POV Globe 24bit True Color i prosty sprzęt: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Zawsze chciałem zrobić jeden z tych globusów POV. Ale wysiłek z całym lutowaniem diod, przewodów itp. odstraszył mnie, bo jestem leniwą osobą:-) Musi być prostszy sposób ! W tej instrukcji pokażę, jak zbudować kulę POV z mniejszą ilością części elektronicznych niż inne projekty. Powodem jest zastosowanie adresowalnych pasków LED APA 102. Paski te nie wymagają żadnego sterownika elektronicznego i można je bezpośrednio podłączyć za pomocą zaledwie 2 przewodów do mikrokontrolera. Stan diod LED jest (i musi być) BARDZO szybko zmienialny. Aby uzyskać stabilny obraz, częstotliwość zegara SPI wynosi około 10 MHz i może być nawet wyższa. Więcej informacji na temat diod LED znajdziesz tutaj.

Kolejną zaletą jest wykorzystanie normalnych plików bmp, które są przechowywane na karcie microSD.

Chodźmy !

Krok 1: BOM

Oto lista głównych części, których będziesz potrzebować. Do pierścienia LED używam mojej drukarki 3D, można również użyć kawałka rury PCV (średnica 150-180mm). Wsporniki łożyskowe są również drukowane, ale mogą być wykonane na przykład z kawałka drewna. Do podstawowej ramy używam starych profili metalowych, możesz użyć innych profili metalowych, drewna, plastiku lub czegokolwiek. Upewnij się, że rama jest sztywna skrętnie i trochę ciężka.

Dla wału napędowego:

• pręt gwintowany M8, długość 250mm
• Orzechy M8
• mosiężna tuleja 10mm, długość 100mm
• 2 szt. podkładka plastikowa 8mm (zobacz też pliki STL)
• Elastyczne sprzęgło wałka 5 mm do 8 mm (ci, których używa się do Nema 17)

do zasilania pierścienia LED nad wałem:

• 2 szt. łożysko kulkowe 6300 (10x35x11) w całości z metalu

• wsporniki nośne, patrz pliki STL lub wykonaj z drewna całą piłą 35mm
• 4 szt. śruba M4x40 z nakrętką
• 2 szt. Prowadnice kablowe 8mm
• Silnik bezszczotkowy z wałem 5mm
• 4 szt. Śruby M3 do montażu silnika
• ESC do silnika bezszczotkowego, ewentualnie z wentylatorem

Alternatywnie można użyć kombinacji silnika szczotkowego/esc z wystarczającym momentem obrotowym.

Opisany powyżej silnik ma wystarczający moment obrotowy, ale nigdy nie osiąga maksymalnego prądu 50 amperów. Moja podaż mierzy mniej niż 4 Ampery. Więc nie ma sensu 50 Amper ESC. Umieściłem radiator z wentylatorem na moim 18Ampere ESC i działa dobrze.

Do dokładnego „odpalania” ESC używam an

Arduino Pro Mini

z dwoma przyciskami

inną opcją jest

serwoster

Zasilacz:

Potrzebujemy 12V do silnika i 5V do pierścienia LED.

Wolę używać starych materiałów eksploatacyjnych do komputera, jak pokazano w tej instrukcji

lub:

Istnieje wiele dostaw 12V/5A z Chin

jeśli używasz jednego z nich, nie zapomnij o konwerterze obniżającym napięcie DC-DC dla 5 V

Pierścień LED:

• 64szt. APA 102 LED (2 paski po 32szt.)
• Kondensator elektrolityczny 1000µF 10V
• Czujnik Halla TLE 4905L + magnes
• rezystor podciągający 10k, 1k
• Pierścień: użyj pliku STL lub kawałka rury PCV
• opaski kablowe 100mm
• DOBRY klej, że paski nie odlatują przy 2400rpm:-)

Mikrokontroler śmigła paralaksy:

Nie bój się tego mikrokontrolera, jest to potężny 8-rdzeniowy mcu z 80Mhz i jest tak samo łatwy do zaprogramowania/flashowania jak arduino!

Dostępnych jest kilka tablic na stronie paralaksy lub spójrz tutaj, potrzebujesz również karty microSD Breakout

Kolejny (mój) wybór to P8XBlade2 od cluso, czytnik microSD jest już na pokładzie!

Do programowania arduino i śmigła potrzebna jest również płytka adaptera USB na TTL, taka jak ta

Krok 2: Mieszkanie

Tutaj widzisz obudowę. Zrób to z dowolnego materiału, który jest wystarczająco wytrzymały. Na koniec potrzebujesz czegoś w rodzaju sześciennej klatki o długości krawędzi około 100 mm, w której możesz zamontować silnik i pierścień/łożyska. Kostka montowana jest na płycie z litego drewna za pomocą kołków dystansowych. W płycie wywiercono otwór na silnik.

Krok 3: Wał napędowy

Wybieram pręt gwintowany o długości 250mm. Długość tulei mosiężnych wynosi około 30 i 50 mm w zależności od wielkości koszyka i sprzęgu wału. Górna (i dłuższa) tuleja musi być odizolowana od pręta, ponieważ tworzy dodatni biegun zasilania pierścienia. Odbywa się to za pomocą taśmy izolacyjnej i plastikowych podkładek. Tuleja nie będzie pasować do pręta z taśmą, dopóki średnica wewnętrzna nie zostanie zwiększona z 8,0 mm do 8,5 - 9,0 mm przez wiercenie/frezowanie. Druga tuleja wraz z prętem tworzy biegun ujemny.

Krok 4: Zasilanie bezszczotkowe

Teraz czas na łożyska. Wybieram łożyska większe niż standardowe ze względu na lepszą przewodność. Umieść łożysko w uchwycie i umieść na nim płytkę. Mały otwór z boku przeznaczony jest na kabel. Nie zapomnij o wale i podkładce między łożyskami/tuleami.

Wydrukowałem 3d uchwyty, spójrz na plik stl/zip.

Krok 5: Sterowanie silnikiem

Spójrz na schemat podłączenia elektroniki silnika.

Jeśli nigdy nie programowałeś arduino, spójrz na instrukcje:-) Dwa przyciski dotyczą prędkości silnika. Po włączeniu zasilania ESC uzyskuje wartość 500µS. Naciśnij jeden z przycisków, aby włączyć silnik. Szkic przyjął wartość „StartPos = 625”. Później, jeśli znajdziesz odpowiednią prędkość, ta wartość musi zostać zmieniona. Używając lewego lub prawego przycisku zmniejszasz/zwiększasz prędkość, naciśnij oba przyciski jednocześnie przez 2 sekundy. a silnik się zatrzyma.

Upewnij się, że silnik/globus obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, jak prawdziwa ziemia:-)

Krok 6: Jeden pierścień LED, aby rządzić nimi wszystkimi:-)

Nadchodzi rdzeń! Wydrukowano na mojej drukarce 3d, ale jak powiedziałem powyżej, są też inne opcje. W celu zaoszczędzenia wagi mam wiele otworów w ramie. Teraz odetnij dwa paski, każdy z 32 diodami LED. Lepiej policz kilka razy przed użyciem nożyczek:-)

Umieszczenie pasków jest trochę trudne. Masz dwa paski/kolumny, które generują nieparzyste i parzyste linie. Linie nieparzyste znajdują się po jednej stronie pierścienia, linie parzyste po przeciwnej. Zaznacz diodę LED nr 16 na każdym pasku (odpowiednio linia nr 32 i 33) i przymocuj ją do ramy, jak pokazano na zdjęciach. Jedna dioda pasuje dokładnie pomiędzy dwie przeciwstawne diody. Czyli masz dwa miejsca drugi pasek z offsetem !!!

Potem możesz naprawić PCB/PCB, zrobiłem małe szczeliny w usztywnieniach, aby można było łatwo przymocować PCB.

Zanim założysz pierścień na wał, musisz go wyważyć. Użyj cienkiego patyczka do wyważenia i śrub lub nakrętek jako przeciwwagi.

Krok 7: Schemat

Na tym schemacie widać, jak płyta MCU jest podłączona do innych części w/w pierścieniu. Załączam też zdjęcie czujnika halla i magnesu. Schemat wykorzystuje starszą i większą płytkę MCU, ponieważ nie znajduję szablonów nowszych/aktualnych płyt śmigła. Zachęcamy do zadawania pytań dotyczących tablicy, którą wybierzesz/dostaniesz.

Krok 8: Programowanie/flashowanie mikrokontrolera śmigła paralaksy

Jest to plik binarny, który można łatwo przenieść na konsolę prop-board. Oto link do jednej z moich poprzednich instrukcji, która również używa mikrokontrolera śmigła i pokazuje JAK.

Krok 9: Oddaj do użytku

Ok, najpierw kopiujemy tylko zdjęcie testowe na kartę SD.

• Jeśli pierścień jest obracany ręcznie, diody LED muszą migotać za każdym razem, gdy czujnik Halla mija magnes.
• teraz uruchom silnik i zwiększ prędkość obrotową, aż diody LED zostaną wyrównane (patrz 2 zdjęcia)
• Napięcie musi być stałe, a pierścień musi się lekko obracać, aby uzyskać stabilny/wyrównany obraz;
• podłącz terminal arduino do sterowania silnikiem;
• Zwróć uwagę na pokazaną wartość!
• zatrzymaj maszynę
• zamień wartość na zmienną "startPos" w szkicu POV_MotorControl
• ponownie flashuj arduino

Następnym razem, gdy uruchomisz silnik, uzyskasz odpowiednią prędkość.

Kolejny krok nie jest już konieczny w nowym oprogramowaniu, od 38 do 44 obr./s linie parzyste i nieparzyste są „zablokowane” poprawnie.

(W razie potrzeby użyj przycisków góra/dół w celu dostrojenia.)

Teraz możesz „wypełnić” kartę innymi zdjęciami.

Baw się dobrze !!!!!!

Krok 10: Jak stworzyć własne BMP

Chcesz użyć własnych zdjęć ? Nie ma problemu, pokazuję ci:

1. Zmień rozmiar obrazu do rozdzielczości 120 x 64 pikseli
2. obróć o 90 stopni w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara
3. lustro w pionie

4. ewentualnie zmniejszyć jasność (diody LED są bardzo jasne),

   najlepszą korekcją jasności obrazów jest użycie korekcji gamma ze współczynnikiem 0,45

5. zapisz jako BMP z 24-bitowym kolorem i bez RLE

po zapisaniu rozmiar pliku musi wynosić 23094 bajtów !

Żaden inny rozmiar nie zadziała.

Jeśli chcesz, przechowuj kilka obrazów na karcie SD. Są one pokazywane jeden po drugim, każdy po jednym obrocie.

Teraz to do Ciebie należy stworzenie lepszej Gwiazdy Śmierci niż moja!

Krok 11: Dodatkowe informacje

Kilka rzeczy, które zauważyłem:

Jeśli używasz jednego z małych procesorów CpuBlade firmy cluso, nie zapomnij przylutować 3 pinowej zworki oznaczonej QE do programowania

• moje łożyska mają spadek napięcia ok. 0.5 V więc muszę zwiększyć napięcie z przetwornika DC-DC do 6 Volt.
• (13 stycznia 2017), dodał ring.stl w kroku 6
• (17 stycznia 2017 r.) najlepszą korekcją jasności obrazów jest użycie korekcji gamma ze współczynnikiem 0,45
• (17 stycznia 2017), aktualizacja POV Globe0_2.binary
• (18 stycznia 2017), prześlij kod źródłowy w kroku 8
• (27 stycznia 2017), prześlij nowy kod źródłowy, wersja od 0_2 do I_0_1. Osiągnęliśmy duży postęp w synchronizacji między liniami nieparzystymi i parzystymi. Nie trzeba już szukać odpowiedniej prędkości, wystarczy, że pierścień osiągnie prędkość 38-44 strzałów na sekundę, a linie się wyrównają!
• (03.03.2017), zmodyfikowano uchwyt łożyska
• (09 marca 2017), prześlij testowy plik binarny, aby włączyć wszystkie diody LED
• (28 lutego 2018), członek rclayled powiedział, że wybrany silnik nie ma wystarczającego momentu obrotowego, może potrzebny jest większy

I nagroda w konkursie Make it Glow 2016

II nagroda w konkursie Arduino 2016

Czwarta nagroda w konkursie Design Now: 3D Design Contest 2016