POV Globe 24bit True Color y HW simple: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Siempre quise hacer uno de estos globos POV. Pero el esfuerzo con toda la soldadura de LED, cables, etc. me ha disuadido porque soy una persona perezosa:-) ¡Tiene que haber una manera más fácil! En este instructivo, le mostraré cómo construir un globo POV con menos partes electrónicas que otros proyectos. El motivo es el uso de las tiras LED direccionables APA 102. Estas tiras no necesitan ningún controlador electrónico y se pueden conectar directamente con solo 2 cables a un microcontrolador. El estado de los LED es (y tiene que ser) MUY rápido de cambiar. Para obtener una imagen estable, la frecuencia de reloj SPI es de aproximadamente 10 Mhz y podría ser incluso mayor. Para obtener más información sobre los LED, consulte aquí.

Otra ventaja es el uso de archivos bmp normales que se almacenan en una tarjeta microSD.

Vamos !

Paso 1: lista de materiales

Aquí hay una lista de las piezas principales que necesitará. Para el anillo LED que utilizo mi impresora 3D, también puede usar un trozo de tubo de PVC (diámetro 150-180 mm). Los soportes de los cojinetes también están impresos, pero pueden estar hechos de una pieza de madera, por ejemplo. Para el marco básico utilizo algunos perfiles de metal viejos, siéntase libre de usar otros perfiles de metal, madera, plástico o lo que sea. Asegúrese de que el marco sea rígido a la torsión y un poco pesado.

Para el eje de transmisión:

• varilla roscada M8, longitud 250 mm
• Tuercas M8
• manguito de latón 10 mm, longitud 100 mm
• 2 uds. arandela de plástico de 8 mm (ver también archivos STL)
• Acoplador de eje flexible de 5 mm a 8 mm (aquellos que se usan para Nema 17)

para alimentar el anillo LED sobre el eje:

• 2 uds. rodamiento de bolas 6300 (10x35x11) full metal
• soportes de cojinetes, consulte los archivos STL o haga de madera con una sierra entera de 35 mm
• 4 piezas. tornillo M4x40 con tuerca
• 2 uds. zapatas de cable de 8 mm
• Motor sin escobillas con eje de 5 mm
• 4 piezas. Tornillos M3 para montar el motor
• ESC para motor sin escobillas, posiblemente con ventilador

Alternativamente, puede utilizar una combinación de motor cepillado / esc con suficiente par.

El motor descrito anteriormente tiene suficiente par pero nunca alcanza su corriente máxima de 50 amperios. Mi suministro mide menos de 4 amperios. Así que no sirve de nada un ESC de 50 amperios. Puse un disipador de calor con ventilador en mi ESC de 18 amperios y funciona bien.

Para "disparar" con precisión el ESC, utilizo un

Arduino Pro Mini

con dos botones

otra opción es una

servotester

Fuente de alimentación:

Necesitamos 12V para el motor y 5V para el anillo LED.

Prefiero el uso de suministros de PC viejos como se muestra en este instructivo

o:

Hay muchos suministros de 12V / 5A de China

Si usa uno de estos, no olvide un convertidor reductor DC-DC para 5V

Anillo LED:

• 64 piezas. APA 102 LED (2 Rayas a 32 uds.)
• Condensador electrolítico 1000µF 10V
• TLE 4905L Sensor Hall + imán
• resistencia pull-up 10k, 1k
• Anillo: use el archivo STL o un trozo de tubería de PVC
• bridas para cables de 100 mm
• BUEN pegamento, que las rayas no se vayan volando a 2400 rpm:-)

El microcontrolador de hélice Parallax:

No tenga miedo de este microcontrolador, es un poderoso mcu de 8 núcleos con 80Mhz y es tan fácil de programar / flashear como un arduino.

Hay varias placas disponibles en el sitio de paralaje, o mire aquí, también necesita una microSD Breakout

Otra (mi) elección es el P8XBlade2 de cluso, ¡el lector microSD ya está a bordo!

Para programar el arduino y la hélice, también necesita una placa adaptadora de USB a TTL como esta

Paso 2: Vivienda

Aquí ves la vivienda. Hágalo de cualquier material que sea lo suficientemente resistente. Al final, necesita algún tipo de jaula cúbica con una longitud de borde de aproximadamente 100 mm donde pueda montar el motor y el anillo / cojinetes. El cubo está montado sobre una placa de madera maciza con pernos distanciadores. Se hizo un agujero para el motor en la placa.

Paso 3: el eje de transmisión

Elijo una varilla roscada con una longitud de 250 mm. La longitud de los manguitos de latón es de aproximadamente 30 y 50 mm, según el tamaño de la jaula y el acoplador del eje. El manguito superior (y más largo) debe estar aislado de la varilla porque forma el polo positivo para el suministro del anillo. Esto se hace mediante cinta aislante y arandelas de plástico. El manguito no encajará en la varilla con la cinta hasta que aumente el diámetro interior de 8,0 mm a 8,5 - 9,0 mm mediante taladrado / fresado. El otro manguito que incluye la varilla forma el polo negativo.

Paso 4: suministro sin escobillas

Ahora es el momento de los rodamientos. Elijo rodamientos más grandes que los estándar debido a su mejor conductividad. Coloque el rodamiento en el soporte y coloque la placa encima de él. El pequeño orificio lateral es para el cable. No olvide el eje y la arandela entre los cojinetes / manguitos.

Imprimí en 3D los soportes, eche un vistazo al archivo stl / zip.

Paso 5: Control del motor

Eche un vistazo al esquema de cómo se debe conectar la electrónica del motor.

Si nunca ha programado un arduino, mire las instrucciones:-) Los dos botones son para la velocidad del motor. Si enciende la fuente de alimentación, el ESC obtiene un valor de 500 µS. Presione uno de los botones para encender el motor. El boceto tomó el valor "StartPos = 625". Más tarde, si ha encontrado la velocidad correcta, deberá cambiar este valor. Al usar el botón izquierdo o derecho, disminuye / aumenta la velocidad, presione ambos botones al mismo tiempo durante 2 segundos. y el motor se detendrá.

Asegúrese de que el motor / globo gire en sentido antihorario, como la tierra real:-)

Paso 6: Un anillo LED para gobernarlos a todos:-)

¡Aquí viene el núcleo! Impreso con mi impresora 3D, pero como dije anteriormente, también hay otras opciones. Para ahorrar peso, tengo muchos agujeros en el marco. Ahora corte dos tiras, cada una con 32 LED. Mejor cuente varias veces antes de usar la tijera:-)

Colocar las tiras es un poco complicado. Tiene dos tiras / columnas que generan líneas pares e impares. Las líneas impares están en un lado del anillo, las líneas pares están en el opuesto. Marque el LED número 16 en cada tira (respectivamente la línea número 32 y 33) y fíjelo en el marco como se muestra en las imágenes. Un LED encaja exactamente entre dos LED opuestos. ¡¡¡Así que tienes que colocar la segunda tira con un desplazamiento !!!

Después de eso, puede arreglar los PCB / PCB, hice pequeñas ranuras en los refuerzos para que los PCB se puedan unir fácilmente.

Antes de montar el anillo en el eje, debe equilibrarlo. Utilice un palo delgado para equilibrar y tornillos o tuercas como contrapeso.

Paso 7: esquema

En este esquema, verá cómo la placa MCU está cableada a las otras partes en / en el anillo. También adjunto una foto del sensor de pasillo y el imán. El esquema usa una placa MCU fritzing más antigua y más grande porque no encuentro plantillas fritzing de las placas Propeller más nuevas / actuales. No dude en hacer sus preguntas para el tablero que elegirá / obtendrá.

Paso 8: Programación / flasheo del microcontrolador de hélice Parallax

Este es el binario que se puede transferir fácilmente al tablero de accesorios. Aquí hay un enlace a uno de mis Instructables anteriores que también usa el microcontrolador de hélice y le muestra un CÓMO.

Paso 9: Poner en servicio

Ok, primero solo copiamos la imagen de prueba a la tarjeta SD.

• Si el anillo se gira manualmente, los LED deben parpadear cada vez que el sensor de pasillo pasa el imán.
• ahora encienda el motor y aumente la velocidad de rotación hasta que los LED estén alineados (ver las 2 imágenes)
• el voltaje debe ser constante y el anillo debe girar levemente para obtener una imagen estable / alineada
• conecte el terminal arduino al control del motor
• observe el valor mostrado
• detener la maquina
• reemplace el valor por la variable "startPos" en el croquis de POV_MotorControl
• flash arduino de nuevo

La próxima vez que encienda el motor obtendrá la velocidad correcta.

El siguiente paso ya no es necesario con el nuevo software, desde una velocidad de 38 a 44 rps las líneas pares e impares se "bloquean" correctamente.

(Utilice los botones arriba / abajo para realizar un ajuste fino si es necesario).

Ahora puede "llenar" la tarjeta con sus otras imágenes.

Divertirse !!!!!!

Paso 10: Cómo crear sus propias BMP

¿Quieres usar tus propias imágenes? No hay problema, te muestro:

1. Cambie el tamaño de su imagen a una resolución de 120 x 64 píxeles
2. girar 90 grados en sentido antihorario
3. espejo vertical

4. posiblemente reducir el brillo (los LED son muy brillantes),

   la mejor corrección de brillo para las imágenes es utilizar la corrección gamma con un factor de 0,45

5. guardar como BMP con color de 24 bits y sin RLE

después de guardar, el tamaño del archivo debe ser de 23094 bytes.

Cualquier otro tamaño no funcionará.

Si lo desea, almacene varias imágenes en la tarjeta SD. Se muestran uno por uno cada uno después de una rotación.

¡Ahora depende de ti crear una Estrella de la Muerte mejor que la mía!

Paso 11: Información adicional

Algunas cosas que noté:

Si utiliza una de las pequeñas CpuBlades de cluso, no olvide soldar el puente de 3 pines etiquetado como QE para programar

• mis rodamientos tienen una caída de tensión de aprox. 0.5 V, así que tengo que aumentar el voltaje del convertidor dc-dc hasta 6 voltios.
• (13 de enero de 2017), agregó ring.stl en el paso 6
• (17 de enero de 2017), la mejor corrección de brillo para las imágenes es utilizar la corrección gamma con un factor de 0,45
• (17 de enero de 2017), actualice POV Globe0_2.binary
• (18 de enero de 2017), cargue el código fuente en el paso 8
• (27 de enero de 2017), cargue el nuevo código fuente, versión de 0_2 a I_0_1. He hecho un gran progreso con la sincronización entre líneas pares e impares. Ya no es necesario encontrar la velocidad correcta, simplemente lleve el anillo a una velocidad de 38-44 rondas por segundo y alinee las líneas.
• (03 de marzo de 2017), modificó el soporte del rodamiento
• (9 de marzo de 2017), cargue un binario de prueba para encender todos los LED
• (28 de febrero de 2018), el miembro rclayled dijo que el motor elegido no tiene suficiente torque, tal vez se necesita uno más grande

Primer premio en el concurso Make it Glow 2016

Segundo premio en el concurso Arduino 2016

Cuarto premio en el concurso Design Now: 3D Design Contest 2016