Photonics Challenger: Transparent 3D Volumetric POV (PHABLABS): 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Πριν από μερικές εβδομάδες έλαβα μια πρόσκληση της τελευταίας στιγμής να συμμετάσχω σε ένα PhabLabs Hackathon στο Science Center Delft στην Ολλανδία. Για έναν ενθουσιώδη χόμπι σαν εμένα, ο οποίος μπορεί κανονικά να αφιερώσει μόνο ένα περιορισμένο χρονικό διάστημα στο τσίμπημα, το είδα ως μια μεγάλη ευκαιρία να προγραμματίσω αφιερωμένο χρόνο για να μετατρέψω μια από τις πολλές ιδέες μου, στο πλαίσιο του Hackathon: Photonics, σε πραγματικό έργο. Και με τις εξαιρετικές εγκαταστάσεις στο Makerspace στο Science Center Delft ήταν απλώς αδύνατο να απορρίψουμε αυτήν την πρόσκληση.

Μια από τις ιδέες που είχα ήδη για λίγο σχετικά με τη φωτονική ήταν ότι ήθελα να κάνω κάτι με το Persistence of Vision (POV). Υπάρχουν ήδη πολλά παραδείγματα διαθέσιμα στο διαδίκτυο σχετικά με τον τρόπο κατασκευής μιας βασικής οθόνης POV χρησιμοποιώντας ορισμένα βασικά στοιχεία: μικροελεγκτή, παλιό ανεμιστήρα/σκληρό δίσκο/κινητήρα και μια σειρά από led που συνδέονται κάθετα στον άξονα της περιστρεφόμενης συσκευής. Με μια σχετικά απλή ρύθμιση μπορείτε ήδη να δημιουργήσετε μια εντυπωσιακή εικόνα 2 διαστάσεων, π.χ.:

Μια άλλη παραλλαγή των οθονών POV συνδέει μια σειρά από led παράλληλα με τον άξονα της περιστρεφόμενης συσκευής. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα μια τρισδιάστατη κυλινδρική οθόνη POV, π.χ.:

Αντί να συνδέσετε τη συμβολοσειρά led παράλληλα με τον άξονα της περιστρεφόμενης συσκευής, μπορείτε επίσης να τοξοτομήσετε τη σειρά των led. Αυτό θα οδηγήσει σε σφαιρική (σφαιρική) οθόνη POV, π.χ. Το Ακολουθούν μερικά παραδείγματα τέτοιων ογκομετρικών οθονών 3D POV που χρησιμοποίησα ως έμπνευση για αυτό το συγκεκριμένο έργο:

• https://www.instructables.com/id/PropHelix-3D-POV-…
• https://github.com/mbjd/3DPOV
• https://hackaday.io/project/159306-volumetric-pov-…
• https://hackaday.com/2014/04/21/volumen-the-most-a…

Καθώς οι παραγωγοί των παραπάνω παραδειγμάτων παρείχαν πολύ χρήσιμες πληροφορίες, ήταν πολύ λογικό να ανακατέψουμε μέρη των έργων τους. Αλλά καθώς ένα Hackathon υποτίθεται ότι είναι δύσκολο, αποφάσισα επίσης να δημιουργήσω έναν διαφορετικό τύπο ογκομετρικής οθόνης 3D POV. Μερικοί από αυτούς χρησιμοποιούσαν ρότορες και πολλή θερμή κόλλα για να μην πετούν τα εξαρτήματα. Άλλοι δημιούργησαν προσαρμοσμένα PCB για το έργο τους. Αφού εξέτασα μερικά από τα άλλα έργα 3D POV, είδα χώρο για κάποια «καινοτομία» ή παρουσίασα κάποιες προκλήσεις για τον εαυτό μου:

• Χωρίς προηγούμενη εμπειρία στη δημιουργία προσαρμοσμένων PCB και λόγω του χρονικού περιορισμού του Hackathon επιλέγω να ακολουθήσω μια πιο βασική προσέγγιση πρωτότυπου. Αλλά αντί να δημιουργήσω πραγματικούς ρότορες, ήμουν περίεργος για το πώς θα ήταν μια τέτοια ογκομετρική οθόνη 3D POV όταν χρησιμοποιούσα έναν κύλινδρο από στρώματα ακρυλικού πλαστικού.
• Καμία χρήση ή ελάχιστη χρήση θερμής κόλλας για να γίνει η συσκευή λιγότερο επικίνδυνη

Βήμα 1: Υλικό και εργαλεία που χρησιμοποιούνται

Για τον ελεγκτή κινητήρα

• Arduino Pro Micro 5V/16Mhz
• Μικρό Breadboard
• 3144 Αισθητήρας διακόπτη εφέ Hall
• Μαγνήτης με διάμετρο: 1cm, ightψος: 3mm
• Διακόπτης εναλλαγής - MTS -102
• Ποτενσιόμετρο 10Κ
• Καλώδια Dupont Jumper
• 16 x Μ5 Καρύδια
• Μονάδα οθόνης LCD με μπλε οπίσθιο φωτισμό (HD44780 16 × 2 χαρακτήρες)
• Αντίσταση 10K - Τραβήξτε την αντίσταση για τον αισθητήρα εφέ Hall
• Αντίσταση 220 Ohm - Για τον έλεγχο της αντίθεσης της οθόνης LCD
• Διάμετρος ράβδου σπειρώματος: 5mm
• Κόντρα πλακέ, Πάχος: 3mm

Για τη βάση πλατφόρμας

• Κομμάτι παλιοσίδερα (250 x 180 x 18 mm)
• Mean Well - 12V 4.2A - Τροφοδοτικό μεταγωγής LRS -50-12
• Καλώδιο τροφοδοσίας 220V
• Ασύρματος μετατροπέας DC -DC - 5V 2A (πομπός)
• Turnigy D2836/8 1100KV Brushless Outrunner Motor
• Turnigy Plush 30amp Speed Controller W/BEC
• Συνδέσεις μπλοκ τερματικών
• 12 x M6 Παξιμάδια για να στερεώσετε την πλατφόρμα χρησιμοποιώντας τις ράβδους με σπείρωμα διαμέτρου 6mm.
• 3 x μπουλόνια M2 (μήκος 18 mm) για τη στερέωση του προσαρμογέα μπουλονιού στον κινητήρα χωρίς ψήκτρες
• 4 x M3 Παξιμάδια και μπουλόνια για τη στερέωση του κινητήρα χωρίς ψήκτρες στο κομμάτι ξύλου
• Διάμετρος ράβδου με σπείρωμα: 6mm (4 x μήκος 70 mm)
• Διάμετρος ράβδου με σπείρωμα: 4mm (1 x μήκος 80 mm)
• Κόντρα πλακέ, Πάχος: 3mm

Για το περιστρεφόμενο περίβλημα

• Ασύρματος μετατροπέας DC -DC - 5V 2A (Δέκτης)
• Τρισδιάστατη εκτύπωση μπουλονιού στον προσαρμογέα (νήμα PLA, λευκό)
• Έφηβος 3.6
• IC 74AHCT125 Quad Logic Level Converter/Shifter (3V σε 5V)
• Αντίσταση 10K - Τραβήξτε την αντίσταση για τον αισθητήρα εφέ Hall
• Πυκνωτής 1000uF 16V
• Διάμετρος ράβδου με σπείρωμα 4mm
• Μαγνήτης με διάμετρο: 1cm, ightψος: 3mm
• Κόντρα πλακέ, Πάχος: 3mm
• Κόντρα πλακέ, Πάχος: 2mm
• Ακρυλικό φύλλο, πάχος: 2mm
• Διάμετρος χαλύβδινης ράβδου: 2mm
• Παξιμάδια & μπουλόνια
• 0,5 μέτρα ledstrip APA102C 144 led / μέτρο

Εργαλεία που χρησιμοποιούνται

• Merlin Laser Cutter M1300 - Κόντρα πλακέ και ακρυλικό φύλλο κοπής με λέιζερ
• Ultimaker 2+ για τρισδιάστατη εκτύπωση του προσαρμογέα μπουλονιού
• Σταθμός συγκόλλησης και συγκολλητής
• Επιτραπέζιο τρυπάνι
• Κατσαβίδια
• Πλάιερς
• Σφυρί
• Διαβήτης
• Σιδηροπρίονο
• Κλειδιά
• Σωλήνες θερμοσυρρίκνωσης

Λογισμικό που χρησιμοποιείται

• Fusion 360
• Ultimaker Cura
• Arduino IDE και Teensyduino (που περιέχουν Teensy Loader)

Βήμα 2: Μονάδα ελεγκτή κινητήρα για τη ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής

Η μονάδα ελεγκτή κινητήρα στέλνει ένα σήμα στον Turnigy Electronic Speed Controller (ESC) το οποίο θα ελέγχει τον αριθμό των περιστροφών που παρέχει ο κινητήρας χωρίς ψήκτρες.

Επιπλέον ήθελα επίσης να μπορώ να εμφανίζω τις πραγματικές περιστροφές ανά λεπτό του κυλίνδρου POV. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αποφάσισα να συμπεριλάβω έναν αισθητήρα εφέ αίθουσας και μια οθόνη LCD 16x2 στη μονάδα ελεγκτή κινητήρα.

Στο συνημμένο αρχείο zip (MotorControl_Board.zip) θα βρείτε τρία αρχεία dxf που θα σας επιτρέψουν να κόψετε με λέιζερ μία πλάκα βάσης και δύο κορυφαίες πλάκες για τη μονάδα ελεγκτή κινητήρα. Χρησιμοποιήστε κόντρα πλακέ με πάχος 3mm. Οι δύο κορυφαίες πλάκες μπορούν να τοποθετηθούν το ένα πάνω στο άλλο, κάτι που θα σας επιτρέψει να βιδώσετε την οθόνη LCD 16x2.

Οι δύο οπές στην επάνω πλάκα προορίζονται για έναν διακόπτη ενεργοποίησης/απενεργοποίησης και ένα ποτενσιόμετρο για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα χωρίς ψήκτρες (δεν έχω συνδέσει ακόμα τον διακόπτη ενεργοποίησης/απενεργοποίησης μόνος μου). Για να κατασκευάσετε τη μονάδα ελεγκτή κινητήρα, πρέπει να δείτε τη ράβδο με σπείρωμα με διάμετρο 5mm σε 4 κομμάτια του επιθυμητού ύψους. Χρησιμοποιώντας τα παξιμάδια 8 Μ5 μπορείτε πρώτα να στερεώσετε τη βάση. Στη συνέχεια, στερέωσα το μικρό ψωμί στο πιάτο βάσης χρησιμοποιώντας το αυτοκόλλητο κόλλας δύο όψεων που παρέχεται με το ψωμί. Το συνημμένο σχήμα δείχνει πώς πρέπει να συνδέσετε τα εξαρτήματα ώστε να μπορεί να λειτουργεί με τον πηγαίο κώδικα (MotorControl.ino) που επισυνάπτεται σε αυτό το βήμα. Έχω χρησιμοποιήσει μια αντίσταση έλξης 10K για τον αισθητήρα αίθουσας. Μια αντίσταση 220 Ohm λειτούργησε αρκετά καλά για να κάνει το κείμενο ορατό στην οθόνη LCD.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε απομονώσει τις ακίδες του αισθητήρα εφέ αίθουσας χρησιμοποιώντας σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας, όπως φαίνεται στις εικόνες. Η σωστή λειτουργία του αισθητήρα χώρου θα βασιστεί σε έναν μαγνήτη που θα τοποθετηθεί στην περιστρεφόμενη θήκη στο βήμα 3.

Μόλις ολοκληρωθεί η καλωδίωση, μπορείτε να ασφαλίσετε τις 2 επάνω πλάκες με την οθόνη LCD, το διακόπτη και το ποτενσιόμετρο χρησιμοποιώντας ξανά 8 παξιμάδια M5 όπως φαίνεται στις εικόνες.

Εν αναμονή του μοντέλου του κινητήρα που χρησιμοποιείτε, ίσως χρειαστεί να προσαρμόσετε την ακόλουθη γραμμή κώδικα στο αρχείο MotorControl.ino:

γκάζι = χάρτης (averagePotValue, 0, 1020, 710, 900);

Αυτή η γραμμή κώδικα (γραμμή 176) αντιστοιχίζει τη θέση του ποτενσιόμετρου 10Κ στο σήμα για το ESC. Το ESC δέχεται τιμή μεταξύ 700 και 2000. Και καθώς ο κινητήρας που χρησιμοποίησα για αυτό το έργο άρχισε να γυρίζει γύρω στις 823, περιόρισα τις στροφές του κινητήρα περιορίζοντας τη μέγιστη τιμή στα 900.

Βήμα 3: Χτίζοντας την πλατφόρμα για ασύρματη μετάδοση ισχύος

Σήμερα υπάρχουν βασικά δύο τρόποι τροφοδοσίας συσκευών που πρέπει να περιστρέφονται: ολισθαίνοντας δακτύλιοι ή ασύρματη μετάδοση ισχύος μέσω επαγωγικών πηνίων. Ως υψηλής ποιότητας δακτύλιοι ολίσθησης που μπορούν να υποστηρίξουν υψηλές στροφές τείνουν να είναι πολύ ακριβοί και πιο επιρρεπείς στη φθορά, επέλεξα την ασύρματη επιλογή χρησιμοποιώντας έναν ασύρματο μετατροπέα 5V DC-DC. Σύμφωνα με τις προδιαγραφές θα πρέπει να είναι δυνατή η μεταφορά έως και 2 Amps χρησιμοποιώντας έναν τέτοιο μετατροπέα.

Ο ασύρματος μετατροπέας DC-DC αποτελείται από δύο εξαρτήματα, έναν πομπό και έναν δέκτη. Λάβετε υπόψη ότι το PCB που είναι συνδεδεμένο στο πηνίο επαγωγής μετάδοσης είναι μικρότερο από αυτό που λαμβάνει.

Η ίδια η πλατφόρμα είναι κατασκευασμένη χρησιμοποιώντας ένα κομμάτι παλιοσίδερα (250 x 180 x 18 mm).

Στην πλατφόρμα βίδωσα το τροφοδοτικό Mean Well 12V. Η έξοδος 12V συνδέεται με το ESC (δείτε τα διαγράμματα στο βήμα 1) και το PCB του τμήματος εκπομπής του Wireless DC-DC Converter.

Στο συνημμένο Platform_Files.zip μπορείτε να βρείτε τα αρχεία dxf για να κόψετε με λέιζερ την πλατφόρμα από κόντρα πλακέ με πάχος 3mm:

• Platform_001.dxf και Platform_002.dxf: Πρέπει να τα τοποθετήσετε το ένα πάνω στο άλλο. Αυτό θα δημιουργήσει μια εσοχή για το πηνίο επαγωγής μετάδοσης.
• Magnet_Holder.dxf: Κόψτε λέιζερ αυτό το σχέδιο τρεις φορές. Μία από τις τρεις φορές, συμπεριλάβετε τον κύκλο. Στις άλλες δύο περικοπές λέιζερ: αφαιρέστε τον κύκλο από το να κοπεί. Μετά την κοπή, κολλήστε τα τρία κομμάτια μεταξύ τους για να δημιουργήσετε μια βάση για μαγνήτη (διάμετρος 10mm, πάχος: 3mm). Χρησιμοποίησα σούπερ κόλλα για να κολλήσω τον μαγνήτη στη θήκη του μαγνήτη. Βεβαιωθείτε ότι έχετε κολλήσει τη σωστή πλευρά του μαγνήτη στη βάση, καθώς ο αισθητήρας του χώρου θα λειτουργεί μόνο με τη μία πλευρά του μαγνήτη.
• Platform_Sensor_Cover.dxf: Αυτό το κομμάτι θα σας βοηθήσει να διατηρήσετε τον αισθητήρα αίθουσας που είναι προσαρτημένος στη Μονάδα ελέγχου κινητήρα στη θέση του, όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα.
• Platform_Drill_Template.dxf: Χρησιμοποίησα αυτό το κομμάτι ως πρότυπο για τη διάνοιξη των οπών στο κομμάτι παλιοσίδερα. Οι τέσσερις μεγαλύτερες οπές των 6 mm προορίζονται για τη στήριξη των ράβδων με σπείρωμα με διάμετρο 6 mm για να στηρίξουν την πλατφόρμα. Οι 4 μικρότερες οπές προορίζονται για τη στερέωση του κινητήρα χωρίς ψήκτρες στο κομμάτι παλιοσίδερας. Η μεγαλύτερη τρύπα στη μέση απαιτήθηκε για τον άξονα που κόλλησε έξω από τον κινητήρα χωρίς ψήκτρες. Καθώς τα μπουλόνια για τον κινητήρα και οι ράβδοι με σπείρωμα για την πλατφόρμα πρέπει να στερεωθούν στο κάτω μέρος της πλατφόρμας, είναι απαραίτητο να μεγεθύνετε αυτές τις οπές για βάθος μερικών χιλιοστών για να μπορέσουν να τοποθετηθούν τα παξιμάδια.

Δυστυχώς, ο άξονας του κινητήρα χωρίς ψήκτρες κόλλησε από τη «λάθος» πλευρά για αυτό το έργο. Αλλά κατάφερα να αντιστρέψω τον άξονα με τη βοήθεια της ακόλουθης οδηγίας που βρήκα στο Youtube:

Μόλις στερεωθεί ο κινητήρας και οι ράβδοι στήριξης, η πλατφόρμα μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας κομμάτια πλατφόρμας με λέιζερ. Η ίδια η πλατφόρμα μπορεί να ασφαλιστεί χρησιμοποιώντας 8 παξιμάδια M6. Το στήριγμα μαγνήτη μπορεί να κολληθεί στην πλατφόρμα στο περίγραμμα, όπως φαίνεται στην πρώτη εικόνα.

Το συνημμένο αρχείο "Bolt-On Adapter.stl" μπορεί να εκτυπωθεί χρησιμοποιώντας έναν εκτυπωτή 3D. Αυτός ο προσαρμογέας είναι απαραίτητος για τη στερέωση μιας ράβδου με σπείρωμα διαμέτρου 4 mm στο μοτέρ χωρίς ψήκτρες χρησιμοποιώντας μπουλόνια 3 x M2 με μήκος 18 mm.

Βήμα 4: Περιστρεφόμενο περίβλημα

Το συνημμένο Base_Case_Files.zip περιέχει τα αρχεία dxf για να κόψετε με λέιζερ τα 6 στρώματα για να κατασκευάσετε τη θήκη για τα εξαρτήματα που ελέγχουν την λωρίδα led APA102C.

Τα επίπεδα 1-3 του σχεδιασμού θήκης προορίζονται να κολληθούν μεταξύ τους. Παρακαλώ βεβαιωθείτε ότι ένας μαγνήτης (διάμετρος 10mm, ύψος: 3mm) τοποθετείται στην κυκλική διακοπή στο στρώμα 2 πριν κολλήσετε τα τρία στρώματα μεταξύ τους. Βεβαιωθείτε επίσης ότι ο μαγνήτης είναι κολλημένος με τον σωστό πόλο στο κάτω μέρος, καθώς ο αισθητήρας εφέ χώρου τοποθετημένος στην πλατφόρμα που κατασκευάστηκε στο Βήμα 3 θα ανταποκρίνεται μόνο στη μία πλευρά του μαγνήτη.

Ο σχεδιασμός της θήκης περιέχει διαμερίσματα για τα εξαρτήματα που αναφέρονται στα συνημμένα σχήματα καλωδίωσης. Το IC 74AHCT125 απαιτείται για τη μετατροπή του σήματος 3.3V από το Teensy στο σήμα 5V που απαιτείται για την λωρίδα LED APA102. Τα επίπεδα 4 και 5 μπορούν επίσης να κολληθούν μεταξύ τους. Το ανώτερο στρώμα 6 μπορεί να συσσωρευτεί πάνω στα άλλα στρώματα. Όλα τα στρώματα θα παραμείνουν στη σωστή θέση με τη βοήθεια 3 χαλύβδινων ράβδων διαμέτρου 2mm. Υπάρχουν τρεις μικρές οπές για τις χαλύβδινες ράβδους 2mm που περιβάλλουν τη μεγαλύτερη τρύπα για την περιστρεφόμενη ράβδο με σπείρωμα 4mm που είναι προσαρτημένη στον κινητήρα χωρίς ψήκτρες. Μόλις συγκολληθούν όλα τα εξαρτήματα σύμφωνα με το σχηματικό σχήμα, η πλήρης θήκη μπορεί να τοποθετηθεί στον προσαρμογέα μπουλονιού που εκτυπώνεται στο Βήμα 3. Βεβαιωθείτε ότι τυχόν ανοιχτά καλώδια είναι σωστά μονωμένα χρησιμοποιώντας σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας. Λάβετε υπόψη ότι η σωστή λειτουργία του αισθητήρα χώρου αυτών των βημάτων εξαρτάται από τον μαγνήτη που είναι τοποθετημένος στη θήκη μαγνήτη που περιγράφεται στο βήμα 3.

Η συνημμένη απόδειξη του εννοιολογικού κώδικα 3D_POV_POC.ino θα φωτίσει μερικά led με κόκκινο χρώμα. Το σκίτσο έχει ως αποτέλεσμα να εμφανίζεται ένα τετράγωνο μόλις ο κύλινδρος αρχίσει να περιστρέφεται. Αλλά πριν ξεκινήσει η περιστροφή, τα led που απαιτούνται για την προσομοίωση ενός τετραγώνου ενεργοποιούνται από προεπιλογή. Αυτό είναι χρήσιμο για να ελέγξετε τη σωστή λειτουργία των led στο επόμενο βήμα.

Βήμα 5: Περιστρεφόμενος κύλινδρος με τις λωρίδες led

Το συνημμένο Rotor_Cylinder_Files.zip περιέχει τα αρχεία dxf για κοπή ακρυλικού φύλλου πάχους 2mm. Οι 14 δίσκοι που προκύπτουν είναι απαραίτητοι για την κατασκευή του διαφανούς κυλίνδρου για αυτό το έργο POV. Οι δίσκοι πρέπει να στοιβάζονται ο ένας πάνω στον άλλο. Ο σχεδιασμός των κυλινδρικών δίσκων επιτρέπει τη συγκόλληση 12 λωρίδων led ως μία λωρίδα μακράς διαρκείας. Ξεκινώντας από τον δίσκο 1, μια μικρή λωρίδα led που περιέχει 6 led πρέπει να στερεωθεί σε ένα δίσκο χρησιμοποιώντας τα αυτοκόλλητα αυτοκόλλητων στη λωρίδα led. Συγκολλήστε πρώτα τα καλώδια στη λωρίδα led πριν συνδέσετε τις λωρίδες led στο δίσκο χρησιμοποιώντας τα αυτοκόλλητα. Διαφορετικά κινδυνεύετε το πιστόλι συγκόλλησης να λιώσει τον ακρυλικό δίσκο.

Μόλις ο δίσκος #13 συσσωρευτεί πάνω στον διαφανή κύλινδρο, η χαλύβδινη ράβδος 2 mm που χρησιμοποιείται για τη διατήρηση όλων των στρωμάτων στις σωστές θέσεις μπορεί τώρα να κοπεί στο σωστό μήκος, ευθυγραμμισμένη με την κορυφή του δίσκου #13 του κυλίνδρου. Ο δίσκος #14 μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για τη διατήρηση των χαλύβδινων ράβδων 2 mm στη θέση τους με τη βοήθεια δύο παξιμαδιών M4.

Επειδή ο χρόνος που απαιτείται για την κατασκευή ολόκληρης της συσκευής, δεν κατάφερα να προγραμματίσω πιο σταθερές οπτικά ενδιαφέρουσες οθόνες 3D ακόμα στο χρονικό πλαίσιο του hackathon. Αυτός είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο ο παρεχόμενος κώδικας για τον έλεγχο των led είναι ακόμα πολύ βασικός για να αποδείξει την ιδέα, δείχνοντας μόνο ένα κόκκινο τετράγωνο 3 διαστατικά προς το παρόν.

Βήμα 6: Διδάγματα

Έφηβος 3.6

• Παρήγγειλα ένα Teensy 3.5 για αυτό το έργο, αλλά ο προμηθευτής μου έστειλε ένα Teensy 3.6 κατά λάθος. Καθώς ανυπομονούσα να ολοκληρώσω το έργο μέσα στο χρονικό πλαίσιο του hackathon, αποφάσισα να προχωρήσω με το Teensy 3.6. Ο λόγος που ήθελα να χρησιμοποιήσω το Teensy 3.5 ήταν λόγω των θυρών, είναι ανεκτικοί στα 5V. Αυτό δεν συμβαίνει με το Teensy 3.6. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο έπρεπε να εισαγάγω έναν μετατροπέα λογικής διπλής κατεύθυνσης στη ρύθμιση. Με ένα Teensy 3.5 αυτό δεν θα ήταν απαραίτητο.
• Πρόβλημα Power Ramp Up: Κατά την ενεργοποίηση της συσκευής υπάρχει ράμπα τροφοδοσίας μέσω της μονάδας φόρτισης ασύρματου dc-dc για να τροφοδοτήσετε το Teensy 3.6. Δυστυχώς, η ανοδική πορεία είναι πολύ αργή για να ξεκινήσει σωστά το Teensy 3.6. Ως λύση, πρέπει να ενεργοποιήσω το Teensy 3.6 μέσω της σύνδεσης micro USB και στη συνέχεια να συνδέσω το τροφοδοτικό 12V που τροφοδοτεί τον ασύρματο πομπό dc-dc. Μόλις ο ασύρματος δέκτης dc-dc τροφοδοτεί επίσης το ρεύμα στο Teensy, μπορώ να αποσυνδέσω το καλώδιο USB. Οι άνθρωποι έχουν μοιραστεί το hack τους με ένα MIC803 για το θέμα της αργής ράμπας ισχύος εδώ:

Μονάδα οθόνης LCD

Άτακτη συμπεριφορά στην εξωτερική ισχύ. Η οθόνη λειτουργεί σωστά όταν τροφοδοτείται μέσω USB. Αλλά όταν τροφοδοτώ την οθόνη LCD μέσω του breadboard χρησιμοποιώντας το 5V που παρέχεται από το BEC ή ένα ανεξάρτητο τροφοδοτικό, το κείμενο αρχίζει να ανακατεύεται μετά από λίγα δευτερόλεπτα μετά την αλλαγή του κειμένου. Πρέπει ακόμα να διερευνήσω τι προκαλεί αυτό το ζήτημα

Μηχανικός

Για να δοκιμάσω τη μονάδα ελεγκτή κινητήρα μου για τη μέτρηση των πραγματικών στροφών, αφήνω τον κινητήρα να περιστρέφεται με το μπουλόνι στον προσαρμογέα, το μπουλόνι και τη θήκη βάσης που είναι προσαρτημένα στον κινητήρα. Κατά τη διάρκεια μιας από τις πρώτες δοκιμές, οι βίδες που συνδέουν τη βάση κινητήρα με τον κινητήρα ξεβιδώνονται λόγω των κραδασμών. Ευτυχώς παρατήρησα αυτό το ζήτημα εγκαίρως, ώστε να αποφευχθεί μια πιθανή καταστροφή. Έλυσα αυτό το ζήτημα βιδώνοντας τις βίδες λίγο πιο σφιχτά στον κινητήρα και επίσης χρησιμοποίησα μερικές σταγόνες Loctite για να ασφαλίσω τις βίδες ακόμη περισσότερο

Λογισμικό

Όταν εξάγετε σκίτσα Fusion 360 ως αρχεία dxf για τον κόφτη λέιζερ, οι υποστηρικτικές γραμμές εξάγονται ως κανονικές γραμμές

Βήμα 7: Πιθανές βελτιώσεις

Τι θα είχα κάνει διαφορετικά με βάση την εμπειρία που απέκτησα με αυτό το έργο:

• Χρησιμοποιώντας μια λωρίδα led που περιέχει τουλάχιστον 7 led αντί για 6 led ανά στρώμα για μερικές πιο όμορφες απεικονίσεις κειμένου
• Αγοράστε έναν διαφορετικό κινητήρα χωρίς ψήκτρες όπου ο άξονας έχει ήδη κολλήσει στη σωστή (κάτω) πλευρά του κινητήρα. (π.χ.: https://hobbyking.com/de_de/ntm-prop-drive-28-36-1000kv-400w.html) Αυτό θα σας γλιτώσει από τον κόπο είτε να κόψετε τον άξονα είτε να σπρώξετε τον άξονα στη σωστή πλευρά όπως εγώ έπρεπε να κάνω τώρα.
• Ξοδεύετε περισσότερο χρόνο για να εξισορροπήσετε τη συσκευή για να ελαχιστοποιήσετε τους κραδασμούς, είτε μηχανικούς είτε μοντελοποιήστε την στο Fusion 360.

Έχω επίσης σκεφτεί κάποιες πιθανές βελτιώσεις, τις οποίες θα μπορούσα να εξετάσω αν το επιτρέψει ο χρόνος:

• Πραγματική χρήση της λειτουργικότητας της κάρτας SD στο Teensy για τη δημιουργία μεγαλύτερων κινούμενων εικόνων
• Αυξήστε την πυκνότητα απεικόνισης χρησιμοποιώντας μικρότερα led (APA102 (C) 2020). Όταν ξεκίνησα αυτό το έργο πριν από μερικές εβδομάδες, οι λωρίδες led που περιείχαν αυτά τα μικρά led (2x2 mm) δεν ήταν άμεσα διαθέσιμες στην αγορά. Είναι δυνατό να τα αγοράσετε ως ξεχωριστά εξαρτήματα SMD, αλλά θα σκεφτόμουν αυτήν την επιλογή μόνο εάν είστε πρόθυμοι να κολλήσετε αυτά τα εξαρτήματα σε ένα προσαρμοσμένο PCB.
• Μεταφέρετε ασύρματα τρισδιάστατες εικόνες στη συσκευή (Wifi ή Bluetooth). Αυτό θα πρέπει επίσης να επιτρέψει τον προγραμματισμό της συσκευής για οπτικοποίηση ήχου/μουσικής.
• Μετατρέψτε κινούμενα σχέδια Blender σε μορφή αρχείου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τη συσκευή
• Βάλτε όλες τις λωρίδες led στην πλάκα βάσης και εστιάστε το φως στα στρώματα του ακρυλίου. Σε κάθε διαφορετικό στρώμα μπορούν να χαραχθούν μικρές περιοχές για να αντανακλούν το φως όταν παραλείπονται από τα led. Το φως πρέπει να εστιάζεται στις χαραγμένες περιοχές. Αυτό θα πρέπει να είναι δυνατό με τη δημιουργία μιας σήραγγας που καθοδηγεί το φως ή χρησιμοποιώντας φακούς στα led για να εστιάσει το φως.
• Βελτίωση της σταθερότητας της ογκομετρικής οθόνης 3D και ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής διαχωρίζοντας τη βάση περιστροφής από τον κινητήρα χωρίς ψήκτρες χρησιμοποιώντας γρανάζια και ιμάντα χρονισμού.

Βήμα 8: Φωνάξτε

Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τα ακόλουθα άτομα:

• Η φανταστική σύζυγος και οι κόρες μου, για την υποστήριξη και την κατανόησή τους.
• Teun Verkerk, που με κάλεσες στο Hackathon
• Nabi Kambiz, Nuriddin Kadouri και Aidan Wyber, για την υποστήριξη, τη βοήθεια και την καθοδήγησή σας σε όλο το Hackaton
• Ο Luuk Meints, ένας καλλιτέχνης και ένας συμμετέχων σε αυτό το Hackaton, ήταν τόσο ευγενικός που μου έδωσε ένα προσωπικό μάθημα ταχύτητας εισαγωγής 1 ώρας στο Fusion 360, το οποίο μου επέτρεψε να μοντελοποιήσω όλα τα μέρη που χρειαζόμουν για αυτό το έργο.