3D Rəqəmsal Qum: 11 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Bu layihə, şüşə PCB -lərə qoşulmuş SMD LED -lərini istifadə etdiyim DotStar LED Küpümün davamıdır. Bu layihəni bitirdikdən qısa müddət sonra, qum dənələrinin hərəkətini simulyasiya etmək üçün bir accelerometer və LED matrix istifadə edən Adafruit -in cizgi LED qumu ilə qarşılaşdım. LED kubumun bir akselerometrlə birləşdirilmiş daha böyük bir versiyasını quraraq bu layihəni üçüncü ölçüdə genişləndirməyin gözəl bir fikir olacağını düşündüm. Kubu epoksi qatrana tökmək də istədim.

Kubu hərəkətdə görmək istəyirsinizsə, videonun sonuna qədər aşağı diyirləyin.

Addım 1: Materiallar Bill

Aşağıdakı siyahıda şəkildəki kimi kubun tikintisi üçün lazım olan materiallar var

• 144 ədəd SK6805-2427 LED (məsələn, aliexpress)
• mikroskop slaydları (məsələn, amazon.de)
• mis lent (0.035 x 30 mm) (məsələn, ebay.de)
• TinyDuino əsas dəsti - litium versiyası
• akselerometr modulu (məsələn, ASD2511-R-A TinyShield və ya GY-521)
• PCB prototipi (30 x 70 mm) (məsələn, amazon.de)
• şəffaf tökmə qatranı (məsələn, conrad.de və ya amazon.de)
• 3D çaplı korpus

Tikinti üçün lazım olan əlavə materiallar və alətlər

• İsti hava lehimləmə dəmiri
• incə uclu normal lehimləmə dəmiri
• 3D printer
• lazer printer
• Dupont bağlayıcıları
• nazik tel
• PCB başlıq sancaqları
• aşağı temperaturlu lehim pastası
• PCB aşındırıcı (məsələn, ferrik xlorid)
• Metal şüşə üçün UV qurutma yapışqan (məsələn, NO61)
• ümumi məqsədli yapışqan (məsələn, UHU Hart)
• silikon mastik
• toner köçürmə kağızı
• aseton

Addım 2: Şüşə PCB -lərin hazırlanması

Bu proses DotStar LED Cube -da əvvəlki təlimatımda artıq ətraflı təsvir edilmişdir, buna görə addımları qısaca keçəcəyəm.

1. Mikroskop slaydlarını 50.8 mm uzunluğunda parçalara kəsin. Düzgün uzunluğa çatmağımda kömək etmək üçün 3D -ni çap etdim (əlavə olunan.stl faylına baxın). 6-8 ədəd etmək üçün tövsiyə etdiyim 4 slayda ehtiyacınız olacaq.
2. Mis folqa şüşə səthə yapışdırılır. UV qurutma yapışqan NO61 istifadə etdim.
3. Lazer printerdən istifadə edərək əlavə edilmiş pdf -ni PCB dizaynı ilə toner köçürmə kağızına çap edin. Sonra ayrı -ayrı hissələri kəsin.
4. PCB dizaynını mis örtüyə köçürün. Bu məqsədlə laminat istifadə etdim.
5. Misdan istifadə edərək mis çıxarın. dəmir xlorid
6. Aseton istifadə edərək toneri çıxarın

Addım 3: Lehim LEDləri

DotStar LED kubumda APA102-2020 LED-lərindən istifadə etdim və plan bu layihədə eyni tipli LED-lərdən istifadə etmək idi. Bununla birlikdə, LED -lərin ayrı -ayrı yastıqları arasındakı məsafə kiçik olduğundan, lehim körpüləri yaratmaq çox asandır. Bu məni hər bir LED -i əllə lehimləməyə məcbur etdi və bu layihədə eyni şeyi etdim. Təəssüf ki, layihə demək olar ki, başa çatanda, hər şeyi yenidən sökməyə məcbur edən bəzi lehim körpüləri və ya pis təmaslar görünməyə başladı. Daha sonra lehimləməyi daha asanlaşdıran fərqli bir yastıq quruluşuna malik bir qədər böyük SK6805-2427 LED-lərinə keçmək qərarına gəldim.

Bütün yastiqcikləri az əriyən lehim pastası ilə örtdüm və sonra LEDləri üstünə qoydum. Əlavə edilmiş sxemə istinad edərək LED -lərin düzgün istiqamətləndirilməsinə diqqət yetirin. Bundan sonra PCB -ni mətbəximizdəki isti plitə üzərinə qoydum və lehim əriyənə qədər diqqətlə qızdırdım. Bu çox yaxşı işləyirdi və isti havada lehimləmə dəmirimlə yalnız çox az işləməliydim. LED matrisini sınamaq üçün Adafruit NeoPixel strandtest nümunəsini işlədən bir Arduino Nano istifadə etdim və Dupont tellərindən istifadə edərək matrisə bağladım.

Addım 4: Alt PCB hazırlayın

Alt PCB üçün prototip lövhəsindən 30 x 30 mm ölçüdə bir parça kəsdim. Daha sonra şüşə PCB -lərin bir -birinə bağlanacağı yerə bir neçə pin başlığını lehimlədim. VCC və GND pinləri kiçik bir gümüşü mis tel istifadə edərək bağlandı. Sonra qalanların hamısını lehimlə möhürlədim, çünki əks halda döküm prosesində epoksi qatran keçir.

Addım 5: Şüşə PCB -ləri bağlayın

LED matrisləri alt PCB -yə bağlamaq üçün yenidən UV şəfalı yapışqan istifadə etdim, lakin daha yüksək özlülüklə (NO68). Düzgün uyğunlaşdırma üçün 3D çaplı bir jig istifadə etdim (bax. Əlavə olunur. Stl faylı). Şüşə PCB -lər yapışdırıldıqdan sonra hələ də bir az tərs idi, lakin pin başlıqlarına lehimləndikdən sonra daha sərt oldu. Bunun üçün adi lehimləmə dəmiri və adi lehimdən istifadə etdim. Yenə lehimdən sonra hər bir matrisi sınamaq yaxşı bir fikirdir. Fərdi matrislərin Din və Dout arasındakı əlaqələr altdakı pin başlıqlarına bağlı Dupont telləri ilə edildi.

Addım 6: Elektronikanı yığın

Mənzilin ölçülərini mümkün qədər kiçik etmək istədiyim üçün adi bir Arduino Nano və ya Mikro istifadə etmək istəmirdim. Bu 1/2 düymlük LED kub, bu layihə üçün mükəmməl görünən TinyDuino lövhələrindən xəbərdar oldu. Mənə prosessor lövhəsi, proqramlaşdırma üçün USB qalxanı, xarici əlaqələr üçün proto lövhə və Kiçik şarj edilə bilən LiPo batareyası. Geriyə baxanda hələ də yatdığım GY-521 modulundan istifadə etmək əvəzinə təklif etdikləri 3 oxlu akselerometr qalxanı da almalıydım. Bu quruluşun sxematikası olduqca asandır və aşağıda əlavə olunmuşdur. TinyDuino prosessor lövhəsində bəzi dəyişikliklər etdim, burada batareyadan sonra xarici keçid əlavə etdim. Prosessor lövhəsində artıq bir keçid var, amma qısa müddətdə Ən yığcam dizayna imkan verməyən, lakin telləri birbaşa lehimləməkdən daha çox elastikliyə malik olan pin başlıqlarından istifadə edildikdə proto lövhəyə və GY-521 moduluna olan bağlantılar. proto lövhənin altındakı tellərin/pinlərin uzunluğu mümkün qədər qısa olmalıdır, əks halda artıq prosessor lövhəsinin üstünə qoşa bilməzsiniz.

Addım 7: Kodu yükləyin

Elektronikanı yığdıqdan sonra əlavə edilmiş kodu yükləyə və hər şeyin işlədiyini yoxlaya bilərsiniz. Kod, akselerometr sarsılaraq təkrarlana bilən aşağıdakı animasiyaları ehtiva edir.

• Gökkuşağı: FastLED kitabxanasından göy qurşağı animasiyası
• Rəqəmsal Qum: Bu, Adafruits cizgi LED qum kodunun üç ölçüyə qədər uzantısıdır. LED piksellər, akselerometrdən oxunuş dəyərlərinə görə hərəkət edəcək.
• Yağış: Akselerometrlə ölçülmüş əyilməyə görə yuxarıdan aşağıya düşən piksellər
• Konfeti: FastLED kitabxanasından rəvan şəkildə sönən təsadüfi rəngli ləkələr

Addım 8: Yayım

İndi LED matrisini qatrana tökmə vaxtıdır. Əvvəlki quruluşumdakı bir şərhdə təklif etdiyim kimi, rezin və şüşənin qırılma indeksləri şüşənin görünməməsi üçün uyğunlaşsaydı yaxşı olardı. Reçinenin hər iki komponentinin refraktiv indekslərinə görə bunun ikisinin qarışdırma nisbətini bir qədər dəyişdirərək mümkün ola biləcəyini düşündüm. Ancaq bir test etdikdən sonra gördüm ki, qatranın sərtliyini pozmadan qırılma indeksini nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişə bilmədim. Bu o qədər də pis deyil, çünki şüşə yalnız incə görünür və nəticədə qatranın səthini hər halda kobudlaşdırmağa qərar verdim. Kalıp kimi istifadə edilə bilən uyğun bir material tapmaq da vacib idi. Lonesoulsurferin reçine kubu kimi oxşar layihələrdə tökdükdən sonra kalıbı çıxarmaq üçün çətinliklər haqqında oxudum. Bəzi özümün uğursuz sınaqlarımdan sonra gördüm ki, ən yaxşı yol 3D qəlibini çap etmək və sonra silikon mastik ilə örtməkdir. Sadəcə, 30 x 30 x 60 mm ölçülü bir qutunun bir qatını Cura -dakı "xarici konturu spirallaşdır" ayarından istifadə edərək çap etdim (.stl faylı əlavə olunur). İçəri nazik bir təbəqə silikon ilə örtülməsi, kalıbın sonradan çıxarılmasını çox asanlaşdırır. Kalıp, silikon mastik istifadə edərək alt PCB -yə yapışdırılmışdır. Əlbətdə ki, heç bir deşik olmadığından əmin olun ki, qatran içəridən sızacaq və qatranda hava kabarcıkları əmələ gələcək. Təəssüf ki, kalıbın divarının yaxınlığında əmələ gələn kiçik hava kabarcıklarından məsul olduğuna inandığım kiçik bir sızıntı var idi.

Addım 9: Cilalama

Kalıbı çıxardıqdan sonra, kalıbın hamar silikon örtüklü səthi sayəsində kubun çox aydın görünməsini təmin edə bilərsiniz. Bununla birlikdə, silikon təbəqənin qalınlığındakı dəyişikliklər səbəbindən bəzi düzensizliklər meydana gəldi. Üst səth yapışma səbəbiylə kənarlara doğru əyilmişdir. Buna görə də, 240 dənəli zımpara kağızı istifadə edərək nəm zımpara edərək şəklini təmizlədim. Başlanğıcda, planım hər şeyi daha da iri dənələrə keçirərək ləğv etmək idi, lakin sonunda kubun pürüzlü bir səthlə daha gözəl göründüyünə qərar verdim, buna görə də 600 grit ilə bitirdim.

Addım 10: Mənzilə Montaj

Elektronikanın korpusu Autodesk Fusion 360 ilə dizayn edilmiş və sonra 3D çap olunmuşdur. Keçid üçün divara düzbucaqlı bir çuxur və M3 vintlərindən istifadə edərək GY-521 modulunu bağlamaq üçün arxa tərəfində bəzi deliklər əlavə etdim. TinyDuino prosessor lövhəsi, daha sonra M2.2 vintləri ilə korpusa bərkidilən alt lövhəyə bərkidildi. Əvvəlcə açarı isti yapışqan istifadə edərək korpusa bağladım, sonra GY-521 modulu quraşdırıldı, bundan sonra protobard və batareya diqqətlə daxil edildi. LED matrisi Dupont konnektorlarından istifadə edərək proto lövhəyə əlavə edildi və prosessor lövhəsi yalnız aşağıdan bağlana bilər. Nəhayət, LED matrisinin alt PCB -ni ümumi məqsədli yapışqan (UHU Hart) istifadə edərək korpusa yapışdırdım.

Addım 11: Bitmiş kub

Nəhayət kub bitdi və işıq şousundan zövq ala bilərsiniz. Cizgi kubunun videosunu yoxlayın.