POV Globe 24 bits True Color et Simple HW : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

J'ai toujours voulu faire un de ces globes POV. Mais l'effort avec toute la soudure des LED, des fils etc. m'a dissuadé parce que je suis un paresseux:-) Il doit y avoir un moyen plus simple ! Dans ce instructable, je vais vous montrer comment construire un globe POV avec moins de pièces électroniques que d'autres projets. La raison en est l'utilisation des bandes LED adressables APA 102. Ces bandes ne nécessitent aucun driver électronique et peuvent être directement connectées avec seulement 2 fils à un microcontrôleur. L'état des LED est (et doit être) TRÈS rapidement modifiable. Pour obtenir une image stable, la fréquence d'horloge SPI est d'environ 10 Mhz et pourrait être encore plus élevée. Pour plus d'informations sur les LED, regardez ici.

Un autre avantage est l'utilisation de fichiers bmp normaux qui sont stockés sur une carte microSD.

Allons-y !

Étape 1: nomenclature

Voici une liste des principales pièces dont vous aurez besoin. Pour la bague LED j'utilise mon imprimante 3D, vous pouvez également utiliser une tranche de tuyau PVC (diamètre 150-180mm). Les supports de palier sont également imprimés, mais peuvent être constitués d'une pièce de bois par exemple. Pour le cadre de base, j'utilise de vieux profilés métalliques, n'hésitez pas à utiliser d'autres profilés métalliques, en bois, en plastique ou autre. Assurez-vous que le cadre est rigide en torsion et un peu lourd.

Pour l'arbre de transmission:

• tige filetée M8, longueur 250mm
• Écrous M8
• manchon en laiton 10 mm, longueur 100 mm
• 2 pièces rondelle plastique 8mm (voir aussi les fichiers STL)

• Coupleur d'arbre flexible 5 mm à 8 mm (ceux qui utilisent pour Nema 17)

pour alimenter la bague LED sur l'arbre:

• 2 pièces roulement à billes 6300 (10x35x11) tout métal
• supports de palier, voir fichiers STL ou fabriquer à partir de bois avec une scie entière de 35 mm
• 4 pièces. vis M4x40 avec écrou
• 2 pièces cosses de câble 8mm
• Moteur sans balais avec arbre de 5 mm
• 4 pièces. Vis M3 pour le montage du moteur
• ESC pour moteur brushless, éventuellement avec ventilateur

Alternativement, vous pouvez utiliser une combinaison de moteur à balais / variateur avec un couple suffisant.

Le moteur décrit ci-dessus a suffisamment de couple mais n'atteint jamais son courant max de 50 Ampères. Mon alimentation mesure moins de 4 Ampères. Donc, il n'y a aucune utilité pour un ESC de 50 ampères. J'ai mis un dissipateur thermique avec ventilateur sur mon ESC de 18 ampères et cela fonctionne bien.

Pour un "tir" précis, l'ESC, j'utilise un

Arduino Pro Mini

avec deux boutons

une autre option est un

testeur d'asservissement

Source de courant:

Nous avons besoin de 12V pour le moteur et de 5V pour l'anneau LED.

Je préfère l'utilisation de vieilles fournitures de pc comme indiqué dans cette instructable

ou:

Il existe de nombreuses alimentations 12V/5A en provenance de Chine

si vous en utilisez un, n'oubliez pas un convertisseur abaisseur DC-DC pour le 5V

Anneau LED:

• 64 pièces. APA 102 LED (2 Bandes un 32pcs.)
• Condensateur électrolytique 1000µF 10V
• Capteur à effet Hall TLE 4905L + aimant
• résistance pull-up 10k, 1k
• Anneau: Utilisez le fichier STL ou une tranche de tuyau PVC
• serre-câbles 100mm
• BONNE colle, que les rayures ne s'envolent pas à 2400rpm:-)

Le microcontrôleur Parallax Propeller:

N'ayez pas peur de ce microcontrôleur, c'est un puissant microcontrôleur 8 cœurs à 80Mhz et aussi facile à programmer/flasher qu'un arduino !

Il existe plusieurs cartes disponibles sur le site de parallaxe, ou regardez ici, vous avez également besoin d'un microSD Breakout

Autre (mon) choix, le P8XBlade2 de cluso, le lecteur microSD est déjà embarqué !

Pour programmer l'arduino et l'hélice, vous avez également besoin d'une carte adaptateur USB vers TTL comme celle-ci

Étape 2: Logement

Ici vous voyez le logement. Faites-le à partir de n'importe quel matériau suffisamment solide. En fin de compte, vous avez besoin d'une sorte de cage cubique avec une longueur de bord d'environ 100 mm où vous pouvez monter le moteur et la bague/les roulements. Le cube est monté sur une plaque en bois massif avec des boulons d'écartement. Un trou pour le moteur a été percé dans la plaque.

Étape 3: L'arbre de transmission

Je choisis une tige filetée d'une longueur de 250mm. La longueur des manchons en laiton est d'environ 30 et 50 mm en fonction de la taille de la cage et du coupleur d'arbre. Le manchon supérieur (et plus long) doit être isolé de la tige car il forme le pôle positif pour l'alimentation de la bague. Cela se fait par du ruban isolant et des rondelles en plastique. Le manchon ne s'adaptera pas sur la tige avec le ruban jusqu'à ce que vous augmentiez le diamètre intérieur de 8,0 mm à 8,5 - 9,0 mm par perçage/fraisage. L'autre manchon comprenant la tige forme le pôle négatif.

Étape 4: Fourniture sans balais

Il est maintenant temps pour les roulements. Je choisis des roulements plus gros que les roulements standard en raison d'une meilleure conductivité. Placer le roulement dans le support et positionner la plaque dessus. Le petit trou sur le côté est pour le câble. N'oubliez pas l'arbre et la rondelle entre les roulements/manchons.

J'ai imprimé les supports en 3D, jetez un œil au fichier stl/zip.

Étape 5: Contrôle du moteur

Jetez un œil au schéma de connexion de l'électronique du moteur.

Si vous n'avez jamais programmé un arduino, regardez les instructables:-) Les deux boutons sont pour la vitesse du moteur. Si vous allumez l'alimentation, l'ESC obtient une valeur de 500µS. Appuyez sur l'un des boutons pour allumer le moteur. Le sketch a pris la valeur "StartPos = 625". Plus tard, si vous avez trouvé la bonne vitesse, cette valeur doit être modifiée. En utilisant le bouton gauche ou droit vous diminuez/augmentez la vitesse, appuyez sur les deux boutons en même temps pendant 2 secondes. et le moteur s'arrêtera.

Assurez-vous que le moteur/globe tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme la vraie terre:-)

Étape 6: Un anneau LED pour les gouverner tous:-)

Voici le noyau ! Imprimé avec mon imprimante 3D mais comme je l'ai dit plus haut, il y a aussi d'autres options. Pour gagner du poids, j'ai de nombreux trous dans le cadre. Coupez maintenant deux bandes, chacune avec 32 LED. Mieux vaut compter plusieurs fois avant d'utiliser les ciseaux:-)

Placer les bandes est un peu délicat. Vous avez deux bandes/colonnes qui génèrent des lignes paires et impaires. Les lignes impaires sont d'un côté de l'anneau, les lignes paires sont à l'opposé. Marquez la LED numéro 16 sur chaque bande (respectivement ligne numéro 32 et 33) et fixez-la au cadre comme sur les photos. Une LED s'insère exactement entre deux LED opposées. Vous avez donc deux place la deuxième bande avec un décalage !!!

Après cela, vous pouvez réparer les PCB/PCB, j'ai fait de petites fentes dans les contreventements afin que les PCB puissent facilement être attachés.

Avant de monter la bague sur l'arbre, vous devez l'équilibrer. Utilisez un bâton fin pour équilibrer et des vis ou des écrous comme contrepoids.

Étape 7: Schéma

Dans ce schéma, vous voyez comment la carte MCU est câblée aux autres parties sur/dans l'anneau. Je joins également une photo du capteur à effet hall et de l'aimant. Le schéma utilise une carte MCU frittée plus ancienne et plus grande, car je ne trouve pas de modèles frits de cartes à hélice plus récentes / actuelles. N'hésitez pas à poser vos questions pour le tableau que vous choisirez/obtiendrez.

Étape 8: programmation/flashage du microcontrôleur Parallax Propeller

C'est le binaire qui peut facilement être transféré sur le prop-board. Voici un lien vers l'un de mes précédents Instructables qui utilisent également le microcontrôleur à hélice et vous montrent un COMMENT FAIRE.

Étape 9: Mettre en service

Ok, d'abord, nous copions uniquement l'image de test sur la carte SD.

• Si l'anneau est tourné manuellement, les LED doivent clignoter à chaque fois que le capteur à effet Hall passe devant l'aimant.
• maintenant démarrer le moteur et augmenter la vitesse de rotation jusqu'à ce que les LED soient alignées (voir les 2 photos)
• la tension doit être constante et la bague doit tourner légèrement pour obtenir une image stable/alignée
• connectez le terminal arduino à la commande du moteur
• notez la valeur affichée
• arrêter la machine
• remplacez la valeur par la variable "startPos" dans l'esquisse POV_MotorControl
• flasher à nouveau l'arduino

La prochaine fois que vous démarrez le moteur, vous obtiendrez la bonne vitesse.

L'étape suivante n'est plus nécessaire avec le nouveau logiciel, d'une vitesse de 38 à 44 rps les lignes paires et impaires sont "verrouillées" correctement.

(Utilisez les boutons haut/bas pour un réglage fin si nécessaire.)

Vous pouvez maintenant "remplir" la carte avec vos autres photos.

S'amuser !!!!!!

Étape 10: Comment créer vos propres BMP

Vous souhaitez utiliser vos propres images ? Pas de problème, je vous montre:

1. Redimensionnez votre image à une résolution de 120 x 64 pixels
2. tourner à 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre
3. miroir vertical

4. éventuellement réduire la luminosité (les leds sont très lumineuses),

   la meilleure correction de luminosité pour les images est d'utiliser la correction gamma avec un facteur de 0,45

5. enregistrer au format BMP avec couleur 24 bits et sans RLE

après l'enregistrement, la taille du fichier doit être de 23094 octets !

Toute autre taille ne fonctionnera pas.

Si vous le souhaitez, stockez plusieurs images sur la carte SD. Ils sont affichés un par un après une rotation.

A vous maintenant de créer une meilleure étoile de la mort que la mienne !

Étape 11: Informations supplémentaires

Certaines choses que j'ai remarqué:

Si vous utilisez un des minuscules CpuBlade de cluso n'oubliez pas de souder le cavalier 3 broches étiqueté QE pour la programmation

• mes roulements ont une chute de tension d'env. 0,5 V donc je dois augmenter la tension du convertisseur cc-cc jusqu'à 6 volts.
• (13 janvier 2017), a ajouté le ring.stl à l'étape 6
• (17 janvier 2017), la meilleure correction de luminosité pour les images est d'utiliser la correction gamma avec un facteur de 0,45
• (17 janvier 2017), mise à jour POV Globe0_2.binary
• (18 janvier 2017), téléchargez le code source à l'étape 8
• (27 janvier 2017), téléchargez le nouveau code source, version de 0_2 à I_0_1. Ont fait un grand progrès avec la synchronisation entre les lignes paires et impaires. Il n'est plus nécessaire de trouver la bonne vitesse, il suffit d'amener la bague à une vitesse de 38-44 tours par seconde et les lignes alignées !
• (3 mars 2017), modifié le support de roulement
• (9 mars 2017), téléchargez un binaire de test pour allumer toutes les LED
• (28 février 2018), le membre rclayled a dit que le moteur choisi n'a pas assez de couple, peut-être qu'un plus gros est nécessaire

Premier prix du concours Make it Glow 2016

Deuxième prix au concours Arduino 2016

Quatrième prix du concours Design Now: 3D Design Contest 2016