Χειροποίητο γλυπτό Zoetrope: 12 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Ακολουθήστε περισσότερα από τον συγγραφέα:

Αυτό το διδακτικό είναι μια μικροσκοπική εκδοχή μεγέθους φοίνικα των πανέμορφων γλυπτών ανθοφορίας του John Edmark. Το γλυπτό φωτίζεται εσωτερικά από ένα στροβοσκόπιο υψηλής φωτεινότητας για να προσφέρει την κίνηση. Το περιστρεφόμενο μέρος εκτυπώθηκε σε εκτυπωτή Ember 3D και ο στροβοσκοπικός πίνακας δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Autodesk Circuits που έχει πλέον τελειώσει.

Λίστα μερών:

• 1 x τρισδιάστατο εκτυπωμένο γλυπτό άνθισης

• 1 x πίνακας κυκλώματος LED strobe (OSHPARK)

  • 6 x LED υψηλής φωτεινότητας (CREE XP-E από Digikey σε λευκό, πράσινο ή κόκκινο χρώμα)
  • 1 x Μικροελεγκτής (ATtiny-85 από Digikey)
  • 3 x MOSFET (IRF7103PbF Dual MOSFET από Digikey)
  • 1 x Φωτοτρανζίστορ (LTR-301 από Digikey)
  • 1 x Photodiode (LTE-302 από Digikey)
  • 1 x κάθε αντίσταση 330Ω 1206 (ERJ-8GEYJ331V από Digikey)
  • 1 x 1kΩ 1206 αντίσταση (ERJ-8GEYJ102V από Digikey)
  • 1 αντίσταση 10kΩ 1206 (ERJ-8GEYJ103V από Digikey)
  • 6 x 100nF 1206 πυκνωτές (CL31A106KACLNNC από Digikey)
  • 1 x θηλυκή κεφαλίδα 6 ακίδων (PPTC061LFBN-RC από Digikey)
  • 1 x αρσενική κεφαλίδα 3 ακίδων (PREC003SAAN-RC από Digikey)
• 1 x σερβοκινητήρα συνεχούς περιστροφής (Parallax #900-00008 από Digikey)
• Διάμετρος 1 x 1/16 ιντσών, 12 ιντσών (Bosch BL2731 από την Amazon)
• 2 x 2 υποδοχές μπαταρίας AAA (Keystone Electronics 2468 από Digikey)

• 1 x Διακόπτης διαφάνειας (SS-12E17 από Jameco, ή ισοδύναμο)

Βήμα 1: Παραγγελία του πίνακα κυκλωμάτων

Ένα αρχείο ZIP με όλα τα απαραίτητα για την παραγγελία μπορείτε να το βρείτε παρακάτω. Χρησιμοποιήστε αυτό το αρχείο για να κατασκευάσετε το PCB σας. Υπάρχουν πολλές πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που κατασκευάζονται εκεί έξω. Προτείνω το OSHPark.com για ισορροπία χαμηλού κόστους, υψηλής ποιότητας και μέσης ταχύτητας για παράδοση οπουδήποτε στον κόσμο. Δημιούργησα ένα έργο εκεί για να διευκολύνω την παραγγελία.

Βήμα 2: Συναρμολογήστε την πλακέτα κυκλωμάτων - εξαρτήματα τοποθέτησης επιφάνειας

Οι πίνακες μου έφτασαν σε μια ομάδα 4 συνημμένων με μικρές γλωττίδες (παρήγγειλα 12 σανίδες). Είχα μέρη για να συναρμολογήσω δύο από αυτά ταυτόχρονα. Έκοψα τις καρτέλες έτσι ώστε δούλευα μόνο με δύο.

Χρησιμοποίησα φούρνο ανανέωσης για συγκόλληση των εξαρτημάτων τοποθέτησης στην επιφάνεια, αν και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πιστόλι θερμότητας για τον ίδιο σκοπό (λεπτομέρειες παρακάτω). Χρησιμοποίησα τον φούρνο επαναφοράς και οδηγίες από αυτό το εγχειρίδιο για να κολλήσω τα ανταλλακτικά μου.

1. Εφαρμόστε κόλλα συγκόλλησης σε όλα τα επιθέματα στήριξης επιφάνειας στο πάνω μέρος της σανίδας χρησιμοποιώντας μια σύριγγα. Βεβαιωθείτε ότι έχετε κολλήσει σε όλα τα μαξιλάρια και όχι πολύ, ώστε να μην καταλήξετε να γεφυρώνει πολύ τα μαξιλάρια. Θα συσπάσει πίσω στα τακάκια αν δεν εφαρμοστεί πολύ. Στην παραπάνω εικόνα, η πάστα καλύπτει σαφώς πολλαπλά μαξιλάρια, αλλά αυτό δεν ήταν πολύ πολτό για να προκαλέσει γέφυρα μόλις ψηθεί.

2. Τοποθετήστε προσεκτικά κάθε ένα από τα εξαρτήματα στη θέση του στον πίνακα.

   • Για τα LED, τα δύο μικρά γωνιακά τετράγωνα βλέπουν μακριά από την κεντρική τρύπα του πίνακα.
   • Τα τρία διπλά τσιπ MOSFET έχουν όλα τον ίδιο προσανατολισμό. Δείτε την εικόνα για τη θέση 1 των MOSFET και του ATTiny85.
   • Η θέση των αντιστάσεων απεικονίζεται σε μία από τις παραπάνω εικόνες. Το R1 είναι 10kΩ, το R2 είναι 330 Ω, το R3 είναι 1kΩ. Ο προσανατολισμός δεν έχει σημασία.
   • Όλοι οι πυκνωτές είναι ίδιοι και ο προσανατολισμός δεν έχει σημασία.
3. Χρησιμοποιήστε το φούρνο επαναφοράς σύμφωνα με τις οδηγίες για να θερμάνετε την σανίδα και να ολοκληρώσετε τη συγκόλληση.

Βήμα 3: Εναλλακτικό: Επανατοποθετήστε χρησιμοποιώντας ένα θερμικό όπλο

Εάν δεν έχετε πρόσβαση σε φούρνο ανανέωσης, μπορείτε να ολοκληρώσετε τη συγκόλληση χρησιμοποιώντας ένα πιστόλι θερμότητας με χαμηλή ροή αέρα. Τοποθετήστε την πλακέτα κυκλώματος σε μια επιφάνεια που θα διαλύσει τη θερμότητα (χρησιμοποίησα ένα καπάκι του μπολ Chipotle) και θερμάνετε προσεκτικά τον πίνακα χρησιμοποιώντας το πιστόλι θερμότητας με χαμηλή ροή αέρα έως ότου όλη η συγκόλληση γίνει γυαλιστερό ασήμι. Εάν ο φυσητήρας είναι πολύ ισχυρός, μπορεί να προκαλέσει μετατόπιση των εξαρτημάτων από τα μαξιλάρια κατά τη διαδικασία ανανέωσης.

Σημείωση: η παραπάνω εικόνα προέρχεται από την πρώτη έκδοση (απόδειξη της ιδέας) της πλακέτας κυκλώματος. Φαίνεται λίγο διαφορετικό επειδή είχε μια επιπλέον τρύπα και δεν περιλάμβανε τον μικροελεγκτή ATtiny85 στην πλακέτα

Βήμα 4: Συναρμολογήστε την πλακέτα κυκλωμάτων - Μέρη διαμέσου οπών

Τοποθετήστε τις δύο κεφαλίδες (6 ακίδες θηλυκές και 3 ακίδες αρσενικές) έτσι ώστε να κοιτούν προς τα κάτω από την κάτω πλευρά της πλακέτας κυκλώματος. Συγκολλήστε τα στη θέση τους (η κόλλα εφαρμόζεται στην επάνω πλευρά του πίνακα).

Συνδέστε τα μέρη του οπτικού κωδικοποιητή εκατέρωθεν της μικρότερης οπής του πίνακα. Θα πρέπει να κολλήσουν έξω από την επάνω πλευρά της σανίδας, με την πλευρά του φακού (με το χτύπημα) να αντικρίζει η μία την άλλη. Αυτή με την κόκκινη κουκκίδα (το φωτοτρανζίστορ, LTR-301) τοποθετείται μεταξύ των δύο μεγάλων οπών στον πίνακα. Αυτή με την κίτρινη κουκκίδα (η φωτοδίοδος, LTE-302) είναι τοποθετημένη στην άλλη πλευρά της μικρότερης οπής. Η συγκόλληση για αυτά εφαρμόζεται στην κάτω πλευρά της σανίδας.

Αφού συγκολληθούν τα μέρη του κωδικοποιητή, κόψτε τις καρφίτσες και τη συγκόλληση για να γίνει όσο το δυνατόν πιο επίπεδη με το κάτω μέρος της σανίδας. Αυτό γίνεται για να επιτρέψει στον πίνακα να καθίσει όσο το δυνατόν πιο χαμηλά στην κορυφή του σερβο.

Βήμα 5: Προγραμματισμός του μικροελεγκτή

Χρησιμοποίησα έναν πίνακα Arduino UNO για να λειτουργήσω ως συσκευή προγραμματισμού για το χειριστήριο ακολουθώντας αυτό το Instructable. Σε αυτό, εμφανίζει την ακόλουθη αντιστοίχιση από καρφίτσες Arduino σε καρφίτσες ATtiny για προγραμματισμό:

• Arduino +5V → ATtiny Pin 8 (Vcc)
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4 (GND)
• Arduino Pin 10 → ATtiny Pin 1 (PB5)
• Arduino Pin 11 → ATtiny Pin 5 (PB0)
• Arduino Pin 12 → ATtiny Pin 6 (PB1)
• Arduino Pin 13 → ATtiny Pin 7 (PB2)

Τα σημεία σύνδεσης επισημαίνονται στην παραπάνω εικόνα. Χρησιμοποιήστε σύρμα σύνδεσης για να κάνετε τις κατάλληλες συνδέσεις.

Ξεκινώντας με ένα Arduino UNO (ή ισοδύναμο) που έχει ρυθμιστεί ως προγραμματιστής (βλ. Instructable παραπάνω), ανοίξτε το έργο bloom.ino παρακάτω στο Arduino IDE. θα πρέπει να εκτελέσετε τα ακόλουθα στο Arduino IDE πριν από τον προγραμματισμό:

• Εργαλεία → Προγραμματιστής → Arduino ως ISP
• Εργαλεία → Πίνακας → ATtiny85 (εσωτερικό ρολόι 8 MHz)
• Εργαλεία urn Burn Bootloader

Στη συνέχεια, προγραμματίστε κανονικά.

Βήμα 6: Τροποποιήστε τον κινητήρα

Ο κινητήρας πρέπει να τροποποιηθεί, αφαιρώντας κυρίως περιττά μέρη, συμπεριλαμβανομένου του άνω κελύφους και του περισσότερου γραναζιού.

1. Ξεκινήστε προσθέτοντας ένα κομμάτι ταινίας από τη μία πλευρά του κινητήρα, στο κάτω μέρος και στην άλλη πλευρά χωρίς να καλύψετε τις κάτω βίδες. Αυτό θα κρατήσει το κάτω μέρος κλειστό όταν αφαιρεθούν οι βίδες. Χρησιμοποίησα μπλε ταινία κάλυψης στις εικόνες για να είναι ορατή. Τελικά χρησιμοποίησα μαύρη ταινία, αλλά δεν εμφανίστηκε στις εικόνες.
2. Αφαιρέστε τη βίδα που συγκρατεί το πλαστικό εξάρτημα Χ στο πάνω μέρος του κινητήρα στη θέση του και αφαιρέστε το πλαστικό Χ.
3. Αφαιρέστε τις 4 βίδες από το κάτω μέρος. Κρατήστε τις βίδες. Μπορείτε προαιρετικά να τα χρησιμοποιήσετε αργότερα στο έργο.
4. Αφαιρέστε το επάνω καπάκι του κινητήρα για να εκθέσετε τις ταχύτητες.
5. Αφαιρέστε όλα εκτός από το κεντρικό κάτω γρανάζι. Μπορείτε να απορρίψετε αυτά τα γρανάζια. Δεν θα τα χρειαστείτε.

Στη συνέχεια, θα αφαιρέσετε μέρος του πλαστικού από το περίβλημα του κινητήρα για να τοποθετήσετε την πλακέτα κυκλώματος.

1. Αφαιρέστε το υπόλοιπο εργαλείο και αφήστε το στην άκρη. Θα το χρειαστείτε αργότερα.
2. Ξυρίστε το μεγαλύτερο πλαστικό χτύπημα (στα αριστερά στην κοντινή εικόνα) στο επάνω μέρος χρησιμοποιώντας ένα πριόνι / αρχείο. Αυτό θα επιτρέψει στην πλακέτα να ταιριάζει σε αυτήν την περιοχή.
3. Καταχωρήστε τις πλευρές του ανυψωμένου τμήματος στην άλλη πλευρά (στα δεξιά στην εικόνα από κοντά).

Τοποθετήστε την πλακέτα κυκλώματος στο πάνω μέρος του σερβο και βεβαιωθείτε ότι ταιριάζει καλά και όσο το δυνατόν πιο ξεπλύνετε. Εάν δεν ταιριάζει καλά, κάντε τις απαραίτητες προσαρμογές για να ταιριάξει. Αφαιρέστε το κύκλωμα από το σερβο για το επόμενο βήμα.

Βήμα 7: Αντικαταστήστε τον άξονα

Αντικαταστήστε τον άξονα με μεγαλύτερο. Αυτό θα βοηθήσει το ζωοτρόπιο να μην ταλαντεύεται όταν περιστρέφεται.

1. Χρησιμοποιώντας πένσα, αφαιρέστε το μικρό μεταλλικό άξονα που κρατάει το υπόλοιπο γρανάζι στη θέση του και αφήστε το γρανάζι στην άκρη.
2. Κόψτε 41 χιλιοστά (1 5/8 ίντσες) από το άκρο του άκρου (μη κοπτική πλευρά) του τρυπανιού χρησιμοποιώντας ένα πριόνι ή καλά κοπτικά.
3. Τοποθετήστε τα άκρα για λείανση με ένα αρχείο ή γυαλόχαρτο.
4. Τοποθετήστε το γρανάζι στη θέση του και τοποθετήστε τον νέο άξονα στη θέση του. Πιέστε τον άξονα προς τα κάτω μέχρι να καθίσει στην τρύπα.

Ο άξονας μπορεί να αισθάνεται ασφαλής, αλλά η εμπειρία μου έδειξε ότι με την πάροδο του χρόνου μπορεί να χαλαρώσει και να είναι δύσκολο να διατηρηθεί στη θέση του με πίεση με το χέρι. Ένας τρόπος για να το λύσετε αυτό είναι να πάρετε ένα σφυρί και να χτυπήσετε απαλά τον νέο άξονα προς τα κάτω στην τρύπα.

Βήμα 8: Πακέτα μπαταρίας

Αυτό το βήμα δείχνει κάποια δοκιμή και σφάλμα από την πλευρά μου κατά την αρχική δημιουργία αυτής της συσκευής. Το πρώτο μου σχέδιο ήταν να τροφοδοτείται πάντα ο πίνακας και να βασίζομαι στον μικροελεγκτή που παρακολουθεί ένα κουμπί για να ξεκινήσει όλα τα άλλα. Ανακάλυψα ότι ακόμη και όταν το σερβο δεν κινείται, θα τραβήξει μια μικρή ποσότητα ρεύματος από τις μπαταρίες, ώστε να καταλήξουν να αδειάζουν ακόμη και όταν η συσκευή δεν χρησιμοποιείται. Πρόσθεσα αργότερα έναν διακόπτη για να ενεργοποιήσετε τη συσκευή για να αποσυνδέσετε εντελώς τις μπαταρίες όταν δεν χρησιμοποιείται.

Ξεκινήστε τοποθετώντας τις δύο θήκες μπαταριών (χωρίς μπαταρίες) εκατέρωθεν του σερβοκινητήρα έτσι ώστε τα στερεά καλώδια να αντικρίζουν το ένα το άλλο και να επικαλύπτονται. Χρησιμοποιήστε αφαιρούμενη ταινία για να κρατήσετε τις μπαταρίες στη θέση τους. Αρχικά, είχα κολλήσει τα δύο πάνω καλώδια μαζί, αλλά αργότερα τα έκοψα για να προσθέσω το διακόπτη. Σας συνιστώ να το κάνετε ακόμα, επειδή η συγκόλληση αυτών των δύο καλωδίων προσθέτει μια ακαμψία που βοηθά στην υπόλοιπη διαδικασία. Είναι εύκολο να κόψετε αργότερα αυτά τα καλώδια για να προσθέσετε τον διακόπτη. Έτσι, με αυτό που λέγεται, συγκολλήστε τα δύο άνω καλώδια μαζί.

Χρησιμοποιώντας την πλακέτα κυκλώματος ως οδηγό, λυγίστε τα κάτω καλώδια έτσι ώστε να κοιτούν προς τα πάνω και ευθυγραμμίζονται με τις εξωτερικές-περισσότερες οπές στην θηλυκή κεφαλίδα 6 ακίδων της πλακέτας κυκλώματος. Κόψτε τα καλώδια με κοπτικά σύρματος έτσι ώστε να είναι ακόμα αρκετά μακριά ώστε να συνδέονται σταθερά στη θηλυκή κεφαλίδα όταν η πλακέτα είναι στη θέση της στην κορυφή του σερβοκινητήρα. Το επάνω μέρος της πλακέτας κυκλώματος, θα πρέπει να ευθυγραμμιστεί με τις κορυφές των υποδοχών μπαταρίας.

Αφαιρέστε την ταινία που συγκρατεί τις μπαταρίες στο σερβο και τοποθετήστε ένα κομμάτι ταινίας διπλής όψης σε κάθε πλευρά του σερβο. Τοποθετήστε το σερβο ξανά στη θέση του ανάμεσα στις θήκες της μπαταρίας, τοποθετώντας το ξανά έτσι ώστε το πάνω μέρος της πλακέτας κυκλώματος να είναι στο ίδιο επίπεδο με το πάνω μέρος των υποδοχών μπαταρίας και πιέστε σταθερά μεταξύ τους.

Βήμα 9: Βάζοντας τα πράγματα μαζί

Προσθέστε έναν βραχυκυκλωτήρα από στερεό σύρμα μεταξύ των συνδετήρων PB0 και PB1 της γυναικείας κεφαλίδας της πλακέτας κυκλώματος. Εδώ είχα σκοπό να συνδέσω ένα κουμπί για να ξεκινήσει η συσκευή. Η προσθήκη του βραχυκυκλωτήρα θα το κάνει έτσι ώστε να ξεκινά όταν εφαρμόζεται ρεύμα.

Τοποθετήστε την πλακέτα κυκλώματος στη θέση της πάνω από το σερβο.

Τυλίξτε τα καλώδια από το σερβο γύρω από τη βάση και συνδέστε τα στην αντρική κεφαλίδα 3 ακίδων στην πλακέτα κυκλώματος. Κοιτάζοντας την κεφαλίδα, η γείωση (μαύρο ή καφέ σύρμα) θα είναι στα δεξιά. Mayσως χρειαστούν κάποιες προσπάθειες για να γίνει αυτό για να τυλιχτεί όμορφα χωρίς υπερβολική χαλάρωση. Στη συνέχεια κολλήστε τα καλώδια στη θέση τους. Χρησιμοποίησα λίγη μαύρη ταινία gaffer (υφασμάτινη ταινία) για τη δική μου.

Στη συνέχεια, θα προσθέσετε τον διακόπτη διαφάνειας για να ελέγξετε την ισχύ. Ο διακόπτης διαφανειών έχει τρεις ακίδες. Θα χρησιμοποιείτε μόνο δύο από αυτές: την κεντρική μία και μία από τις πλευρικές ακίδες (δεν έχει σημασία ποια). Χρησιμοποιώντας κόπτες, κόψτε το μη χρησιμοποιημένο πλαϊνό πείρο.

Κρατήστε το διακόπτη στη θέση του από το συγκολλημένο στύλο σύρματος των συνδεδεμένων υποδοχών μπαταρίας. Σημειώστε ένα σημείο στα καλώδια ανάμεσα στο σημείο που θα κολληθούν αργότερα οι πείροι του διακόπτη (χρησιμοποίησα μαύρο στυλό).

Κόψτε τα συρματόσχοινα που κολλήσατε προηγουμένως μαζί για να έχετε ένα μικρό κενό που ταιριάζει πολύ με το διάστημα μεταξύ δύο ακίδων στο διακόπτη διαφάνειας. Συγκολλήστε τον διακόπτη για να γεφυρώσετε το κενό στα καλώδια.

Βήμα 10: Βάση Zoetrope (προαιρετικά)

Wantedθελα να έχω μια ωραία τρισδιάστατη εκτυπωμένη βάση για τη συσκευή. Εδώ είναι ο σχεδιασμός στο TinkerCAD. Είναι περιττό να δημιουργηθεί αυτή η βάση για να λειτουργήσει η συσκευή, αλλά φαίνεται ωραίο. Το αρχείο εκτύπωσης περιλαμβάνεται παρακάτω.

Βήμα 11: Μοντέλο Zoetrope

Το τρισδιάστατο μοντέλο για το μέρος περιστροφής στο TinkerCAD μπορείτε να το βρείτε εδώ.

Το STL από αυτό το μοντέλο καθώς και ένα αρχείο TAR που περιέχει τα τεμαχισμένα στρώματα για εκτύπωση μπορείτε να βρείτε παρακάτω. Δεν συμπεριλαμβάνω τις οδηγίες για την εκτύπωση στον εκτυπωτή Autodesk Ember, καθώς υπάρχουν πολλές οδηγίες για τη χρήση αυτού του εκτυπωτή, όπως αυτός.

Βήμα 12: Τελειώνοντας τις πινελιές

Οι τρεις καρτέλες της τρισδιάστατης εκτύπωσης πρέπει να γίνουν αδιαφανείς, διαφορετικά τα τμήματα οπτικού κωδικοποιητή της πλακέτας κυκλώματος δεν θα είναι αξιόπιστα σε θέση να τα εντοπίσουν να περνούν. Χρησιμοποίησα μαύρο βερνίκι νυχιών και αυτό λειτούργησε τέλεια. Αρχικά δοκίμασα απλά ένα μαύρο στυλό Sharpie, αλλά δεν ήταν αξιόπιστο ως οπτικός διακόπτης.

Μόλις οι καρτέλες γίνουν αδιαφανείς, καλό θα ήταν να πάτε. Τοποθετήστε το zoetrope στον άξονα και ενεργοποιήστε το!