POV Globe 24bit True Color и простое HW: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Я всегда хотел сделать один из этих шаров POV. Но усилия со всей пайкой светодиодов, проводов и т. Д. Отпугнули меня, потому что я ленивый человек:-) Должен быть способ попроще! В этом руководстве я покажу вам, как построить глобус от первого лица с меньшим количеством электронных деталей, чем в других проектах. Причина в использовании адресных светодиодных лент APA 102. Эти полосы не нуждаются в каком-либо электронном драйвере и могут быть напрямую подключены к микроконтроллеру всего двумя проводами. Состояние светодиодов можно (и должно быть) ОЧЕНЬ быстро менять. Для получения стабильного изображения тактовая частота SPI составляет около 10 МГц, а может быть и выше. Дополнительную информацию о светодиодах смотрите здесь.

Еще одно преимущество - использование обычных файлов BMP, которые хранятся на карте microSD.

Пойдем !

Шаг 1: спецификация

Вот список основных частей, которые вам понадобятся. Для светодиодного кольца я использую свой 3D-принтер, вы также можете использовать кусок трубы из ПВХ (диаметр 150-180 мм). Кронштейны подшипников также напечатаны, но могут быть сделаны, например, из куска дерева. Для основного каркаса я использую несколько старых металлических профилей, не стесняйтесь использовать другие металлические профили, дерево, пластик или что-то еще. Убедитесь, что рама жесткая на кручение и немного увесистая.

Для приводного вала:

• шпилька с резьбой M8, длина 250мм
• Гайки M8
• втулка латунная 10мм, длина 100мм
• 2 шт. пластиковая шайба 8мм (см. также файлы STL)
• Гибкая муфта вала от 5 мм до 8 мм (те, которые используются для Nema 17)

для питания светодиодного кольца на валу:

• 2 шт. подшипник шариковый 6300 (10x35x11) цельнометаллический
• кронштейны подшипников, см. файлы STL или изготовить из дерева цельной пилой 35 мм
• 4 шт. винт M4x40 с гайкой
• 2 шт. кабельные башмаки 8мм
• Бесщеточный двигатель с валом 5 мм
• 4 шт. Винты M3 для крепления двигателя
• ESC для бесщеточного двигателя, возможно с вентилятором

В качестве альтернативы вы можете использовать комбинацию щеточного двигателя / esc с достаточным крутящим моментом.

Описанный выше двигатель имеет достаточный крутящий момент, но никогда не достигает своего максимального тока в 50 ампер. Моя мера питания менее 4 Ампер. Так что в 50-амперном регуляторе скорости нет никакого смысла. Я поставил радиатор с вентилятором на свой 18-амперный ESC, и он работает нормально.

Для точной "стрельбы" из ESC я использую

Arduino Pro Mini

с двумя кнопками

другой вариант - это

сервотестер

Источник питания:

Нам нужно 12В для мотора и 5В для светодиодного кольца.

Я предпочитаю использовать старые расходные материалы для ПК, как показано в этом руководстве

или:

Есть много источников питания на 12 В / 5 А из Китая

если вы используете один из них, не забудьте о понижающем преобразователе DC-DC для 5V

Светодиодное кольцо:

• 64шт. APA 102 LED (2 полосы по 32шт.)
• Электролитический конденсатор 1000 мкФ 10 В
• TLE 4905L датчик Холла + магнит
• подтягивающий резистор 10к, 1к
• Кольцо: используйте файл STL или кусок трубы из ПВХ.
• кабельные стяжки 100мм
• Клей ХОРОШИЙ, чтобы полосы не разлетались при 2400 об / мин:-)

Микроконтроллер Parallax Propeller:

Не бойтесь этого микроконтроллера, это мощный 8-ядерный микроконтроллер с частотой 80 МГц, который так же легко программировать / прошивать, как и Arduino!

На сайте параллакса доступно несколько плат, или посмотрите здесь, вам также понадобится microSD Breakout

Еще один (мой) выбор - P8XBlade2 от clustero, ридер microSD уже стоит на борту!

Для программирования Arduino и пропеллера вам также понадобится плата адаптера USB-TTL, подобная этой.

Шаг 2: жилье

Вот вы видите корпус. Сделайте его из любого достаточно прочного материала. В конце концов, вам понадобится какая-то кубическая клетка с длиной кромки примерно 100 мм, где вы можете установить двигатель и кольцо / подшипники. Куб крепится на массивной деревянной пластине с помощью распорных болтов. В пластине просверлили отверстие под мотор.

Шаг 3: приводной вал

Выбираю стержень с резьбой длиной 250 мм. Длина латунных втулок составляет около 30 и 50 мм в зависимости от размера клетки и соединительной муфты вала. Верхняя (и более длинная) втулка должна быть изолирована от стержня, поскольку она образует положительный полюс для питания кольца. Делается это изолентой и пластиковыми шайбами. Втулка не будет соответствовать стержню с лентой, пока вы не увеличите внутренний диаметр с 8,0 мм до 8,5 - 9,0 мм путем сверления / фрезерования. Другая втулка со стержнем образует отрицательный полюс.

Шаг 4: бесщеточная подача

Пришло время подшипников. Я выбираю подшипники большего размера, чем стандартные, из-за лучшей проводимости. Поместите подшипник в держатель и поместите пластину на него. Небольшое отверстие сбоку предназначено для кабеля. Не забудьте вал и шайбу между подшипниками / втулками.

Я распечатал держатели на 3d-принтере, взглянул на файл stl / zip.

Шаг 5: Управление двигателем

Взгляните на схему, как должна быть подключена электроника двигателя.

Если вы никогда не программировали Arduino, посмотрите инструкции:-) Две кнопки предназначены для скорости двигателя. Если вы включите источник питания, ESC получит значение 500 мкс. Нажмите одну из кнопок, чтобы включить двигатель. Скетч принял значение «StartPos = 625». Позже, если вы нашли правильную скорость, это значение нужно будет изменить. Используя левую или правую кнопку, вы уменьшаете / увеличиваете скорость, одновременно нажимая обе кнопки на 2 секунды. и мотор остановится.

Убедитесь, что мотор / глобус вращается против часовой стрелки, как настоящая земля:-)

Шаг 6: одно светодиодное кольцо, чтобы управлять ими всеми:-)

А вот и ядро! Напечатано на моем 3d-принтере, но, как я уже сказал выше, есть и другие варианты. Для экономии веса я сделал много отверстий в раме. Теперь отрежьте две полоски, каждая с 32 светодиодами. Лучше посчитать несколько раз, прежде чем пользоваться ножницами:-)

Размещение полосок немного сложнее. У вас есть две полосы / столбцы, которые генерируют нечетные и четные строки. Нечетные линии находятся на одной стороне кольца, четные - на противоположной. Отметьте светодиод номер 16 на каждой полосе (соответственно строки 32 и 33) и закрепите его на рамке, как показано на картинках. Один светодиод точно помещается между двумя противоположными светодиодами. Значит у вас есть два места второй полосе со смещением !!!

После этого вы можете починить печатную плату / печатные платы, я сделал небольшие прорези в креплениях, чтобы печатные платы можно было легко прикрепить.

Перед тем, как установить кольцо на вал, необходимо его уравновесить. Используйте тонкую палку для балансировки и винты или гайки в качестве противовеса.

Шаг 7: Схема

На этой схеме вы видите, как плата MCU подключается к другим частям в кольце / в кольце. Также прилагаю фото датчика холла и магнита. Схема использует более старую и большую плату микроконтроллера fritzing, потому что я не нахожу шаблонов fritzing новых / текущих плат Propeller. Не стесняйтесь задавать свои вопросы доске, которую вы выберете / получите.

Шаг 8: Программирование / прошивка микроконтроллера Parallax Propeller

Это двоичный файл, который можно легко перенести на плату пропуска. Вот ссылка на одну из моих предыдущих инструкций, которые также используют микроконтроллер пропеллера и показывают вам КАК.

Шаг 9. Введение в эксплуатацию

Хорошо, сначала копируем только тестовую картинку на sd-карту.

• Если кольцо вращается вручную, светодиоды должны мигать каждый раз, когда датчик Холла проходит мимо магнита.
• Теперь запустите двигатель и увеличивайте скорость вращения, пока светодиоды не выровняются (см. 2 изображения)
• Напряжение должно быть постоянным, а кольцо должно слегка поворачиваться, чтобы получить стабильное / ровное изображение.
• Подключите терминал Arduino к контроллеру двигателя
• обратите внимание на показанное значение
• останови машину
• замените значение переменной startPos в скетче POV_MotorControl
• прошить arduino снова

В следующий раз, когда вы запустите двигатель, вы получите нужную скорость.

С новым программным обеспечением следующий шаг больше не нужен, при скорости от 38 до 44 об / с нечетные и четные строки «блокируются» правильно.

(При необходимости используйте кнопки вверх / вниз для точной настройки.)

Теперь вы можете «заполнить» карточку другими своими картинками.

Повеселись !!!!!!

Шаг 10: Как создать свои собственные BMP

Вы хотите использовать свои собственные картинки? Нет проблем, я покажу вам:

1. Измените размер изображения до 120 x 64 пикселей.
2. повернуть на 90 градусов против часовой стрелки
3. зеркало вертикальное

4. возможно уменьшить яркость (светодиоды очень яркие),

   Лучшая коррекция яркости изображений - использовать гамма-коррекцию с коэффициентом 0,45.

5. сохранить как BMP с 24-битным цветом и без RLE

после сохранения размер файла должен быть 23094 байт!

Любой другой размер не подойдет.

Если хотите, храните несколько изображений на sd-карте. Они отображаются по одному после одного поворота.

Теперь дело за вами - создать лучшую Звезду Смерти, чем моя!

Шаг 11: Дополнительная информация

Некоторые вещи я заметил:

Если вы используете один из крошечных блоков CpuBlades от кластера, не забудьте припаять 3-контактный перемычку с надписью QE для программирования

• у моих подшипников падение напряжения ок. 0,5 В, поэтому мне нужно увеличить напряжение с преобразователя постоянного тока до 6 В.
• (13 января 2017 г.), на шаге 6 добавлен файл ring.stl.
• (17 января 2017 г.), лучшая коррекция яркости изображений - использование гамма-коррекции с коэффициентом 0,45.
• (17 января 2017 г.), обновление POV Globe0_2.binary
• (18 января 2017 г.), загрузите исходный код на шаге 8
• (27 января 2017 г.), загрузите новый исходный код версии с 0_2 по I_0_1. Достигли большого прогресса в синхронизации нечетных и четных строк. Больше не нужно подбирать правильную скорость, просто доведите кольцо до скорости 38-44 выстрелов в секунду и выровняйте линии!
• (03 марта 2017 г.) доработал держатель подшипника
• (9 марта 2017 г.) загрузите тестовый двоичный файл для включения всех светодиодов.
• (28 февраля 2018 г.) участник rclayled сказал, что у выбранного двигателя недостаточно крутящего момента, возможно, нужен двигатель побольше.

Первый приз конкурса Make it Glow 2016

Второй приз конкурса Arduino Contest 2016

Четвертая премия в конкурсе Design Now: 3D Design Contest 2016