3D digitale sand: 11 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Hierdie projek is 'n voortsetting van my DotStar LED Cube, waar ek SMD -LED's gebruik het wat aan glas -PCB's geheg is. Kort nadat ek hierdie projek voltooi het, het ek op die geanimeerde LED -sand van Adafruit afgekom wat 'n versnellingsmeter en 'n LED -matriks gebruik om die beweging van sandkorrels na te boots. Ek het gedink dat dit 'n goeie idee sou wees om hierdie projek in die derde dimensie uit te brei deur net 'n groter weergawe van my LED -kubus saam met 'n versnellingsmeter te bou. Ek wou ook probeer om die kubus in epoxyhars te gooi.

As u die kubus in aksie wil sien, blaai tot by die video.

Stap 1: Staatsbrief

Die volgende lys bevat die materiaal wat nodig is om die kubus te bou, soos op die foto getoon

• 144 stuks SK6805-2427 LED's (bv. Aliexpress)
• mikroskoopskyfies (bv. amazon.de)
• koperband (0,035 x 30 mm) (bv. ebay.de)
• TinyDuino basiese stel - litium weergawe
• versnellingsmeter module (bv. ASD2511-R-A TinyShield of GY-521)
• prototipe PCB (30 x 70 mm) (bv. amazon.de)
• helder giethars (bv. conrad.de of amazon.de)
• 3D -gedrukte behuising

Bykomende materiaal en gereedskap wat nodig is vir die konstruksie

• Warm lug soldeerbout
• normale soldeerbout met fyn punt
• 3D -drukker
• laser drukker
• Dupont -verbindings
• dun draad
• PCB -kopstukke
• lae temperatuur soldeerpasta
• PCB etser (bv. Ferrichloried)
• UV-uithardingsgom vir metaalglas (bv. NO61)
• gom vir algemene doeleindes (bv. UHU Hart)
• silikoon seëlaar
• toner oordrag papier
• asetoon

Stap 2: Maak glas -PCB's

Hierdie proses is reeds breedvoerig beskryf in my vorige instruksie van my DotStar LED Cube, daarom gaan ek kortliks oor die stappe.

1. Sny die mikroskoopskyfies in stukke van 50,8 mm lank. Ek het 'n jig in 3D gedruk om my te help om die regte lengte te kry (sien aangehegte.stl -lêer). U benodig 4 skyfies wat ek aanbeveel om 6 tot 8 stukke te maak.
2. Plak die koperfoelie op die glas substraat. Ek het die UV -genesende gom NO61 gebruik.
3. Druk die aangehegte pdf met die printplaat af op toneroordragpapier met 'n laserprinter. Sny daarna die individuele stukke uit.
4. Plaas die PCB -ontwerp op die koperbedekking. Ek het 'n laminator vir hierdie doel gebruik.
5. Ets die koper weg met bv. ferrichloried
6. Verwyder die toner met asetoon

Stap 3: Soldeer LED's

In my DotStar LED-kubus het ek APA102-2020 LED's gebruik en die plan was om dieselfde tipe LED's in hierdie projek te gebruik. As gevolg van die klein afstand tussen die individuele pads van die LED's, is dit egter baie maklik om soldeerbrue te maak. Dit het my gedwing om elke LED met die hand te soldeer en ek het eintlik dieselfde gedoen met hierdie projek. Ongelukkig, toe ek die projek byna voltooi het, het daar skielik soldeerbrue of slegte kontakte verskyn, wat my gedwing het om alles weer af te haal. Ek besluit toe om oor te skakel na die effens groter SK6805-2427 LED's, wat 'n ander paduitleg het, wat dit baie makliker maak om te soldeer.

Ek bedek al die pads met 'n lae smeltende soldeerpasta en plaas die LED's bo -op. Let op die korrekte oriëntasie van die LED's deur na die aangehegte skema te verwys. Daarna sit ek die PCB op die kookplaat in ons kombuis en verhit dit versigtig totdat die soldeer gesmelt het. Dit het goed gewerk en ek moes maar min werk met my soldeerbout met warm lug doen. Om die LED -matriks te toets, het ek 'n Arduino Nano gebruik wat die Adafruit NeoPixel -strengtoetsvoorbeeld gebruik het en dit met Dupont -drade aan die matriks gekoppel.

Stap 4: Berei die onderste PCB voor

Vir die onderste printplaat sny ek 'n stuk 30 x 30 mm van 'n prototipe bord. Daarna het ek 'n paar penkopstukke daaraan gesoldeer waar die glas -PCB's daarna gekoppel sal word. Die VCC- en GND -penne is met 'n klein stukkie silwer koperdraad verbind. Toe verseël ek al die oorblywende gate met soldeersel, want anders sou die epoxyhars tydens die gietproses deursyfer.

Stap 5: Heg glas -PCB's aan

Om die LED -matrikse aan die onderste PCB te heg, het ek weer 'n UV -hardende gom gebruik, maar met 'n hoër viskositeit (NO68). Vir 'n behoorlike belyning gebruik ek 'n 3D -gedrukte mal (sien aangehegte.stl -lêer). Nadat die glas vasgeplak was, was die PCB's nog steeds 'n bietjie wankelrig, maar dit het meer styf geword nadat dit aan die penkoppe gesoldeer was. Hiervoor het ek net my gewone soldeerbout en gewone soldeer gebruik. Dit is weer 'n goeie idee om elke matriks na soldeer te toets. Die verbindings tussen die Din en Dout van die individuele matrikse is gemaak met Dupont -drade wat aan die penkoppe aan die onderkant gekoppel is.

Stap 6: Monteer elektronika

Omdat ek die omvang van die behuising so klein moontlik wou maak, wou ek nie 'n gewone Arduino Nano of Micro gebruik nie. Hierdie 1/2 LED -kubus by one49th het my bewus gemaak van die TinyDuino -borde wat perfek vir hierdie projek gelyk het. Ek het die basiese kit wat die verwerkerbord bevat, 'n USB -skild vir programmering, 'n protobord vir eksterne verbindings sowel as 'n klein herlaaibare LiPo-battery. Terugskouend moes ek ook die 3-as versnellingsmeterskerm wat hulle aanbied, gekoop het in plaas van 'n GY-521-module wat ek nog gehad het, te gebruik. Dit sou die cicuit nog meer kompak gemaak het en die nodige afmetings verminder het Die skema vir hierdie konstruksie is redelik eenvoudig en hieronder aangeheg. Die verbindings met die proto-boord en die GY-521-module word gedoen met behulp van speldkoppe wat nie die mees kompakte ontwerp moontlik maak nie, maar meer buigsaamheid bied as om die drade direk te soldeer. die lengte van die drade/penne aan die onderkant van die protobord moet so kort as moontlik wees, anders kan u dit nie meer aan die bokant van die verwerkerbord aansluit nie.

Stap 7: Laai die kode op

Nadat u die elektronika bymekaargemaak het, kan u die aangehegte kode oplaai en toets of alles werk. Die kode bevat die volgende animasies wat herhaal kan word deur die versnellingsmeter te skud.

• Rainbow: Rainbow -animasie uit die FastLED -biblioteek
• Digitale sand: dit is 'n uitbreiding van die geanimeerde LED -sandkode van Adafruits tot drie dimensies. Die LED -pixels beweeg volgens die uitleeswaardes van die versnellingsmeter.
• Reën: Pixels wat van bo na onder daal volgens helling gemeet deur 'n versnellingsmeter
• Konfetti: lukraak gekleurde spikkels wat inblink en glad vervaag uit die FastLED -biblioteek

Stap 8: Giet

Nou is dit tyd om die LED -matriks in hars te gooi. Soos in 'n opmerking in my vorige weergawe voorgestel word, sou dit goed wees as die brekingsindekse van die hars en die glas ooreenstem, sodat die glas onsigbaar sou wees. Te oordeel na die brekingsindekse van beide komponente van die hars, het ek gedink dat dit moontlik sou wees deur die mengrantsoen van die twee effens te verander. Na 'n toets het ek egter gevind dat ek nie die brekingsindeks merkbaar kon verander sonder om die hardheid van die hars te verwoes nie. Dit is nie so erg nie, want die glas is slegs ligweg sigbaar en uiteindelik het ek besluit om die hars se oppervlak in elk geval te vergroot. Dit was ook belangrik om 'n geskikte materiaal te vind wat as vorm gebruik kan word. Ek lees oor die probleme om die vorm te verwyder nadat ek soortgelyke projekte soos die harsblokkie van lonesoulsurfer ingegooi het. Na 'n paar onsuksesvolle proewe het ek gevind dat die beste manier was om 'n 3D -vorm te laat druk en dan met silikoon seëlmiddel te bedek. Ek het sopas 'n enkele laag van 'n 30 x 30 x 60 mm -boks gedruk met die "spiraalvormige buitekontoer" -instelling in Cura (.stl -lêer aangeheg). Om dit met 'n dun lagie silikoon aan die binnekant te bedek, maak die vorm daarna baie maklik om te verwyder. Die vorm is ook met 'n silikoon seëlmiddel aan die onderste PCB geheg. Maak seker dat daar geen gate is nie, want die hars sal natuurlik deursyfer en daar sal ook lugborrels in die hars ontstaan. Ongelukkig het ek 'n klein lek gehad wat, volgens my, verantwoordelik is vir klein lugborrels wat naby die muur van die vorm ontstaan het.

Stap 9: Poleer

Nadat u die vorm verwyder het, kan u sien dat die kubus baie duidelik lyk as gevolg van die gladde silikoonbedekte oppervlak van die vorm. Daar was egter 'n paar onreëlmatighede as gevolg van die dikte van die silikoonlaag. Die boonste oppervlak is ook na die rande gekantel as gevolg van hechting. Daarom het ek die vorm verfyn deur nat te skuur met 240 skuurpapier. Oorspronklik was my plan om alles te herpoleer deur na steeds fyner korrels te gaan, maar uiteindelik het ek besluit dat die kubus mooier lyk met 'n growwe oppervlak, sodat ek met 600 grit klaargemaak het.

Stap 10: Monteer in behuising

Die behuizing vir die elektronika is ontwerp met Autodesk Fusion 360 en daarna 3D gedruk. Ek het 'n reghoekige gat in die muur vir die skakelaar bygevoeg en 'n paar gate aan die agterkant om die GY-521-module met M3-skroewe te monteer. Die TinyDuino -verwerkersbord is aan die onderplaat vasgemaak, wat dan met die M2.2 -skroewe aan die behuising vasgemaak is. Ek het eers die skakelaar met warm gom in die behuizing gemonteer, daarna is die GY-521-module gemonteer, waarna die protobord en die battery versigtig ingesit is. Die LED -matriks is met behulp van Dupont -verbindings aan die protobord geheg en die verwerkerbord kan net van onder af ingeprop word. Uiteindelik plak ek die onderste PCB van die LED -matriks op die behuizing vas met 'n algemene kleefmiddel (UHU Hart).

Stap 11: Klaar kubus

Uiteindelik is die kubus klaar en kan u die ligskou geniet. Kyk na die video van die geanimeerde kubus.