3D Digital Sand: 11 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang proyektong ito ay isang uri ng pagpapatuloy ng aking DotStar LED Cube kung saan ginamit ko ang mga SMD LED na nakakabit sa mga salamin na PCB. Makalipas ang ilang sandali matapos ang proyektong ito, natagpuan ko ang animated na LED buhangin ng Adafruit na gumagamit ng isang accelerometer at isang LED matrix upang gayahin ang paggalaw ng mga butil ng buhangin. Akala ko magiging magandang ideya na pahabain ang proyektong ito sa pangatlong sukat sa pamamagitan lamang ng pagbuo ng isang mas malaking bersyon ng aking LED cube na ipinares sa isang accelerometer. Nais ko ring subukan na itapon ang cube sa epoxy resin.

Kung nais mong makita ang cube sa aksyon mag-scroll hanggang sa video.

Hakbang 1: Bill ng Mga Materyales

Kasama sa sumusunod na listahan ang mga materyales na kinakailangan upang maitayo ang kubo tulad ng ipinakita sa larawan

• 144 mga PC SK6805-2427 LEDs (hal. Aliexpress)
• mga slide ng microscope (hal. amazon.de)
• tanso tape (0.035 x 30 mm) (hal. ebay.de)
• Pangunahing kit ng TinyDuino - bersyon ng lithium
• module ng accelerometer (hal. ASD2511-R-A TinyShield o GY-521)
• prototype PCB (30 x 70 mm) (hal. amazon.de)
• malinaw na casting resin (hal. conrad.de o amazon.de)
• 3D na naka-print na pabahay

Karagdagang mga materyales at kagamitan na kinakailangan para sa pagtatayo

• Mainit na bakal na bakal na panghinang
• normal na panghinang na may pinong tip
• 3d printer
• laser printer
• Mga konektor ng duplect
• manipis na kawad
• Mga pin ng header ng PCB
• mababang temperatura solder paste
• PCB etchant (hal. Ferric chloride)
• UV curing glue para sa metal-glass (hal. NO61)
• pangkola ng pangkalahatang layunin (hal. UHU Hart)
• silicone sealent
• toner transfer paper
• acetone

Hakbang 2: Paggawa ng Mga Glass PCB

Ang prosesong ito ay inilarawan nang detalyado sa aking nakaraang itinuro sa aking DotStar LED Cube, samakatuwid, ako ay bahagyang magagawa lamang ang mga hakbang.

1. Gupitin ang mga slide ng microsope sa mga piraso ng 50.8 mm ang haba. Mayroon akong naka-print na 3D na jig upang matulungan akong makamit ang tamang haba (tingnan ang naka-attach na.stl file). Kakailanganin mo ang 4 na slide na inirerekumenda kong gumawa ng 6 hanggang 8 na piraso.
2. Ipako ang tanso foil sa baso na substrate. Ginamit ko ang UV curing glue na NO61.
3. I-print ang nakalakip na pdf sa PCB desing papunta sa toner transfer paper gamit ang isang laser printer. Pagkatapos ay gupitin ang mga indibidwal na piraso.
4. Ilipat ang disenyo ng PCB sa clad na tanso. Gumamit ako ng isang laminator para sa hangaring ito.
5. Itago ang tanso gamit ang hal. ferric chloride
6. Alisin ang toner gamit ang acetone

Hakbang 3: Mga LED na Solder

Sa aking DotStar LED cube ginamit ko ang APA102-2020 LEDs at ang plano ay ang paggamit ng parehong uri ng LEDs sa proyektong ito. Gayunpaman, dahil sa maliit na distansya sa pagitan ng mga indibidwal na pad ng mga LED napakadali upang lumikha ng mga soldering na tulay. Pinilit ako nitong maghinang ng bawat solong LED sa pamamagitan ng kamay at talagang ginawa ko ang parehong bagay sa proyektong ito. Sa kasamaang palad, nang matapos ko na ang proyekto ay biglang natapos ang ilang mga tulay na panghinang o masamang contact na nagsimulang lumitaw na pinilit akong i-disassembel muli ang lahat. Napagpasyahan kong lumipat sa bahagyang mas malaking SK6805-2427 LEDs, na may iba't ibang layout ng pad na ginagawang mas madaling maghinang.

Tinakpan ko ang lahat ng mga pad na may mababang natutunaw na solder paste at pagkatapos ay inilagay ang mga LED sa itaas. Alagaan ang tamang oryentasyon ng mga LED sa pamamagitan ng pag-refer sa nakalakip na eskematiko. Pagkatapos nito ay inilagay ko ang PCB sa mainit na plato sa aming kusina at ininit itong mabuti hanggang sa natunaw ang solder. Ito ay gumana ng tahimik at kailangan kong gumawa lamang ng maliit na rework sa aking mainit na naka-solder na bakal. Upang subukan ang LED matrix Gumamit ako ng isang Arduino Nano na nagpapatakbo ng halimbawa ng strandtest na Adafruit NeoPixel at ikinonekta ito sa matrix gamit ang mga wire ng Dupont.

Hakbang 4: Ihanda ang Ibabang PCB

Para sa ilalim ng PCB Pinutol ko ang isang piraso ng 30 x 30 mm mula sa isang prototype board. Pagkatapos ay naghinang ako ng ilang mga header ng pin dito kung saan makakonekta ang mga baso PCB pagkatapos. Ang mga VCC at GND na pin ay konektado gamit ang isang maliit na piraso ng silvered wire na tanso. Pagkatapos ay tinatakan ko ang lahat ng natitirang mga butas na may panghinang dahil kung hindi man ang epoxy dagta ay tatagos sa panahon ng proseso ng paghahagis.

Hakbang 5: Maglakip ng Mga Glass PCB

Upang ikabit ang mga LED matrice sa ilalim ng PCB Gumamit ulit ako ng isang UV curing glue ngunit may mas mataas na lapot (NO68). Para sa wastong pagkakahanay gumamit ako ng isang 3D naka-print na jig (tingnan ang naka-attach na.stl file). Matapos idikit ang salamin, ang mga PCB ay medyo paikot-ikot ngunit naging mas matigas pagkatapos na-solder sa mga header ng pin. Para sa mga ito ay ginamit ko lang ang aking normal na bakal na panghinang at regular na panghinang. Muli magandang ideya na subukan ang bawat matrix pagkatapos ng paghihinang. Ang mga koneksyon sa pagitan ng Din at Dout ng mga indibidwal na matrice ay ginawa gamit ang mga Dupont wires na konektado sa mga header ng pin sa ilalim.

Hakbang 6: Magtipon ng Elektronika

Dahil nais kong gawin ang dimensyon ng pabahay nang maliit hangga't maaari ayokong gumamit ng isang regular na Arduino Nano o Micro. Ang 1/2 LED cube ni one49th ay nagpapaalam sa akin sa mga board ng TinyDuino na tila perpekto para sa proyektong ito. Nakuha ko ang pangunahing kit na kasama ang processor board, isang USB Shield para sa programa, isang board ng proto para sa mga panlabas na koneksyon pati na rin maliit na rechargable LiPo na baterya. Sa paggunita dapat ay binili ko rin ang 3-axis accelerometer na kalasag na inaalok nila sa halip na gumamit ng isang module na GY-521 na mayroon pa rin akong nakahiga. Gawin nitong mas compact at mas mabawasan ang cicuit at mabawasan ang mga kinakailangang sukat ng pabahay. Ang eskematiko para sa pagbuo na ito ay medyo madali at nakakabit sa ibaba. Gumawa ako ng ilang pagbabago sa TinyDuino processor board, kung saan nagdagdag ako ng isang panlabas na switch pagkatapos ng baterya. Ang board ng processor ay mayroon nang isang switch ngunit ito ay lamang upang maikli sa magkasya sa pamamagitan ng pabahay. Ang mga koneksyon sa proto board at ang module na GY-521 kung saan tapos gamit ang mga pin header na hindi pinapayagan para sa pinaka-compact na disenyo ngunit nag-aalok ng higit na kakayahang umangkop kaysa sa direktang paghihinang ng mga wire. haba niya ng mga wire / pin sa ilalim ng board ng proto ay dapat na kasing ikli hangga't maaari kung hindi mo na ito mai-plug sa tuktok ng board ng processor.

Hakbang 7: I-upload ang Code

Matapos mong maipon ang electronics maaari kang mag-upload ng nakalakip na code at subukan na gumagana ang lahat. Kasama sa code ang mga sumusunod na mga animasyon na maaaring mai-itate sa pamamagitan ng pag-alog ng accelerometer.

• Rainbow: Animasyon ng bahaghari mula sa FastLED library
• Digital Sand: Ito ay isang extension ng Adafruits animated LED sand code sa tatlong sukat. Ang mga LED pixel ay lilipat ayon sa mga halaga ng readout mula sa accelerometer.
• Ulan: Ang mga pixel ay nahuhulog mula sa itaas hanggang sa ibaba alinsunod sa ikiling na sinusukat ng accelerometer
• Confetti: Random na may kulay na mga speckle na kumurap at kumupas ng maayos mula sa FastLED library

Hakbang 8: Pag-cast

Ngayon ay oras na para sa paghahagis ng LED matrix sa dagta. Tulad ng iminumungkahi sa isang komento sa aking nakaraang pagbuo magiging maganda kung ang mga repraktibo na indeks ng resinf at ang baso ay tumutugma upang ang baso ay hindi nakikita. Sa paghuhusga mula sa mga repraktibo na indeks ng parehong mga bahagi ng dagta naisip ko na maaaring posible ito sa pamamagitan ng bahagyang pag-iba ng paghahalo ng rasyon ng dalawa. Gayunpaman, pagkatapos gumawa ng ilang pagsubok nalaman kong hindi ko mabago ang kapansin-pansin na indeks nang kapansin-pansin nang hindi sinisira ang tigas ng dagta. Hindi ito masyadong masama dahil ang baso ay makikita lamang ng sligthly at sa huli ay nagdididiskit ako na pahirapan pa rin ang ibabaw ng dagta. Mahalaga rin na maghanap ng wastong materyal na maaaring magamit bilang hulma. Nagbabasa ako tungkol sa mga paghihirap na alisin ang hulma pagkatapos magtapon sa mga katulad na proyekto tulad ng reson cube ng lonesoulsurfer. Matapos ang ilang mga hindi matagumpay na pagsubok sa aking sarili natagpuan ko na ang pinakamahusay na paraan ay ang magkaroon ng isang hulma 3D na naka-print at pagkatapos ay pinahiran ng silicone sealent. Nag-print lang ako ng solong layer ng isang 30 x 30 x 60 mm box gamit ang setting na "spiralize external contour" sa Cura (.stl file na nakakabit). Ang patong nito ng isang manipis na layer ng silicone sa loob ay ginagawang napakadaling alisin ang amag pagkatapos. Ang hulma ay naka-attach sa ilalim ng PCB na gumagamit din ng silicone sealent. Siguraduhin na walang mga butas bilang syempre ang dagta ay tatagos at din ang mga bula ng hangin ay bubuo sa dagta. Sa kasamaang palad, nagkaroon ako ng kaunting leak na, sa tingin ko ay responsable para sa maliliit na mga bula ng hangin na nabuo malapit sa dingding ng hulma.

Hakbang 9: Pag-polish

Matapos alisin ang hulma maaari mong ang cube ay mukhang napakalinaw dahil sa makinis na silicone na pinahiran na ibabaw ng hulma. Gayunpaman, mayroong ilang mga iregularidad dahil sa mga pagkakaiba-iba sa kapal ng silicone layer. Gayundin ang tuktok na ibabaw ay warped patungo sa mga gilid dahil sa pagdirikit. Samakatuwid, pinino ko ang hugis sa pamamagitan ng wet sanding gamit ang 240 grit sanding paper. Orihinal, ang aking plano ay upang muling baguhin ang lahat sa pamamagitan ng paglipat sa kailanman finers grits, gayunpaman, sa huli nagpasya ako na ang kubo ay mukhang mas maganda sa isang magaspang na ibabaw kaya't natapos ako sa 600 grit.

Hakbang 10: Bundok Sa Pabahay

Ang pabahay para sa electronics ay dinisenyo gamit ang Autodesk Fusion 360 at pagkatapos ay naka-print na 3D. Nagdagdag ako ng isang hugis-parihaba na butas sa dingding para sa switch at ilang mga butas sa likuran upang mai-mount ang module na GY-521 gamit ang M3 screws. Ang board ng processor ng TinyDuino ay nakakabit sa ilalim ng plato na pagkatapos ay naka-attach sa pabahay gamit ang M2.2 na mga tornilyo. Sa una ay in-mount ko ang switch sa pabahay gamit ang mainit na pandikit, pagkatapos ay naka-mount ang module na GY-521, pagkatapos nito ang protoboard at baterya ay maingat na naipasok. Ang LED matrix ay nakakabit sa board ng proto gamit ang mga konektor ng Dupont at ang board ng processor ay maaaring mai-plug in lamang mula sa ibaba. Sa wakas ay nakadikit ako sa ilalim ng PCB ng LED matrix sa pabahay gamit ang isang pangkalahatang layunin na malagkit (UHU Hart).

Hakbang 11: Tapos na Cube

Sa wakas ang kubo ay tapos na at masisiyahan ka sa light show. Checkout ang video ng animated cube.