Kinokontrol ng Word Clock ng 114 na Mga Serbisyo: 14 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Mga Proyekto ng Fusion 360 »

Ano ang mayroon ng 114 LEDs at palaging tumatakbo? Tulad ng maaari mong malaman ang sagot ay isang salitang orasan. Ano ang mayroon ng 114 LEDs + 114 servos at palaging gumagalaw? Ang sagot ay ang servo na kinokontrol na orasan ng salita.

Para sa proyektong ito nakipagtulungan ako sa isang kaibigan ko na naging kinakailangan dahil sa sobrang pagsisikap ng pagbuo na ito. Bilang karagdagan, ang aking elektronikong at ang kanyang kasanayang pang-mekanikal ay umakma sa bawat isa. Ang ideya para sa pagbagay na ito ng tanyag na salita na orasan ay dumating sa amin habang gumagawa kami ng isang regular bilang regalong pang-pasko. Doon, napansin namin na posible ring ipalabas ang mga titik mula sa likuran papunta sa isang puting sheet ng papel. Sa oras na ito ay isang solusyon sa solusyon lamang upang maitago ang aming crappy artesano dahil natapos namin ang isang mataas na mga bula habang naka-attach ang isang sticker ng vinyl na may mga titik sa likod ng isang basong plato. Napansin namin na makakamit ng isang tao ang mga kagiliw-giliw na epekto kapag baluktot ang sheet ng papel dahil nagbago ang laki ng mga titik at naging malabo. Ginawa namin itong magkaroon ng ideya na gumawa ng isang orasan ng salita kung saan ang mga titik ay inaasahang mula sa likuran papunta sa isang screen at maaaring ilipat pabalik-balik upang baguhin ang laki ng inaasahang imahe. Sa una ay medyo nag-aatubili kaming buuin ang proyektong ito dahil sa mga gastos at pagsisikap na kinakailangan kapag nais mong ilipat ang bawat isa sa 114 na titik nang paisa-isa. Kaya't itinapon namin ang ideya na gumawa ng isang bersyon kung saan ang bawat salita na ginamit upang ipakita ang oras ay maaaring ilipat pabalik-balik. Gayunpaman, pagkatapos na makita na ang paligsahan sa Epilog ay darating sa Mga Instructable na humihiling para sa mga proyekto ng epiko, at pagkatapos din makahanap ng medyo murang mga servo motor, nagpasya kaming pumunta sa lahat ng paraan at gumawa ng isang tamang bersyon kung saan ang bawat titik ay indibidwal na kinokontrol ng isang servo.

Pansin: Hindi ito isang isang araw na pagbuo!

Upang mabigyan ka ng isang ideya tungkol sa pagsisikap na kasangkot sa proyektong ito isaalang-alang ang mga sumusunod na numero. Naglalaman ang tapos na orasan

• 798 indibidwal na mga naka-print na modelo ng 3D (kabuuang oras ng pag-print ~ 200 oras)
• ~ 600 screws + ~ 250 nut at washers
• ~ 500 wires (kabuuang haba ~ 50 m). Hindi binibilang ang mga wire na naka-attach na sa mga servo.

Hakbang 1: Disenyo

Ang orasan ay dinisenyo kasama ang Autodesk Fusion 360 at Inventor. Tulad ng nakikita mo na ang orasan ay binubuo ng 114 na mga letterbox na inililipat ng mga linear na actuator na hinihimok naman ng mga servo motor. Naglalaman ang bawat kahon ng sulat ng isang LED na naglalabas ng titik sa likod ng isang screen na gawa sa puting PVC foil. Ang lahat ng mga bahagi ay nakalagay sa isang kahoy na frame.

Hakbang 2: Mga Kagamitan sa Pagtitipon

Mga elektronikong sangkap

114x SG90 micro servo motors (ebay.de)

Kahit na ang mga servos ay may label na may pangalan ng tanyag na tatak na "Tower Pro" ang mga ito ay tiyak na mas mura na mga knockoff. Gayunpaman, dahil ang presyo ng knockoff ay halos 1 EUR kumpara sa 3 EUR para sa orihinal na ginagawang mas abot-kayang ang buong proyekto. Tila, ang mga knockoff ay nakakakuha din ng mas kaunting kasalukuyang (syempre nagpapahiwatig din ito ng mas kaunting metalikang kuwintas) na ginagawang mas madali upang makahanap ng angkop na supply ng kuryente para sa buong proyekto.

• 5 m WS2812B LED strip, 60 LEDs / m (ebay.de)
• 8x 16 Ch PWM servo driver PCA9685 (ebay.de)
• Module ng DS3231 RTC (ebay.de)
• Arduino nano (ebay.de)
• VS1838B IR receiver + remote (ebay.de)
• 5 V, 10 Isang supply ng kuryente (ebay.de)
• 20x 15 cm servo extension cable (ebay.de)
• cable DC socket sa hubad na kawad (conrad.de)
• 300-500 Ohm risistor
• 1000 µF capacitor (> 5 V)

Mga materyales para sa frame

• mga slats na gawa sa kahoy

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

• multiplex

  • 2 pcs 12 x 77 x 481 mm
  • 2 pcs 12 x 84 x 489 mm
• puting PVC foil (700 x 1000 x 0.3 mm) (modulor.de)
• 500 x 500 mm HDF plate, 3mm makapal

Mga tornilyo, kable, atbp

• 228x M2 screws, 8 mm ang haba + washers + hex nut
• 228x self tapping screws M2.2, 6.5 mm ang haba
• iba't ibang mga tornilyo sa kahoy
• 50 m, 0.22 mm2 (24 AWG) wire

Bilang karagdagan, ang proyektong ito ay nangangailangan ng isang malawak na halaga ng 3D na pag-print at paghihinang. Ang back plate ay ginawa sa pamamagitan ng paggupit ng laser. Ang frame ay itinayo na may isang pabilog na lagari, lagari at drill. Tulad ng para sa bawat disenteng proyekto gumamit din kami ng maraming mainit na pandikit, pati na rin ang ilang epoxy at plastic na pandikit.

Ang kabuuang gastos para sa proyektong ito ay umabot sa halos 350 EUR.

Hakbang 3: Mga Naka-print na Bahaging 3D

Mga Box Box

Ang bawat kahon ng sulat ay binubuo ng isang naka-print na takip na 3D na gumaganap bilang shadow mask at isang base plate kung saan ang isang LED ay ikakabit. Kasama sa base plate ang apat na mga pin ng dowel upang matulungan ang pagkakahanay sa actuator at anim na butas para sa pagpapakain sa pamamagitan ng mga LED cable. Sa kabuuan gumagawa ito ng 228 mga modelo kung saan naka-print mula sa itim na PLA (Formfutura EasyFill PLA) na may taas na 0.4 mm na layer. Ang kabuuang oras ng pag-print sa aking Anycubic Kossel Linear Plus ay halos 23 oras para sa mga cover ng sulat at 10 oras para sa mga base plate. Ang lahat ng mga file ng stl ay matatagpuan sa naka-attach na zip file.

Mga Actuator

Ang disenyo ng actuator ay inangkop mula sa Linear Servo Extender ni Roger Rabbit na napakalaking tulong. Dahil ang mga bahagi ay magkakasikip na magkakasama dapat silang mai-print sa isang disenteng 3D printer. Ang maliit na taas ng layer ay hindi kasinghalaga (ang 0.2 mm ay pagmultahin) bilang isang maliit na diameter ng nguso ng gripo (inirerekumenda namin ang 0.4 mm). Ang mga bahagi ay dapat na naka-print sa ipinakita na oryentasyon. Ang bawat actuator ay binubuo ng 5 mga indibidwal na bahagi, dahil kailangan namin ng 114 na actuators nangangahulugan ito ng 570 na bahagi (!) Sa kabuuan. Upang mai-print ang mga ito ginamit namin ang pinagsamang lakas ng maraming mga propesyonal na 3D printer (Ultimaker S2 +, Ultimaker S5, Lulzbot TAZ6, Sindoh 3D Wox DP200). Mayroon pa rin kaming maraming mga nabigong mga kopya sa mga bahagi at nagsama ako ng ilang mga larawan para sa iyong libangan. Ang kabuuang oras ng pag-print ay halos 150 oras (!). Muli ang mga stl file ay matatagpuan sa naka-attach na zip file.

Hakbang 4: Pagbubuo ng Frame

Ang frame ay contructed mula sa mga kahoy na slats at multiplex board. Ang mga bahagi ay pinutol gamit ang isang pabilog na lagari at isang lagari at pagkatapos ay naayos nang magkasama gamit ang pandikit na kahoy at mga tornilyo ng kahoy. Ang pang-itaas at ilalim na takip ay nabahiran din upang mabigyan ito ng mas magandang hitsura. Ang isang detalyadong paglalarawan ng mga bahagi kabilang ang lahat ng mga sukat ay matatagpuan sa mga nakalakip na guhit.

Hakbang 5: Pag-iipon ng Mga Box Box

Ang pagtitipon ng mga letterbox ay maraming gawain at tumagal ng napakahabang oras, lalo na ang paghihinang. Ito ay sapagkat ang bawat hakbang na gagawin mo ay dapat na ulitin nang 114 beses.

1. Gupitin ang 114 na indibidwal na mga piraso mula sa LED strip
2. Tin lahat ng mga LED pad
3. Ikabit ang bawat LED sa 3D naka-print na backplate ng isang letterbox. Ang LED ay dapat na nakasentro. Siniguro din namin ito sa mainit na pandikit.
4. Susunod ay naghanda kami ng 3x114 = 442 na mga wire, ibig sabihin, pagpuputol hanggang sa haba, paghuhubad ng mga dulo at pag-iingat ng mga ito. Ang haba ng bawat kawad ay 10 cm bawat isa maliban sa mga wire na kumukonekta sa huling letra sa mga tuldok na dapat mas mahaba (~ 25 cm). Gayundin ang mga wire na konektado sa unang titik na makakonekta sa arduino at ang supply ng kuryente ay dapat na mas mahaba.
5. Diasy chain LEDs gamit ang mga wire. Ang mga wire ay pinapakain sa pamamagitan ng mga butas sa naka-print na backplate ng 3D ng bawat letterbox.
6. Ang harapan ng takip ng kahon ng sulat ay naidikit sa pandikit
7. Ang mga bahagi ng linear rack para sa actuator ay kailangang nakadikit nang magkasama
8. Ang Linear rack ay nakakabit sa likod ng letterbox gamit ang pandikit

Hakbang 6: Pagtitipon ng mga Actuator

Muli na ang pag-iipon ng mga actuator ay isang nakakapagod na pamamaraan na tumagal ng mahabang panahon.

1. Ikabit ang servo sa 3D na naka-print na pabahay gamit ang mga kasamang mga turnilyo
2. Ang bilog na lansungan ay nakakabit sa servo gamit ang kasamang plastik na krus ngunit unang kailangang i-cut ang krus sa hugis at ikakabit sa gear gamit ang epoxy.
3. Mag-attach ng gear sa servo gamit ang kasamang tornilyo
4. Bago ipasok ang linear rack bawat servo ay zero sa parehong posisyon
5. Ipasok ang linear rack kasama ang letterbox
6. Ang pagpasok ng dalawang M2 hexnuts sa 3D naka-print na pabahay na gagamitin upang ilakip ito sa backplate sa paglaon
7. Isara ang pabahay na may naka-print na takip na 3D gamit ang M2.2 na self-tapping screws

Sa huli natapos namin ang isang malaking chunky gulo ng diasy chain actuators tulad ng ipinakita sa larawan sa itaas

Hakbang 7: Paggawa ng Backplate

Ang plate sa likuran ay pinutol ng laser mula sa 3 mm na makapal na kahoy na HDF gamit ang isang CO2 laser cutter mula sa aming lokal na puwang ng gumagawa. Sa una ay sinubukan namin ang playwud ngunit ito ay naging sobrang manipis upang suportahan ang bigat ng lahat ng mga bahagi. Mas mabuti sana itong gumamit ng aluminyo sa kasong ito ngunit ito ay syempre mas mahal at hindi maaaring i-cut sa isang CO2 laser. Ang dxf file para sa backplate ay nakakabit.

Hakbang 8: Maglakip ng Mga Sangkap sa Backplate at Mga Kable

Sa una ang mga board ng PCA9685 ay dapat na nakakabit sa backplate gamit ang mga standoff ng PCB. Pagkatapos ang Arduino nano at RTC module ay maaaring mailagay tulad ng ipinakita sa larawan sa itaas. Para sa huling dalawang ginamit namin ang mga naka-print na 3D na may hawak na naka-attach na may mainit na pandikit. Ang mga sangkap ay konektado tulad ng ipinakita sa diagram ng mga kable. Tandaan na pinakamahusay na paganahin ang bawat PCA9685 nang hiwalay sa pamamagitan ng terminal block. Sa una ay nakakulong kami sa daisy ang mga konektor ng V + at GND at nakakonekta lamang sa terminal block ng unang board (tulad ng iminungkahi sa pahina ng adafruit), gayunpaman, sa kasong ito ang lahat ng kasalukuyang dumadaan sa unang board at natapos namin ang pagsunog ng MOSFET ng reverse protection circuit. Mayroon ding isang kalakip na spreadsheet na nagpapakita ng paglalagay ng kable ng mga servo. Mga extension cable para sa mga servo kung saan ginagamit kahit kailan kinakailangan. Tandaan na kailangan mong magtalaga ng iba't ibang mga I2C address sa bawat PCA9685 tulad ng ipinaliwanag sa pahina ng adafruit.

Pagkatapos ay nakakabit ang mga actuator sa backplate gamit ang 228x M2 screws. Ang gawain ay muling napaka-monotonous ngunit matapos itong matapos ang orasan ay nagsisimula nang humubog. Sinubukan din naming ayusin ang mga kable ng servo hangga't maaari ngunit sa huli ang pag-i-cables ay gulo pa rin.

Ang kapangyarihan ay ibinibigay sa pamamagitan ng pagpapakain ng DC cable sa pamamagitan ng backplate at pagkonekta nito sa isang terminal block.

Hakbang 9: Paglalakip sa Backplate sa Frame

Matapos mai-mount ang lahat ng mga bahagi at naayos ang mga cable, ikinabit namin ang backplate sa frame gamit ang 6x M4 screws. Sa kasamaang palad, nag-iwan kami ng napakakaunting puwang para sa lahat ng mga kable upang magkasya upang kailangan nilang pigain nang kaunti.

Hakbang 10: Pag-calibrate sa Mga Servos

Dahil ang taas ng lahat ng mga letterbox ay bahagyang naiiba pagkatapos ng pag-mounting ginamit namin ang nakalakip na code upang i-calibrate ang lahat ng mga servo upang ang mga letterbox ay may parehong minimum at maximum na mga posisyon. Para sa pinakamataas na posisyon sinubukan naming ilagay ang letterbox nang mas malapit hangga't maaari sa screen. Ang naka-calibrate na mga posisyon ng min / max para sa bawat servo pagkatapos ay naipasok sa pangunahing code.

Hakbang 11: Pag-upload ng Code

Nakalakip ang pangunahing code para sa salitang orasan. Mayroong tatlong uri ng mga epekto para sa pagpapakita ng oras.

1. Mabilis na ilipat ang lahat ng mga titik sa likod (sunud-sunod) at mga ilaw na LED na may pantay na random na kulay. Pagkatapos ay mabilis na ilipat ang mga titik na nagpapakita ng oras sa harap nang sunud-sunod at sindihan ang bawat salita sa isang random na kulay.
2. Mabilis na ilipat ang lahat ng mga titik sa likod (sunud-sunod) at mga ilaw na LED na may pantay na random na kulay. Dahan-dahang ilipat ang bawat salita na nagpapakita ng oras sa harap (lahat ng mga titik na simultaneuosly) at kumupas na kulay mula sa kulay ng background sa isang random na halaga.
3. Mabilis na ilipat ang lahat ng mga titik sa isang random na posisyon (sunod-sunod) at mga ilaw na LED na may iba't ibang mga random na kulay. Pagkatapos ay dahan-dahang ilipat ang lahat ng mga titik sa likod at fade ang kulay. Magpatuloy sa 1. o 2.

Nais ko ring ipatupad ang isang epekto kung saan ang tuldok na nagpapakita ng kasalukuyang minuto ay unti-unting sumusulong at kumukupas na kulay upang ito ay nasa harap na positon na may tamang kulay kapag natapos ang minuto. Sa kasamaang palad, hindi ko pa ito nagtrabaho dahil mukhang gagawin itong hindi tumugon sa IR receiver.

Hakbang 12: Ikinakabit ang Screen

Sa una nais naming gumamit ng puting tela bilang screen. Ang problema ay pagkatapos na ikabit ito sa frame ang tela ay baluktot sa gitna at natapos namin sa isang pagbaluktot ng pincushion. Napagpasyahan namin na sa halip ay gumamit ng isang manipis na puting PVC foil para sa screen. Ang foil ay na-advertise din para sa paggawa ng mga shade ng lampara kaya't ito ay may makatwirang paghahatid ngunit hindi ito nakakatakot kaya't ang mga itim na boxboxes ay mananatiling nakatago. Sa aming unang pagsubok ay ikinabit namin ang foil gamit ang epoxy ngunit hindi ito masyadong nakadikit kaya lumipat kami sa mainit na pandikit. Mag-ingat kahit na kung ang pandikit ay masyadong mainit maaari itong talagang matunaw ang palara. Ang labis na foil ay tinanggal gamit ang isang exacto na kutsilyo.

Hakbang 13: Paglalakip sa Tuktok at Ibabang Cover

Sa wakas ang mga nabahiran ng mga takip na kahoy ay nakakabit sa tuktok at ibaba. Ang madilim na kulay ay gumagawa ng isang magandang kaibahan sa puting screen. Ang IR receiver ay pinakain sa butas ng backplate at naayos sa tuktok na takip na may mainit na pandikit.

Hakbang 14: Tapos na Orasan at Buod

Matapos ang dalawang buwan na masinsinang gawain, ang orasan ay wakas natapos at gumagana. Sa pangkalahatan kami ay labis na nasisiyahan sa resulta. Ang paglipat ng mga titik sa likod ng screen na ipinares sa pagbabago ng mga kulay ng LEDs ay gumagawa ng napaka-cool na pagtingin sa mga epekto. Sa huli ang mga titik ay hindi ganap na pumila at ang screen ay hindi 100% patag ngunit halos ginagawang mas maganda ito. Mayroong tiyak na mga bagay na maaaring mapabuti ngunit sa palagay ko hindi magkakaroon ng isang bersyon 2.0 dahil sa napakalaking pagsisikap ng pagbuo na ito, maliban kung sa susunod na i-outsource namin ang produksyon sa Tsina.

Kung gusto mo ang pagbuo na ito at pinamamahalaang mag-scroll pababa hanggang sa ibaba mangyaring bumoto sa amin sa Epilog Contest.

Unang Gantimpala sa Epilog X Contest