuino processzortáblán, ahol az akkumulátor után külső kapcsolót adtam hozzá. A processzorlapon már van kapcsoló, de csak rövid volt A proto kártyához és a GY-521 modulhoz való csatlakozások tüskés fejlécekkel történnek, amelyek nem teszik lehetővé a legkompaktabb kialakítást, de nagyobb rugalmasságot kínálnak, mint a vezetékek közvetlen forrasztása. A proto -kártya alján lévő vezetékek/tűk hossza a lehető legrövidebb legyen, különben már nem csatlakoztathatja a processzorlap tetejéhez.

7. lépés: Töltse fel a kódot

Az elektronika összeszerelése után feltöltheti a mellékelt kódot, és ellenőrizheti, hogy minden működik -e. A kód a következő animációkat tartalmazza, amelyeket a gyorsulásmérő rázásával meg lehet ismételni.

• Rainbow: Rainbow animáció a FastLED könyvtárból
• Digitális homok: Ez az Adafruits animált LED homokkód kiterjesztése három dimenzióra. A LED pixelek a gyorsulásmérő leolvasási értékeinek megfelelően mozognak.
• Eső: Felülről lefelé eső képpontok a gyorsulásmérő által mért dőlésnek megfelelően
• Konfetti: Véletlenszerűen színes foltok, amelyek villognak és simán elhalványulnak a FastLED könyvtárból

8. lépés: Öntés

Itt az ideje, hogy a LED -mátrixot gyantába öntjük. Amint azt egy korábbi hozzászólásom megjegyzése is sugallja, jó lenne, ha a resinf és az üveg törésmutatói egyeznének, és így az üveg láthatatlan lenne. A gyanta mindkét komponensének törésmutatóiból ítélve úgy gondoltam, hogy ez lehetséges a kettő keverési arányának némi változtatásával. Néhány vizsgálat elvégzése után azonban azt tapasztaltam, hogy nem tudtam észrevehetően megváltoztatni a törésmutatót anélkül, hogy tönkretenném a gyanta keménységét. Ez nem túl rossz, mivel az üveg csak gyengén látható, és végül úgy döntöttem, hogy érdesítem a gyanta felületét. Az is fontos volt, hogy megfelelő anyagot találjunk, amely penészként használható. Olvastam a penész eltávolításának nehézségeiről az öntés után hasonló projektekben, mint például a lonesoulsurfer gyanta kocka. Néhány sikertelen saját kísérlet után megállapítottam, hogy a legjobb módja az, ha 3D -s nyomtatványt nyomtatnak, majd szilikon tömítőanyaggal bevonják. Most kinyomtattam egyetlen réteget egy 30 x 30 x 60 mm -es dobozból, a "spirál külső kontúr" beállítással Cura -ban (.stl fájl csatolva). Belül vékony szilikonréteggel bevonva nagyon könnyen eltávolítható a forma. A formát szilikon tömítőanyaggal is rögzítették az alsó NYÁK -ra. Győződjön meg arról, hogy nincsenek lyukak, mivel természetesen a gyanta átszivárog, és a gyantában légbuborékok képződnek. Sajnos volt egy apró szivárgásom, ami szerintem felelős az apró légbuborékokért, amelyek a forma fala közelében keletkeztek.

9. lépés: Polírozás

A forma eltávolítása után a kocka nagyon tisztanak tűnik a forma sima szilikon bevonatú felülete miatt. A szilikonréteg vastagságának változása miatt azonban volt néhány szabálytalanság. Ezenkívül a felső felület a szélei felé vetemedett a tapadás miatt. Ezért nedves csiszolással 240 csiszolópapírral finomítottam az alakzaton. Eredetileg az volt a tervem, hogy mindent finomítani fogok a finomabb szemcseméretre való áttéréssel, de végül úgy döntöttem, hogy a kocka szebben néz ki érdesített felülettel, így 600 szemcsével fejeztem be.

10. lépés: Szerelés a házba

Az elektronika házát Autodesk Fusion 360 -mal tervezték, majd 3D nyomtatással. Hozzáadtam egy téglalap alakú lyukat a falhoz a kapcsolóhoz és néhány lyukat a hátuljába, hogy M3 csavarokkal rögzítsem a GY-521 modult. A TinyDuino processzorlapot az alsó lemezhez rögzítették, majd az M2.2 csavarokkal a házhoz rögzítették. Először a kapcsolót forró ragasztóval szereltem a házba, majd a GY-521 modult, majd óvatosan behelyeztem a protoboardot és az akkumulátort. A LED -mátrixot Dupont csatlakozók segítségével rögzítették a proto kártyához, és a processzortáblát csak alulról lehet csatlakoztatni. Végül egy általános célú ragasztóval (UHU Hart) ragasztottam a házhoz a LED mátrix alsó NYÁK -ját.

11. lépés: Kész kocka

Végül a kocka elkészült, és élvezheti a fényjátékot. Nézze meg az animált kocka videóját.