Sculptură portabilă Zoetrope: 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

De joshua.brooks Urmăriți mai multe de la autor:

Această instrucțiune este o versiune miniaturizată, de dimensiuni de palmier, a frumoaselor sculpturi de flori morphing ale lui John Edmark. Sculptura este iluminată intern de un stroboscop de înaltă luminozitate pentru a oferi animația. Partea rotativă a fost tipărită pe o imprimantă 3D Ember, iar placa stroboscopică a fost creată folosind programul Autodesk Circuits, care a dispărut acum.

Lista de componente:

• 1 x sculptură de floare tipărită 3D

• 1 x placa stroboscopică cu LED (OSHPARK)

  • 6 x LED-uri cu luminozitate ridicată (CREE XP-E de la Digikey în alb, verde sau roșu)
  • 1 x microcontroler (ATtiny-85 de la Digikey)
  • 3 x MOSFET-uri (MOSFET dual IRF7103PbF de la Digikey)
  • 1 x fototranzistor (LTR-301 de la Digikey)
  • 1 x fotodiodă (LTE-302 de la Digikey)
  • 1 x fiecare rezistență 1206 de 330Ω (ERJ-8GEYJ331V de la Digikey)
  • 1 rezistor 1 x 1kΩ 1206 (ERJ-8GEYJ102V de la Digikey)
  • 1 rezistor de 10kΩ 1206 (ERJ-8GEYJ103V de la Digikey)
  • 6 x condensatori 100nF 1206 (CL31A106KACLNNC de la Digikey)
  • 1 x antet feminin cu 6 pini (PPTC061LFBN-RC de la Digikey)
  • 1 x antet masculin cu 3 pini (PREC003SAAN-RC de la Digikey)
• 1 x servomotor cu rotație continuă (Parallax # 900-00008 de la Digikey)
• 1 x 1/16 inch diametru, burghiu de 12 inch (Bosch BL2731 de la Amazon)
• 2 x 2 suporturi pentru baterii AAA (Keystone Electronics 2468 de la Digikey)

• 1 x Slide-switch (SS-12E17 de la Jameco sau echivalent)

Pasul 1: Comandarea plăcii de circuit

Un fișier ZIP cu tot ceea ce este necesar pentru comandă poate fi găsit mai jos. Utilizați acest fișier pentru a vă fabrica PCB-ul. Există multe fabrici de circuite imprimate acolo. Recomand OSHPark.com pentru un echilibru între costuri reduse, calitate ridicată și viteză medie pentru livrare oriunde în lume. Am creat un proiect acolo pentru a facilita comanda.

Pasul 2: Asamblați placa de circuite - piese de montare la suprafață

Plăcile mele au ajuns într-un grup de 4 atașate cu file mici (am comandat 12 plăci). Am avut piese pentru a asambla două dintre ele simultan. Am rupt filele astfel încât să lucrez doar cu două.

Am folosit un cuptor de reflow pentru a lipi piesele de montare la suprafață, deși puteți utiliza un pistol de căldură în același scop (detalii mai jos). Am folosit cuptorul de reflow și instrucțiunile din acest instructable pentru a lipi piesele mele.

1. Aplicați pasta de lipit pe toate plăcuțele de montare pe suprafață de pe partea superioară a plăcii, folosind o seringă. Asigurați-vă că ați introdus pastă pe toate plăcuțele și nu prea mult, astfel încât să nu ajungeți să plătiți prea mult plăcuțele. Se va contracta înapoi pe tampoane dacă nu se aplică prea mult. În imaginea de mai sus, pasta acoperă în mod clar mai multe plăcuțe, dar aceasta nu era prea multă pastă pentru a provoca o legătură odată gătită.

2. Așezați cu grijă fiecare componentă pe loc pe tablă.

   • Pentru LED-uri, cele două pătrate mici de colț sunt îndreptate spre orificiul central al plăcii.
   • Cele trei cipuri MOSFET duale au toate aceeași orientare. Vedeți imaginea pentru poziționarea pinului 1 a MOSFET-urilor și a ATTiny85.
   • Poziția rezistențelor este ilustrată într-una din imaginile de mai sus. R1 este 10kΩ, R2 este 330 Ω, R3 este 1kΩ. Orientarea nu contează.
   • Toți condensatorii sunt la fel și orientarea nu contează.
3. Utilizați cuptorul de reflow conform instrucțiunilor pentru a încălzi placa și a completa lipirea.

Pasul 3: Alternativ: Reflow folosind un pistol termic

Dacă nu aveți acces la un cuptor de reflow, puteți termina lipirea folosind un pistol de căldură cu flux de aer redus. Așezați placa de circuite pe o suprafață care va risipi căldura (am folosit un capac pentru bolul Chipotle) și încălziți cu grijă placa folosind pistolul de căldură cu flux de aer scăzut până când toți solderpase au devenit argintiu strălucitor. În cazul în care suflanta este prea puternică, aceasta poate determina părțile să se îndepărteze de pe tampoane în timpul procesului de reflux.

Notă: imaginea de mai sus este din prima versiune (dovada conceptului) a plăcii de circuit. Arată puțin diferit, deoarece avea o gaură suplimentară și nu includea microcontrolerul ATtiny85 pe placă

Pasul 4: Asamblați placa de circuit - Piese prin orificiu

Poziționați cele două anteturi (6 pini mamă și 3 pini tată) astfel încât să fie cu fața în jos din partea inferioară a plăcii de circuit. Lipiți-le la locul lor (lipiți aplicate pe partea superioară a plăcii).

Atașați părțile codificatorului optic de ambele părți ale orificiului mai mic al plăcii. Acestea ar trebui să iasă din partea superioară a plăcii, cu partea obiectivului (cu denivelarea) orientată una către cealaltă. Cel cu punct roșu (fototranzistorul, LTR-301) este poziționat între cele două găuri mari din placă. Cel cu punct galben (fotodioda, LTE-302) este poziționat pe cealaltă parte a găurii mai mici. Lipirea pentru acestea se aplică pe partea inferioară a plăcii.

După ce piesele codificatorului sunt lipite, tăiați știfturile și lipirea pentru a face cât mai bine posibil cu partea inferioară a plăcii. Aceasta este pentru a permite placa să stea cât mai jos posibil pe partea superioară a servo-ului.

Pasul 5: Programarea microcontrolerului

Am folosit o placă Arduino UNO pentru a acționa ca un dispozitiv de programare pentru controler, urmând acest Instructable. În acesta, arată următoarea mapare de la pinii Arduino la pinii ATtiny pentru programare:

• Arduino + 5V → ATtiny Pin 8 (Vcc)
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4 (GND)
• Pinul Arduino 10 → AT Pinul 1 (PB5)
• Pinul Arduino 11 → ATtiny Pin 5 (PB0)
• Pinul Arduino 12 → ATTiny Pin 6 (PB1)
• Pinul Arduino 13 → ATtiny Pin 7 (PB2)

Punctele de conectare sunt etichetate pe imaginea de mai sus. Utilizați cablul de conectare pentru a face conexiunile adecvate.

Începând cu un Arduino UNO (sau echivalent) care este configurat ca programator (vezi instructabil mai sus), Deschideți proiectul bloom.ino de mai jos în ID-ul Arduino. va trebui să efectuați următoarele în ID-ul Arduino înainte de programare:

• Instrumente → Programator → Arduino ca ISP
• Instrumente → Placă → ATtiny85 (ceas intern de 8 MHz)
• Instrumente → Burn Bootloader

Apoi programați normal.

Pasul 6: Modificați motorul

Motorul trebuie modificat, mai ales prin îndepărtarea pieselor inutile, inclusiv carcasa superioară și cea mai mare parte a angrenajului.

1. Începeți prin adăugarea unei bucăți de bandă de pe o parte a motorului, de jos și de cealaltă parte, fără a acoperi șuruburile de jos. Aceasta va ține partea inferioară închisă atunci când șuruburile sunt scoase. Am folosit bandă de mascare albastră în imagini pentru a o face vizibilă. În cele din urmă am folosit bandă neagră, dar nu a apărut în imagini.
2. Îndepărtați șurubul care fixează accesoriul din plastic X din partea superioară a motorului și îndepărtați plasticul X.
3. Scoateți cele 4 șuruburi de jos. Păstrați șuruburile. Opțional, le puteți folosi mai târziu în proiect.
4. Scoateți capacul superior al motorului pentru a expune angrenajele.
5. Scoateți toate, cu excepția angrenajului central inferior. Puteți arunca aceste unelte. Nu veți avea nevoie de ele.

Apoi, veți scoate o parte din plastic din carcasa motorului pentru a acomoda placa de circuit.

1. Scoateți echipamentul rămas și lăsați-l deoparte. Veți avea nevoie de el mai târziu.
2. Radeți umflătura de plastic mai mare (din stânga în imaginea de aproape) de sus folosind un ferăstrău / fișier. Acest lucru va permite placa de circuit să se potrivească peste această zonă.
3. Așezați părțile laterale ale părții ridicate pe cealaltă parte (în dreapta în imaginea de aproape).

Montați placa de circuit peste partea superioară a servo-ului și asigurați-vă că se potrivește bine și cât mai bine posibil. Dacă nu se potrivește bine, efectuați ajustările necesare pentru a se potrivi. Scoateți placa de circuit din servo pentru pasul următor.

Pasul 7: Înlocuiți puntea

Înlocuiți puntea cu una mai lungă. Acest lucru va ajuta zoetropul să nu se clatine atunci când se învârte.

1. Cu ajutorul cleștelui, scoateți mica osie metalică care menține uneltele rămase în poziție și lăsați angrenajul deoparte.
2. Tăiați 41 mm (1 5/8 țoli) de la capătul (partea care nu taie) a burghiului cu ajutorul unui ferăstrău sau freze bune.
3. Înregistrați capătul (capetele) pentru a netezi cu un fișier sau șmirghel.
4. Puneți treapta de viteză la loc și montați noua axă la locul său. Apăsați axul în jos până când este așezat în gaură.

Axa s-ar putea simți sigură, dar experiența mi-a arătat că, în timp, poate deveni slăbită și dificil de menținut pe loc prin apăsarea manuală. O modalitate de a rezolva acest lucru este să luați un ciocan și să atingeți ușor noua axă în gaură.

Pasul 8: pachete de baterii

Acest pas arată unele încercări și erori din partea mea la crearea inițială a acestui dispozitiv. Primul meu plan a fost să am întotdeauna placa alimentată și să mă bazez pe microcontrolerul care monitorizează un buton pentru a porni orice altceva. Am descoperit că, chiar și atunci când servo-ul nu se mișcă, acesta va extrage o cantitate mică de curent din baterii, astfel încât acestea să ajungă să se scurgă chiar și atunci când dispozitivul nu este utilizat. Ulterior am adăugat un comutator cu glisare pentru a porni dispozitivul pentru a deconecta complet bateriile atunci când acesta nu este utilizat.

Începeți prin așezarea celor două suporturi pentru baterii (fără baterii) pe ambele părți ale servomotorului, astfel încât firele solide să se confrunte și să se suprapună. Folosiți bandă detașabilă pentru a ține pachetele de baterii în poziție. Inițial, am lipit cele două fire superioare împreună, dar le-am tăiat ulterior pentru a adăuga comutatorul glisant. Recomand să faceți acest lucru, deoarece lipirea acestor două fire împreună adaugă o rigiditate care ajută la restul procesului. Este ușor să tăiați ulterior aceste fire pentru a adăuga comutatorul glisant. Deci, cu toate acestea, lipiți cele două fire superioare împreună.

Folosind placa de circuit drept ghid, îndoiți firele inferioare astfel încât acestea să fie orientate în sus și aliniate cu cele mai exterioare găuri de pe antetul feminin cu 6 pini al plăcii de circuite. Tăiați firele cu tăietoare de sârmă astfel încât acestea să fie încă suficient de lungi pentru a se conecta solid în capul feminin atunci când placa de circuit este în poziție pe partea superioară a servomotorului. Partea superioară a plăcii de circuite ar trebui să se alinieze la nivelul vârfurilor suporturilor bateriei.

Scoateți banda care ține pachetele de baterii la servo și puneți o bucată de bandă față-verso pe ambele părți ale servo-ului. Puneți servo-ul înapoi între suporturile bateriei, poziționându-l din nou astfel încât partea superioară a plăcii de circuite să fie la același nivel cu partea superioară a suporturilor bateriei și apăsați ferm împreună.

Pasul 9: Unirea lucrurilor

Adăugați un jumper cu fir solid între conectorii PB0 și PB1 ai antetului feminin al plăcii de circuite. Aici intenționasem să conectez un buton pentru a porni dispozitivul. Adăugarea jumper-ului va face ca acesta să pornească atunci când este alimentată.

Puneți placa de circuit în poziție deasupra servo-ului.

Înfășurați firele de la servo în jurul bazei și conectați-le la antetul tată cu 3 pini de pe placa de circuit. Privind la antet, partea de la sol (fir negru sau maro) va fi în dreapta. Poate fi nevoie de unele măsuri pentru a face acest lucru să se înfășoare frumos fără prea multă slăbiciune. Apoi fixați firele la locul lor. Am folosit niște bandă neagră (bandă de pânză) pentru a mea.

Apoi, veți adăuga comutatorul de diapozitive pentru a controla puterea. Comutatorul de diapozitive are trei pini. Veți folosi doar două dintre acestea: unul central și unul dintre știfturile laterale (nu contează care). Folosind freze, tăiați știftul lateral neutilizat.

Țineți comutatorul diapozitiv în poziție de stâlpul de sârmă lipit al suporturilor de baterii îmbinate. Marcați un punct pe fire între locul în care vor fi lipite ulterior pinii comutatorului de diapozitive (am folosit un stilou negru sharpie).

Tăiați stâlpii de sârmă pe care i-ați lipit anterior împreună pentru a avea un mic spațiu care se potrivește strâns între spațiul dintre doi știfturi de pe comutatorul de diapozitive. Lipiți comutatorul de diapozitive pentru a acoperi decalajul din fire.

Pasul 10: Zoetrope Base (opțional)

Am vrut să am o bază imprimată 3D drăguță pentru dispozitiv. Iată designul de pe TinkerCAD. Nu este necesar să creați această bază pentru ca dispozitivul să funcționeze, dar arată frumos. Fișierul tipărit este inclus mai jos.

Pasul 11: Modelul Zoetrope

Modelul 3D pentru partea de filare din TinkerCAD poate fi găsit aici.

STL din acest model, precum și un fișier TAR care conține straturile feliate pentru imprimare pot fi găsite mai jos. Nu includ instrucțiunile de imprimare pe imprimanta Autodesk Ember, deoarece există mai multe instrumente pentru utilizarea acestei imprimante, ca aceasta.

Pasul 12: Atingeri de finisare

Cele trei file ale imprimării 3D trebuie făcute opace, altfel părțile codificatorului optic ale plăcii de circuite nu le vor putea detecta în mod fiabil. Am folosit ojă neagră și asta a funcționat grozav. Inițial am încercat pur și simplu un stilou negru Sharpie, dar nu era de încredere ca întrerupător optic.

Odată ce filele au devenit opace, ar trebui să fiți bine să mergeți. Așezați zoetropul pe arbore și porniți puterea!