POV Globe 24bit True Color e Simple HW: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Ho sempre voluto realizzare uno di questi globi POV. Ma lo sforzo con tutte le saldature di LED, fili ecc. mi ha scoraggiato perché sono una persona pigra:-) Ci deve essere un modo più semplice! In questo tutorial ti mostrerò come costruire un globo POV con meno parti elettroniche rispetto ad altri progetti. Il motivo è l'utilizzo delle strisce LED indirizzabili APA 102. Queste strisce non necessitano di alcun driver elettronico e possono essere collegate direttamente con soli 2 fili ad un microcontrollore. Lo stato dei LED è (e deve essere) modificabile MOLTO velocemente. Per ottenere un'immagine stabile il clock rate SPI è di circa 10 Mhz e potrebbe essere anche più alto. Per ulteriori informazioni sui LED guarda qui.

Un altro vantaggio è l'uso di normali file bmp che vengono archiviati su una scheda microSD.

Andiamo !

Passaggio 1: BOM

Ecco un elenco delle parti principali di cui avrai bisogno. Per l'anello LED uso la mia stampante 3D, puoi anche usare una fetta di un tubo in PVC (diametro 150-180 mm). Anche le staffe dei cuscinetti sono stampate, ma possono essere realizzate ad esempio con un pezzo di legno. Per il telaio di base uso alcuni vecchi profili in metallo, sentiti libero di usare altri profili in metallo, legno, plastica o altro. Assicurati che il telaio sia torsionalmente rigido e un po' pesante.

Per l'albero motore:

• barra filettata M8, lunghezza 250mm
• Dadi M8
• manicotto in ottone 10mm, lunghezza 100mm
• 2 pz. rondella in plastica 8mm (vedi anche file STL)
• Giunto albero flessibile da 5 mm a 8 mm (quelli che vengono utilizzati per Nema 17)

per alimentare l'anello LED sull'albero:

• 2 pz. cuscinetto a sfere 6300 (10x35x11) full metal
• staffe portanti, vedere file STL o realizzare in legno con una sega intera da 35 mm
• 4 pz. vite M4x40 con dado
• 2 pz. capicorda 8mm
• Motore Brushless con albero da 5mm
• 4 pz. Viti M3 per il montaggio del motore
• ESC per motore brushless, eventualmente con ventola

In alternativa è possibile utilizzare una combinazione di motore a spazzole/esc con una coppia sufficiente.

Il motore sopra descritto ha una coppia sufficiente ma non raggiunge mai la sua corrente massima di 50 Ampere. La mia fornitura misura meno di 4 Ampere. Quindi non serve un ESC da 50 Ampere. Ho messo un dissipatore di calore con ventola sul mio ESC da 18 Ampere e funziona bene.

Per "sparare" preciso l'ESC uso an

Arduino Pro Mini

con due pulsanti

un'altra opzione è a

servotester

Alimentazione elettrica:

Abbiamo bisogno di 12V per il motore e 5V per l'anello LED.

Preferisco l'uso di vecchie forniture per PC come mostrato in questo istruibile

o:

Ci sono un sacco di alimentatori da 12V/5A dalla Cina

se usi uno di questi non dimenticare un convertitore step-down DC-DC per il 5V

Anello LED:

• 64 pezzi APA 102 LED (2 Strisce a 32pz.)
• Condensatore elettrolitico 1000µF 10V
• TLE 4905L Sensore di Hall + magnete
• resistenza di pull-up 10k, 1k
• Anello: usa il file STL o una fetta di tubo in PVC
• fascette 100mm
• BUONA colla, che le strisce non volino via a 2400 giri:-)

Il microcontrollore dell'elica Parallax:

Non aver paura di questo microcontrollore, è un potente mcu a 8 core con 80 Mhz ed è facile da programmare/flash come un arduino!

Sono disponibili diverse schede sul sito di parallasse, oppure guarda qui, è necessaria anche una microSD Breakout

Un'altra (mia) scelta è il P8XBlade2 di cluso, il lettore microSD è già a bordo!

Per programmare l'arduino e l'elica è necessaria anche una scheda adattatore da USB a TTL come questa

Passaggio 2: alloggio

Qui vedete l'alloggiamento. Realizzalo con qualsiasi materiale abbastanza robusto. Alla fine è necessaria una sorta di gabbia cubica con una lunghezza del bordo di circa 100 mm in cui è possibile montare il motore e l'anello/cuscinetti. Il cubo è montato su una piastra in legno massello con bulloni distanziatori. Nella piastra è stato praticato un foro per il motore.

Passaggio 3: l'albero di trasmissione

Scelgo una barra filettata con una lunghezza di 250 mm. La lunghezza dei manicotti in ottone è di circa 30 e 50 mm a seconda delle dimensioni della gabbia e dell'accoppiatore dell'albero. Il manicotto superiore (e più lungo) deve essere isolato dall'asta perché costituisce il polo positivo per l'alimentazione dell'anello. Questo viene fatto da nastro isolante e rondelle di plastica. Il manicotto non si adatterà all'asta con il nastro finché non si aumenta il diametro interno da 8,0 mm a 8,5 - 9,0 mm mediante foratura/fresatura. L'altro manicotto, inclusa l'asta, forma il polo negativo.

Passaggio 4: fornitura senza spazzole

Ora tocca ai cuscinetti. Scelgo quelli più grandi rispetto ai cuscinetti standard a causa della migliore conduttività. Posizionare il cuscinetto nel supporto e posizionare la piastra sopra di esso. Il piccolo foro laterale è per il cavo. Non dimenticare l'albero e la rondella tra i cuscinetti/manicotti.

Ho stampato in 3D i supporti, dai un'occhiata al file stl/zip.

Passaggio 5: controllo del motore

Dai un'occhiata allo schema di come deve essere collegata l'elettronica del motore.

Se non hai mai programmato un arduino, guarda le istruzioni:-) I due pulsanti sono per la velocità del motore. Se si accende l'alimentatore, l'ESC assume un valore di 500µS. Premere uno dei pulsanti per accendere il motore. Lo schizzo ha preso il valore "StartPos = 625". Successivamente, se hai trovato la velocità giusta, questo valore deve essere modificato. Utilizzando il tasto sinistro o destro si diminuisce/aumenta la velocità, premere entrambi i tasti contemporaneamente per 2 sec. e il motore si fermerà.

Assicurati che il motore/globo ruoti in senso antiorario, come la vera terra:-)

Passaggio 6: un anello LED per domarli tutti:-)

Ecco il nucleo! Stampato con la mia stampante 3D ma come ho detto sopra ci sono anche altre opzioni. Per risparmiare peso ho inserito molti fori nel telaio. Ora taglia due strisce, ciascuna con 32 LED. Meglio contare più volte prima di usare le forbici:-)

Posizionare le strisce è un po' complicato. Hai due strisce/colonne che generano linee pari e dispari. Le linee dispari sono su un lato dell'anello, le linee pari sono sul lato opposto. Contrassegnare il LED numero 16 su ogni striscia (rispettivamente riga numero 32 e 33) e fissarlo al telaio come mostrato nelle immagini. Un led si inserisce esattamente tra due LED opposti. Quindi hai due posti la seconda striscia con un offset !!!

Dopodiché puoi aggiustare il PCB/PCB, ho fatto delle piccole fessure nei controventi in modo che i PCB possano essere facilmente attaccati.

Prima di montare l'anello sull'albero, è necessario bilanciarlo. Usa un bastoncino sottile per bilanciare e viti o dadi come contrappeso.

Passaggio 7: schema

In questo schema si vede come la scheda MCU è cablata alle altre parti nell'anello. Allego anche una foto del sensore di hall e del magnete. Lo schema usa una scheda MCU più vecchia e più grande perché non trovo modelli fritzing di schede Propeller più recenti / attuali. Sentiti libero di fare le tue domande per la tavola che sceglierai/otterrai.

Fase 8: Programmazione/Flash del Microcontrollore Parallax Propeller

Questo è il binario che può essere facilmente trasferito alla prop-board. Ecco un link a uno dei miei precedenti Instructables che usano anche il microcontrollore dell'elica e ti mostrano come fare.

Passaggio 9: messa in servizio

Ok, prima copiamo solo l'immagine di prova sulla scheda SD.

• Se l'anello viene ruotato manualmente, i LED devono lampeggiare ogni volta che il sensore di hall supera il magnete.
• ora avviare il motore e aumentare la velocità di rotazione fino ad allineare i led (vedi 2 foto)
• la tensione deve essere costante e l'anello deve girare leggermente per ottenere un'immagine stabile/allineata
• collegare il terminale arduino al controllo motore
• notare il valore mostrato
• fermare la macchina
• sostituire il valore con la variabile "startPos" nello sketch POV_MotorControl
• flash arduino di nuovo

La prossima volta che avvii il motore otterrai la giusta velocità.

Il passaggio successivo non è più necessario con il nuovo software, da una velocità di 38 a 44 giri al secondo le linee pari e dispari vengono "bloccate" correttamente.

(Se necessario, utilizzare i pulsanti su/giù per la regolazione fine.)

Ora puoi "riempire" la scheda con le tue altre immagini.

Divertiti !!!!!!

Passaggio 10: come creare i propri BMP

Vuoi usare le tue foto? Nessun problema, ti mostro:

1. Ridimensiona la tua immagine a una risoluzione di 120 x 64 pixel
2. ruotare di 90 gradi in senso antiorario
3. specchio verticale

4. eventualmente ridurre la luminosità (i led sono molto luminosi),

   la migliore correzione della luminosità per le immagini consiste nell'utilizzare la correzione gamma con un fattore di 0,45

5. salva come BMP con colore a 24 bit e senza RLE

dopo aver salvato la dimensione del file deve essere 23094 byte!

Qualsiasi altra dimensione non funzionerà.

Se lo desideri, archivia più immagini sulla scheda SD. Vengono mostrati uno per uno dopo una rotazione.

Ora tocca a te creare una Morte Nera migliore della mia!

Passaggio 11: informazioni aggiuntive

Alcune cose che ho notato:

Se usi una delle minuscole CpuBlade di cluso non dimenticare di saldare il jumper a 3 pin etichettato QE per la programmazione

• i miei cuscinetti hanno una caduta di tensione di ca. 0,5 V quindi devo aumentare la tensione dal convertitore dc-dc fino a 6 Volt.
• (13 gennaio 2017), ha aggiunto il ring.stl nel passaggio 6
• (17 gennaio 2017), la migliore correzione della luminosità per le immagini consiste nell'utilizzare la correzione gamma con un fattore di 0,45
• (17 gennaio 2017), aggiorna POV Globe0_2.binary
• (18 gennaio 2017), carica il codice sorgente nel passaggio 8
• (27 gennaio 2017), carica nuovo codice sorgente, versione da 0_2 a I_0_1. Hanno fatto grandi progressi con la sincronizzazione tra le linee pari e dispari. Non è più necessario trovare la velocità corretta, basta portare l'anello alla velocità di 38-44 giri al secondo e le linee allineate!
• (3 marzo 2017), modificato il supporto del cuscinetto
• (9 marzo 2017), carica un binario di prova per accendere tutti i LED
• (28 febbraio 2018), il membro ha dichiarato che il motore scelto non ha una coppia sufficiente, forse è necessario uno più grande

Primo Premio al Concorso Make it Glow 2016

Secondo Premio al Concorso Arduino 2016

Quarto Premio al Design Now: 3D Design Contest 2016