114 Servo tərəfindən idarə olunan Söz Saatı: 14 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Fusion 360 Layihələri »

114 LED nə var və həmişə işləyir? Bildiyiniz kimi cavab bir söz saatıdır. 114 LED + 114 servo nədir və daim hərəkətdədir? Cavab bu servo idarə olunan söz saatıdır.

Bu layihə üçün bu quruluşun böyük səyləri səbəbindən bir dostumla bir araya gəldim. Əlavə olaraq, mənim elektron və onun mexaniki bacarıqları bir -birini olduqca yaxşı tamamlayırdı. Məşhur söz saatının bu uyğunlaşdırılması fikri, Milad hədiyyəsi olaraq adi bir saat hazırlayarkən bizə gəldi. Orada gördük ki, arxadan gələn məktubları ağ bir kağıza yansıtmaq da mümkündür. O vaxtlar, bir şüşə boşqabın arxasına məktubları olan bir vinil stiker yapışdırarkən bir baloncukla bitdiyimiz üçün bədbəxt sənətkarlığımızı gizlətmək üçün yalnız bir həll yolu idi. Sonra gördük ki, hərflərin ölçüsü dəyişdiyindən və bulanıqlaşdığından kağız vərəqini əyərkən maraqlı effektlər əldə etmək olar. Bu, məktubların arxadan ekrana yansıtıldığı və proqnozlaşdırılan görüntünün ölçüsünü dəyişdirmək üçün irəli və irəli hərəkət etdirilə biləcəyi bir söz saatı etmək fikrini ortaya qoydu. Əvvəlcə 114 hərfini ayrı -ayrılıqda köçürmək istədiyiniz zaman çəkdiyiniz xərclər və səylər səbəbindən bu layihəni qurmaqdan bir qədər çəkindik. Beləliklə, vaxtı göstərmək üçün istifadə olunan hər bir sözün irəli və irəli hərəkət etdirilə biləcəyi bir versiya hazırlamaq fikrinə düşdük. Bununla birlikdə, Epilog yarışmasının Instructables -da epik layihələr istədiyini gördükdən sonra və nisbətən ucuz servo mühərriklər tapdıqdan sonra, hər tərəfə getmək və hər bir məktubun fərdi olaraq servo tərəfindən idarə olunduğu uyğun bir versiya hazırlamaq qərarına gəldik.

DİQQƏT: Bu bir günlük tikinti deyil!

Bu layihədə iştirak edən səylər haqqında bir fikir vermək üçün aşağıdakı rəqəmləri nəzərdən keçirin. Bitmiş saatı ehtiva edir

• 798 fərdi 3D çap modeli (ümumi çap müddəti ~ 200 saat)
• ~ 600 vida + ~ 250 qoz -fındıq
• ~ 500 tel (ümumi uzunluğu ~ 50 m). Artıq servolara qoşulmuş telləri hesablamırıq.

Addım 1: Dizayn

Saat Autodesk Fusion 360 və Inventor ilə hazırlanmışdır. Gördüyünüz kimi, saat xətti aktuatorlarla hərəkət edən 114 məktub qutusundan ibarətdir ki, bu da servo mühərriklər tərəfindən idarə olunur. Hər bir məktub qutusunda məktubu ağ PVC folqa ilə hazırlanmış ekranın arxasına yayan bir LED var. Bütün komponentlər taxta bir çərçivədədir.

Addım 2: Materialların toplanması

Elektron komponentlər

114x SG90 mikro servo mühərrikləri (ebay.de)

Servolar məşhur marka "Tower Pro" ilə etiketlənsə də, şübhəsiz ki, daha ucuzdur. Bununla birlikdə, nokaut qiyməti orijinal üçün 3 EUR ilə müqayisədə təxminən 1 EUR olduğu üçün bütün layihəni daha əlverişli edir. Göründüyü kimi, vuruşlar daha az cərəyan çəkir (əlbəttə ki, bu da daha az tork deməkdir), bu da bütün layihə üçün uyğun bir enerji təchizatı tapmağı asanlaşdırdı.

• 5 m WS2812B LED şeridi, 60 LED/m (ebay.de)
• 8x 16 Ch PWM servo sürücü PCA9685 (ebay.de)
• DS3231 RTC modulu (ebay.de)
• Arduino nano (ebay.de)
• VS1838B IR qəbuledicisi + uzaqdan (ebay.de)
• 5 V, 10 A enerji təchizatı (ebay.de)
• 20x15 sm servo uzatma kabeli (ebay.de)
• çılpaq teldən kabel DC yuvası (conrad.de)
• 300-500 Ohm müqavimət
• 1000 µF kondansatör (> 5 V)

Çərçivə üçün materiallar

• taxta lövhələr

  • 2 ədəd 40 x 10 x 497 mm
  • 2 ədəd 12 x 12 x 461 mm
  • 2 ədəd 12 x 12 x 20 mm

• multipleks

  • 2 ədəd 12 x 77 x 481 mm
  • 2 ədəd 12 x 84 x 489 mm
• ağ PVC folqa (700 x 1000 x 0,3 mm) (modulor.de)
• Qalınlığı 3 mm olan 500 x 500 mm HDF lövhə

Vintlər, kabellər və s

• 228x M2 vintlər, 8 mm uzunluğunda + yuyucular + altıbucaqlı somunlar
• 228x 6.5 mm uzunluğunda M2.2 özünü vurma vintləri
• müxtəlif ağac vintləri
• 50 m, 0,22 mm2 (24 AWG) tel

Bundan əlavə, bu layihə geniş həcmdə 3D çap və lehimləmə tələb edirdi. Arxa plaka lazer kəsmə yolu ilə istehsal edilmişdir. Çərçivə dairəvi mişar, yapboz və qazma ilə qurulmuşdur. Hər bir layiqli layihəyə gəldikdə, bir çox isti yapışqan, həmçinin bir az epoksi və plastik yapışqan istifadə etdik.

Bu layihənin ümumi xərcləri təxminən 350 avroya yaxınlaşdı.

Addım 3: 3D Çaplı Komponentlər

Məktub qutuları

Hər bir məktub qutusu, kölgə maskası rolunu oynayan 3D çaplı bir örtükdən və bir LEDin bərkidiləcəyi əsas lövhədən ibarətdir. Əsas plitə, aktuatora hizalanmağa kömək etmək üçün dörd dübel pimi və LED kabelləri vasitəsilə qidalanmaq üçün altı delikdən ibarətdir. Ümumilikdə, hamısı qara PLA (Formfutura EasyFill PLA) 0.4 mm təbəqə hündürlüyündə çap edilmiş 228 model edir. Anycubic Kossel Linear Plus -da ümumi çap müddəti məktub örtükləri üçün təxminən 23 saat, əsas lövhələr üçün 10 saat idi. Bütün stl faylları əlavə edilmiş zip faylında tapıla bilər.

Aktuatorlar

Aktuator dizaynı, çox faydalı olan Roger Rabbit tərəfindən Linear Servo Extender -dən uyğunlaşdırılmışdır. Parçalar bir -birinə sıx oturduğundan layiqli 3D printerdə çap olunmalıdır. Kiçik təbəqə hündürlüyü kiçik bir burun diametri qədər vacib deyil (0,2 mm yaxşıdır) (0,4 mm tövsiyə edirik). Parçalar göstərilən istiqamətdə çap olunmalıdır. Hər bir aktuator 5 ayrı hissədən ibarətdir, çünki 114 aktuatora ehtiyacımız olduğu üçün bu, ümumilikdə 570 hissə (!) Deməkdir. Bunları çap etmək üçün bir neçə peşəkar 3D printerin (Ultimaker S2+, Ultimaker S5, Lulzbot TAZ6, Sindoh 3D Wox DP200) birləşdirilmiş gücündən istifadə etdik. Hələ də hissələrdə bir çox uğursuz izimiz var idi və əyləncəniz üçün bir neçə şəkil əlavə etdim. Ümumi çap müddəti təxminən 150 saat (!) İdi. Yenə stl faylları əlavə edilmiş zip faylında tapıla bilər.

Addım 4: Çərçivənin qurulması

Çərçivə taxta lövhələrdən və multipleks lövhədən hazırlanmışdır. Parçalar dairəvi mişar və yapboz istifadə edərək kəsilmiş, sonra taxta yapışqan və taxta vintlər ilə birlikdə bərkidilmişdir. Üst və alt qapaq da daha gözəl bir görünüş vermək üçün ləkələnmişdi. Bütün ölçüləri ehtiva edən hissələrin ətraflı təsvirini əlavə edilmiş təsvirlərdə tapa bilərsiniz.

Addım 5: Məktub qutularının yığılması

Məktub qutularının yığılması çox iş idi və xüsusilə lehimləmə çox uzun çəkdi. Çünki atdığınız hər addım 114 dəfə təkrarlanmalıdır.

1. LED şeridindən 114 fərdi parça kəsin
2. Bütün LED yastıqları qalaylayın
3. Hər bir LED -i məktub qutusunun 3D çaplı arxa plakasına qoşun. LED mərkəzdə olmalıdır. İsti yapışqan ilə də təmin etdik.
4. Sonra 3x114 = 442 tel hazırladıq, yəni uzunluğunu kəsmək, uclarını soymaq və qalaymaq. Hər bir telin uzunluğu 10 sm idi, son hərfi daha uzun olan nöqtələrlə birləşdirən tellər istisna olmaqla (~ 25 sm). Həmçinin arduino və enerji təchizatına qoşulacaq ilk hərfə bağlı tellər daha uzun olmalıdır.
5. Tellərdən istifadə edərək diasiyalı zəncirvari LEDlər. Teller, hər bir məktub qutusunun 3D çaplı arxa plakasındakı deliklərdən qidalanır.
6. Məktub qutusunun ön qapağı yapışqan ilə bağlanmışdı
7. Aktuator üçün xətti rafın hissələri bir -birinə yapışdırılmalıdır
8. Xətti raf yapışqan istifadə edərək məktub qutusunun arxasına yapışdırılır

Addım 6: Aktuatorların yığılması

Aktuatorların yığılması çox uzun çəkən çox yorucu bir prosedur idi.

1. Daxil olan vintlərdən istifadə edərək servo 3D çaplı korpusa yapışdırın
2. Dəyirmi dişli, daxil olan plastik çarpazdan istifadə edərək servoya bərkidilir, lakin əvvəlcə xaçın şəklini kəsmək və epoksi istifadə edərək dişliyə bağlamaq lazımdır.
3. Daxil olan vida ilə dişliləri servoya bağlayın
4. Xətti rafı taxmadan əvvəl hər bir servo eyni mövqedə sıfırlanır
5. Məktub qutusu ilə xətti rafın daxil edilməsi
6. Daha sonra arxa plakaya yapışdırmaq üçün istifadə ediləcək 3D çaplı korpusa iki ədəd M2 altıbucaqlı qoyulması
7. M2.2 özünü vurma vintlərindən istifadə edərək korpusu 3D çaplı qapaqla bağlayın

Sonda yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi diasiyalı zəncirli aktuatorların böyük bir qarışıqlığı ilə başa çatdıq

Addım 7: Arxa plakanın hazırlanması

Arxa plaka, yerli istehsalçı yerimizdən CO2 lazer kəsici istifadə edərək 3 mm qalınlığında HDF ağacından lazerlə kəsilmişdir. Əvvəlcə kontrplak sınadıq, amma bütün komponentlərin çəkisini dəstəkləmək üçün çox çürük olduğu ortaya çıxdı. Bu vəziyyətdə alüminiumdan istifadə etmək daha yaxşı olardı, amma təbii ki, daha bahalıdır və CO2 lazerlə kəsilə bilməz. Arxa plaka üçün dxf faylı əlavə olunur.

Addım 8: Komponentləri arxa plitə və naqillərə bağlayın

Əvvəlcə PCA9685 lövhələri PCB dayaqlarından istifadə edərək arxa plakaya yapışdırılmalıdır. Arduino nano və RTC modulu yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi yerləşdirilə bilər. İkincisi üçün, isti yapışqan ilə yapışdırılmış 3D çap tutacaqlarından istifadə etdik. Komponentlər tel diaqramında göstərildiyi kimi bağlandı. Unutmayın ki, hər PCA9685 -ni terminal bloku vasitəsilə ayrıca işə salmaq daha yaxşıdır. Əvvəlcə V+ və GND konnektorlarını da bağladıq və yalnız ilk kartın terminal blokunu bağladıq (adafruit səhifəsində təklif olunduğu kimi), lakin bu halda bütün cərəyan birinci lövhədən keçir və MOSFET -i yandırmaqla bitdik. tərs mühafizə dövrəsinin. Ayrıca servoların kabellərini göstərən bir elektron tablo da var. Ehtiyac yarandıqda istifadə olunan servolar üçün uzatma kabelləri. Adafruit səhifəsində izah edildiyi kimi hər PCA9685 -ə fərqli I2C ünvanları təyin etməlisiniz.

Aktuatorlar daha sonra 228x M2 vintlər istifadə edərək arxa plakaya bərkidilmişdir. İş yenə çox monoton idi, amma bitdikdən sonra saat artıq formalaşmağa başlamışdı. Biz də servo kabelləri mümkün qədər yaxşı təşkil etməyə çalışdıq, amma nəticədə kabel hələ də çox qarışıq idi.

Güc, DC kabelinin arxa plitə ilə qidalanması və bir terminal blokuna qoşulması ilə təmin edildi.

Addım 9: Arxa plakanı çərçivəyə bağlamaq

Bütün komponentlər quraşdırıldıqdan və kabellər təşkil edildikdən sonra arxa plakanı 6x M4 vintlərdən istifadə edərək çərçivəyə bağladıq. Təəssüf ki, bütün kabellərin yerləşməsi üçün çox az yer buraxdıq ki, bir az sıxılsınlar.

Addım 10: Servoların kalibrlənməsi

Montajdan sonra bütün məktub qutularının hündürlüyü bir qədər fərqli olduğundan, məktub qutularının eyni minimum və maksimum mövqeyə malik olması üçün bütün servoları kalibr etmək üçün əlavə edilmiş kodu istifadə etdik. Maksimum mövqe üçün məktub qutusunu ekrana mümkün qədər yaxın yerləşdirməyə çalışdıq. Hər servo üçün kalibrlənmiş min/maksimum mövqelər daha sonra əsas koda daxil edilir.

Addım 11: Kodun Yüklənməsi

Saat sözünün əsas kodu əlavə olunur. Zamanı göstərmək üçün üç növ təsir var.

1. Tez bütün məktubları arxa (bir -birinin ardınca) hərəkət etdirin və bərabər təsadüfi rəngli LEDləri işıqlandırın. Daha sonra vaxtı göstərən məktubları bir -birinin ardınca önə keçirin və hər sözü təsadüfi bir rənglə işıqlandırın.
2. Tez bütün məktubları arxa (bir -birinin ardınca) hərəkət etdirin və bərabər təsadüfi rəngli LEDləri işıqlandırın. Vaxtı göstərən hər bir sözü yavaş -yavaş önə keçir (bütün məktublar eyni vaxtda) və rəngi fon rəngindən təsadüfi bir dəyərə keçir.
3. Bütün məktubları təsadüfi bir yerə (bir -birinin ardınca) köçürün və fərqli təsadüfi rəngli LEDləri işıqlandırın. Sonra yavaş -yavaş bütün hərfləri geri çəkin və rəngi solsun. 1. və ya 2 ilə davam edin.

Cari dəqiqəni göstərən nöqtənin tədricən irəlilədiyi və rənginin solduğu bir dəqiqəni bitirdikdə düzgün rənglə ön mövqedə yerləşdiyi bir effekt həyata keçirmək istədim. Təəssüf ki, hələ də işə yaramadı, çünki IR qəbuledicisini cavabsız qoyur.

Addım 12: Ekranı bağlayın

Əvvəlcə ekran kimi ağ parçadan istifadə etmək istədik. Məsələ burasındaydı ki, çərçivəyə yapışdırdıqdan sonra parça ortada əyilmişdi və sonda bir qıvrım təhrifi ilə nəticələndik. Daha sonra ekran üçün nazik bir ağ PVC folqa istifadə etməyə qərar verdik. Folqa, lampa çalarları hazırlamaq üçün də reklam olunur, belə ki, ağlabatan bir ötürücülüyə malikdir, lakin qara məktub qutularının gizli qalmasını təmin etmir. İlk sınaqımızda epoksi istifadə edərək folqa bağladıq, amma çox yaxşı yapışmadı, buna görə də isti yapışqanla keçdik. Ehtiyatlı olun, yapışqan çox isti olarsa, əslində folqa əridə bilər. Həddindən artıq folqa dəqiq bıçaqla çıxarılıb.

Addım 13: Üst və Alt Qapağın bağlanması

Nəhayət, ləkələnmiş taxta örtüklər yuxarı və aşağıya yapışdırıldı. Tünd rəng ağ ekrana gözəl bir ziddiyyət yaradır. IR alıcısı, arxa plakadakı çuxurdan qidalanır və isti yapışqan ilə üst qapağa bərkidilir.

Addım 14: Bitmiş Saat və Xülasə

İki aylıq gərgin işdən sonra saat nəhayət bitdi və işləyir. Ümumiyyətlə, nəticədən çox məmnunuq. LED -lərin rənglərini dəyişdirməklə hərfləri ekranın arxasına köçürmək çox gözəl görünüşlü effektlər yaradır. Sonda məktublar mükəmməl sıralanmadı və ekran 100% düz deyildi, amma bu, demək olar ki, daha da gözəl görünür. Əlbəttə ki, təkmilləşdirilə bilən şeylər var, amma növbəti dəfə istehsalın Çinə təhvil verilməməsi halında bu quruluşun monumental səyləri səbəbindən 2.0 versiyasının olacağını düşünmürəm.

Bu quruluşu bəyənirsinizsə və ən aşağıya doğru sürüşməyi bacarsanız, Epilog Yarışmasında bizə səs verin.

Epilog X Müsabiqəsində birinci mükafat