POV Globe 24bit True Color e HW simples: 11 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Sempre quis fazer um desses globos POV. Mas o esforço com toda a soldagem de leds, fios etc. me desanimou porque sou uma pessoa preguiçosa:-) Tem que haver um jeito mais fácil! Neste instrutível, mostrarei como construir um globo POV com menos peças eletrônicas do que outros projetos. O motivo é o uso das fitas de LED endereçáveis APA 102. Essas listras não precisam de nenhum driver eletrônico e podem ser conectadas diretamente com apenas 2 fios a um microcontrolador. O estado dos LEDs é (e deve ser) MUITO rápido alterável. Para obter uma imagem estável, a taxa de clock do SPI é de cerca de 10 Mhz e pode ser ainda maior. Para obter mais informações sobre os LEDs, clique aqui.

Outra vantagem é o uso de arquivos bmp normais que são armazenados em um cartão microSD.

Vamos lá !

Etapa 1: BOM

Aqui está uma lista das peças principais de que você precisa. Para o anel de LED que uso minha impressora 3D, você também pode usar uma fatia de um tubo de PVC (diâmetro 150-180 mm). Os suportes de rolamento também são impressos, mas podem ser feitos de uma peça de madeira, por exemplo. Para a estrutura básica eu uso alguns perfis de metal antigos, fique à vontade para usar outros perfis de metal, madeira, plástico ou o que for. Certifique-se de que o quadro é torcionalmente rígido e um pouco pesado.

Para o eixo de transmissão:

• haste roscada M8, comprimento 250 mm
• Nozes M8
• manga de latão 10 mm, comprimento 100 mm
• 2 pçs. arruela de plástico 8mm (ver também arquivos STL)
• Acoplador de eixo flexível de 5 mm a 8 mm (aqueles que foram usados para Nema 17)

para alimentar o anel de LED sobre o eixo:

• 2 pçs. rolamento de esferas 6300 (10x35x11) totalmente em metal
• suportes de rolamento, consulte as limas STL ou faça de madeira com uma serra inteira de 35 mm
• 4 PCS. parafuso M4x40 com porca
• 2 pçs. sapatas do cabo 8mm
• Motor sem escova com eixo de 5 mm
• 4 PCS. Parafusos M3 para montagem do motor
• ESC para motor sem escova, possivelmente com ventilador

Alternativamente, você pode usar uma combinação de um motor escovado / esc com torque suficiente.

O motor descrito acima tem torque suficiente, mas nunca atinge sua corrente máxima de 50 Amperes. Meu suprimento mede menos de 4 Amperes. Portanto, não há uso para um ESC de 50 Amperes. Coloquei um dissipador de calor com ventoinha no meu ESC 18Ampere e funciona bem.

Para "disparar" com precisão o ESC, eu uso um

Arduino Pro Mini

com dois botões

outra opção é um

servotester

Fonte de energia:

Precisamos de 12 V para o motor e 5 V para o anel de LED.

Eu prefiro o uso de suprimentos de pc antigos como mostrado neste instrutível

ou:

Existem muitos suprimentos 12V / 5A da China

se você usar um destes, não se esqueça de um conversor abaixador DC-DC para 5V

Anel LED:

• 64pcs. APA 102 LED (2 listras e 32 unidades)
• Capacitor eletrolítico 1000µF 10V
• Sensor Hall + ímã TLE 4905L
• resistor pull-up 10k, 1k
• Anel: Use o arquivo STL ou uma fatia de tubo de PVC
• abraçadeiras 100mm
• BOA cola, que as listras não voem a 2400 rpm:-)

O microcontrolador Parallax Propeller:

Não tenha medo deste microcontrolador, é um poderoso MCU de 8 núcleos com 80 MHz e é tão fácil de programar / flash quanto um Arduino!

Existem várias placas disponíveis no site de paralaxe, ou veja aqui, você também precisa de um microSD Breakout

Outra (minha) escolha é o P8XBlade2 da cluso, o leitor microSD já está a bordo!

Para programar o arduino e a hélice, você também precisa de uma placa adaptadora USB para TTL como esta

Etapa 2: Alojamento

Aqui você vê a caixa. Faça com qualquer material que seja resistente o suficiente. No final, você precisa de algum tipo de gaiola cúbica com aproximadamente 100 mm de comprimento de borda onde você possa montar o motor e o anel / rolamentos. O cubo é montado em uma placa de madeira maciça com parafusos distanciadores. Um orifício para o motor foi feito na placa.

Etapa 3: o eixo motor

Escolho uma haste roscada com 250 mm de comprimento. O comprimento das luvas de latão é de cerca de 30 e 50 mm, dependendo do tamanho da gaiola e do acoplador do eixo. A manga superior (e mais longa) deve ser isolada da haste porque forma o pólo positivo para o fornecimento do anel. Isso é feito por fita isolante e arruelas plásticas. A luva não caberá na haste com a fita até que você aumente o diâmetro interno de 8,0 mm para 8,5 - 9,0 mm perfurando / fresando. A outra manga, incluindo a haste, forma o pólo negativo.

Etapa 4: Fornecimento sem escova

Agora é a hora dos rolamentos. Eu escolho rolamentos maiores do que os rolamentos padrão por causa da melhor condutividade. Coloque o rolamento no suporte e posicione a placa sobre ele. O pequeno orifício lateral é para o cabo. Não se esqueça do eixo e da arruela entre os mancais / luvas.

Eu imprimi os suportes em 3D, dê uma olhada no arquivo stl / zip.

Etapa 5: Controle do motor

Dê uma olhada no esquema de como o motor eletrônico deve ser conectado.

Se você nunca programou um arduino, olhe para instructables:-) Os dois botões são para a velocidade do motor. Se você ligar a fonte de alimentação, o ESC obtém um valor de 500 µS. Pressione um dos botões para ligar o motor. O esboço assumiu o valor "StartPos = 625". Posteriormente, se você encontrou a velocidade correta, esse valor deve ser alterado. Ao usar o botão esquerdo ou direito você diminui / aumenta a velocidade, pressione os dois botões ao mesmo tempo por 2 segundos. e o motor irá parar.

Certifique-se de que o motor / globo gira no sentido anti-horário, como a terra real:-)

Etapa 6: Um anel LED para governar todos:-)

Aí vem o núcleo! Impresso com minha impressora 3D, mas como eu disse acima, também existem outras opções. Para economizar peso, tenho muitos orifícios colocados no quadro. Agora corte duas tiras, cada uma com 32 LEDs. Melhor contar várias vezes antes de usar a tesoura:-)

Colocar as tiras é um pouco complicado. Você tem duas faixas / colunas que geram linhas ímpares e pares. As linhas ímpares estão em um lado do anel, as linhas pares estão no oposto. Marque o LED número 16 em cada tira (respectivamente linha número 32 e 33) e fixe-o na moldura como mostra nas fotos. Um led se encaixa exatamente entre dois LEDs opostos. Então você tem dois posicionar a segunda faixa com um deslocamento !!!

Depois disso, você pode consertar os PCB / PCBs, fiz pequenos slots nas braçadeiras para que os PCBs possam ser facilmente fixados.

Antes de montar o anel no eixo, você deve equilibrá-lo. Use uma vara fina para equilibrar e parafusos ou porcas como contrapeso.

Etapa 7: Esquemático

Neste esquema, você vê como a placa MCU é conectada às outras partes no / no anel. Também anexei uma foto do sensor do hall e do ímã. O esquema usa uma placa MCU velha e maior, porque não encontro modelos de placas de hélice mais novas / atuais. Sinta-se à vontade para fazer suas perguntas sobre o quadro que você escolher / obter.

Etapa 8: Programando / atualizando o microcontrolador Parallax Propeller

Este é o binário que pode ser facilmente transferido para o prop-board. Aqui está um link para um dos meus Instructables anteriores que também usam o microcontrolador de hélice e mostram como fazer.

Etapa 9: Colocar em serviço

Ok, primeiro nós apenas copiamos a imagem de teste para o cartão SD.

• Se o anel for girado manualmente, os LEDs devem piscar toda vez que o sensor Hall passa pelo ímã.
• agora dê partida no motor e aumente a velocidade de rotação até que os LEDs estejam alinhados (veja as 2 fotos)
• a tensão deve ser constante e o anel deve girar ligeiramente para obter uma imagem estável / alinhada
• conecte o terminal arduino ao controle do motor
• observe o valor mostrado
• pare a máquina
• substitua o valor pela variável "startPos" no esboço POV_MotorControl
• flash arduino novamente

Na próxima vez que você ligar o motor, obterá a velocidade certa.

O próximo passo não é mais necessário com o novo software, de uma velocidade de 38 a 44 rps as linhas pares e ímpares são "travadas" corretamente.

(Use os botões para cima / para baixo para fazer o ajuste fino, se necessário.)

Agora você pode "preencher" o cartão com suas outras fotos.

Divirta-se !!!!!!

Etapa 10: Como criar seus próprios BMPs

Você quer usar suas próprias fotos? Não tem problema, eu te mostro:

1. Redimensione sua imagem para uma resolução de 120 x 64 pixels
2. girar 90 graus no sentido anti-horário
3. espelho vertical

4. possivelmente reduza o brilho (os LEDs são muito brilhantes),

   a melhor correção de brilho para imagens é usar a correção de gama com um fator de 0,45

5. salvar como BMP com cor de 24 bits e sem RLE

depois de salvar o tamanho do arquivo deve ser 23094 bytes!

Qualquer outro tamanho não funcionará.

Se desejar, armazene várias imagens no cartão SD. Eles são mostrados um a um, após uma rotação.

Agora depende de você criar uma Estrela da Morte melhor do que a minha!

Etapa 11: informações adicionais

Algumas coisas que notei:

Se você usar um dos minúsculos CpuBlades da Cluso, não se esqueça de soldar o jumper de 3 pinos rotulado como QE para programação

• meus rolamentos têm uma queda de tensão de aprox. 0,5 V, então eu tenho que aumentar a tensão do conversor CC-CC para 6 Volt.
• (13 de janeiro de 2017), adicionado o ring.stl na etapa 6
• (17 de janeiro de 2017), a melhor correção de brilho para imagens é usar a correção de gama com um fator de 0,45
• (17 de janeiro de 2017), atualize POV Globe0_2.binary
• (18 de janeiro de 2017), faça upload do código-fonte na etapa 8
• (27 de janeiro de 2017), carregue o novo código-fonte, versão de 0_2 a I_0_1. Fiz um grande progresso com a sincronização entre linhas ímpares e pares. Não é mais necessário encontrar a velocidade correta, basta trazer o anel a uma velocidade de 38-44 rodadas por segundo e as linhas alinhadas!
• (03 de março de 2017), modificou o suporte do rolamento
• (09 de março de 2017), carregue um binário de teste para ligar todos os LEDs
• (28 de fevereiro de 2018), o membro rclayled disse que o motor escolhido não tem torque suficiente, talvez seja necessário um maior

Primeiro prêmio no Make it Glow Contest 2016

Segundo prêmio no Arduino Contest 2016

Quarto Prêmio no Design Now: 3D Design Contest 2016