Ručná socha Zoetrope: 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Od joshua.brooks Nasledovať viac od autora:

Tento návod je miniaturizovanou verziou nádherných morfujúcich kvetinových sôch Johna Edmarka. Socha je vnútorne osvetlená bleskom s vysokým jasom, ktorý zaisťuje animáciu. Rotujúca časť bola vytlačená na 3D tlačiarni Ember a stroboskopická doska bola vytvorená pomocou dnes už neexistujúceho programu Autodesk Circuits.

Zoznam položiek:

• 1 x 3D tlačená kvetinová socha

• 1 x dióda LED s bleskom (OSHPARK)

  • 6 x diódy LED s vysokým jasom (CREE XP-E od spoločnosti Digikey v bielej, zelenej alebo červenej farbe)
  • 1 x mikrokontrolér (ATtiny-85 od Digikey)
  • 3 x MOSFET (IRF7103PbF Dual MOSFET od spoločnosti Digikey)
  • 1 x fototranzistor (LTR-301 od spoločnosti Digikey)
  • 1 x fotodióda (LTE-302 od spoločnosti Digikey)
  • 1 x každý odpor 330Ω 1206 (ERJ-8GEYJ331V od spoločnosti Digikey)
  • 1 x 1kΩ odpor 1206 (ERJ-8GEYJ102V od spoločnosti Digikey)
  • 1 x 10kΩ odpor 1206 (ERJ-8GEYJ103V od spoločnosti Digikey)
  • 6 x 100nF 1206 kondenzátorov (CL31A106KACLNNC od spoločnosti Digikey)
  • 1 x 6-kolíková zásuvka (PPTC061LFBN-RC od spoločnosti Digikey)
  • 1 x 3-kolíkový konektor (PREC003SAAN-RC od spoločnosti Digikey)
• 1 x servomotor s nepretržitým otáčaním (Parallax #900-00008 od spoločnosti Digikey)
• 1 x 1/16 palcový priemer, 12 palcový vrták (Bosch BL2731 od Amazonu)
• 2 x 2 držiaky batérie AAA (Keystone Electronics 2468 od spoločnosti Digikey)

• 1 x posuvný prepínač (SS-12E17 od spoločnosti Jameco alebo ekvivalent)

Krok 1: Objednávka dosky plošných spojov

ZIP súbor so všetkým potrebným na objednanie nájdete nižšie. Tento súbor použite na výrobu PCB. Existuje mnoho výrobcov dosiek s plošnými spojmi. Odporúčam OSHPark.com, aby ste získali rovnováhu medzi nízkymi nákladmi, vysokou kvalitou a strednou rýchlosťou, aby ste mohli doručovať kdekoľvek na svete. Vytvoril som tam projekt, aby bolo objednávanie jednoduché.

Krok 2: Zostavte obvodovú dosku - diely na povrchovú montáž

Moje dosky dorazili v skupine 4 pripevnených malými záložkami (objednal som 12 dosiek). Mal som diely na zostavenie dvoch z nich súčasne. Zacvakol som jazýčky, aby som práve pracoval s dvoma.

Na spájkovanie dielov povrchovej montáže som použil reflow rúru, aj keď na ten istý účel môžete použiť aj tepelnú pištoľ (podrobnosti nižšie). Na spájkovanie svojich dielov som použil reflow pec a pokyny z tohto návodu.

1. Pomocou striekačky naneste spájkovaciu pastu na všetky podložky na povrchovú montáž v hornej časti dosky (dosiek). Uistite sa, že dostanete pastu na všetky podložky, a nie príliš, aby ste s ňou neskončili príliš premosťujúco. Ak sa nepoužije príliš veľa, stiahne sa späť na podložky. Na obrázku vyššie pasta pasty zreteľne pokrýva viacero vankúšikov, ale nebolo to príliš veľa pasty na to, aby po uvarení spôsobila premostenie.

2. Opatrne položte všetky súčasti na svoje miesto na doske.

   • Pokiaľ ide o LED diódy, dva malé rohové štvorce smerujú preč od stredového otvoru dosky.
   • Tri duálne čipy MOSFET majú všetky rovnakú orientáciu. Polohu pinov 1 MOSFETov a ATTiny85 nájdete na obrázku.
   • Poloha odporov je znázornená na jednom z vyššie uvedených obrázkov. R1 je 10 kΩ, R2 je 330 Ω, R3 je 1 kΩ. Na orientácii nezáleží.
   • Všetky kondenzátory sú rovnaké a na orientácii nezáleží.
3. Na zahriatie dosky a dokončenie spájkovania použite reflow rúru podľa pokynov.

Krok 3: Alternatíva: Reflow pomocou tepelnej pištole

Ak nemáte prístup k reflow peci, môžete spájkovanie dokončiť pomocou tepelnej pištole s nízkym prúdením vzduchu. Dosku s plošnými spojmi položte na povrch, ktorý bude odvádzať teplo (použil som veko misy Chipotle) a opatrne dosku zahrievajte pomocou teplovzdušnej pištole s nízkym prúdením vzduchu, kým sa celá spájkovacia fáza nezačne lesknúť na striebornú farbu. Ak je dúchadlo príliš silné, môže to viesť k odletu súčastí z podložiek počas procesu pretavenia.

Poznámka: obrázok vyššie je z prvej verzie (dôkaz koncepcie) dosky plošných spojov. Vyzerá to trochu inak, pretože mal otvor navyše a neobsahoval na doske mikrokontrolér ATtiny85

Krok 4: Zostavte obvodovú dosku - diely priechodnými otvormi

Umiestnite dve záhlavia (6 -kolíková zásuvka a 3 -kolíková zásuvka) tak, aby smerovali nadol zo spodnej strany dosky plošných spojov. Spájkujte ich na mieste (spájka sa nanáša na hornú stranu dosky).

Pripojte časti optického snímača na obidve strany otvoru menšej dosky. Mali by vyčnievať z hornej strany dosky tak, aby strana šošovky (s hrbolčekom) smerovala k sebe. Ten s červeným bodom (fototranzistor, LTR-301) je umiestnený medzi dvoma veľkými otvormi v doske. Ten so žltým bodom (fotodióda, LTE-302) je umiestnený na druhej strane menšieho otvoru. Spájka na tieto účely sa nanáša na spodnú stranu dosky.

Potom, čo sú časti kodéra spájkované, orežte kolíky a spájku, aby boli v jednej rovine so spodkom dosky. To má umožniť doske sedieť čo najnižšie na vrchu serva.

Krok 5: Programovanie mikrokontroléra

Ako programovacie zariadenie pre ovládač som použil dosku Arduino UNO podľa tohto pokynu. V ňom ukazuje nasledujúce mapovanie z pinov Arduino na piny ATtiny na programovanie:

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

Body pripojenia sú označené na obrázku vyššie. Na pripojenie použite vhodné prepojovacie vedenie.

Počínajúc programom Arduino UNO (alebo ekvivalentným), ktorý je nastavený ako programátor (pozrite si pokyny vyššie), otvorte projekt bloom.ino nižšie v Arduino IDE. Pred programovaním v IDE Arduino budete musieť vykonať nasledujúce kroky:

• Nástroje → Programátor → Arduino ako ISP
• Nástroje → Doska → ATtiny85 (interné hodiny 8 MHz)
• Nástroje → Burn Bootloader

Potom programujte ako obvykle.

Krok 6: Upravte motor

Motor je potrebné upraviť, väčšinou odstránením nepotrebných častí, vrátane horného plášťa a väčšiny prevodových stupňov.

1. Začnite pridaním kúska pásky z jednej strany motora, cez spodok a na druhú stranu bez zakrytia spodných skrutiek. Po odstránení skrutiek bude dno držať zatvorené. Na obrázky som použil modrú maskovaciu pásku, aby bola viditeľná. Nakoniec som použil čiernu pásku, ale na obrázkoch to nebolo vidieť.
2. Odskrutkujte skrutku, ktorá drží plastový nástavec X v hornej časti motora na mieste, a vyberte plastový X.
3. Odstráňte 4 skrutky zospodu. Ponechajte skrutky. Voliteľne ich môžete použiť neskôr v projekte.
4. Odstráňte horné veko motora, aby ste odhalili prevody.
5. Odstráňte všetky okrem stredového spodného prevodu. Tieto prevody môžete zlikvidovať. Nebudete ich potrebovať.

Ďalej z krytu motora odstránite časť plastu, aby sa doň zmestila doska plošných spojov.

1. Odstráňte zostávajúci prevodový stupeň a odložte ho. Budete to potrebovať neskôr.
2. Ohoľte väčšiu plastovú nerovnosť (vľavo na detailnom obrázku) v hornej časti pomocou píly / pilníka. To umožní, aby sa obvodová doska zmestila nad túto oblasť.
3. Boky vyvýšenej časti opíšte na druhú stranu (vpravo na detailnom obrázku).

Nainštalujte dosku s plošnými spojmi na hornú časť serva a uistite sa, že dobre sedí a je v jednej línii. Ak nesedí dobre, vykonajte potrebné úpravy, aby sa zmestili. V ďalšom kroku vyberte dosku so plošnými spojmi zo serva.

Krok 7: Vymeňte nápravu

Vymeňte nápravu za dlhšiu. To pomôže zoetropu, aby sa neotáčal, keď sa točí.

1. Pomocou klieští vyberte malú kovovú os, ktorá drží zostávajúci prevodový stupeň na mieste, a odložte ho nabok.
2. Odrežte 41 mm (1 5/8 palca) od konca tŕňa (bez reznej strany) vŕtačky pomocou píly na kov alebo dobrých fréz.
3. Konce zakončite pilníkom alebo brúsnym papierom.
4. Vráťte prevodový stupeň späť na miesto a namontujte novú nápravu na miesto. Zatlačte nápravu nadol, kým nezapadne do otvoru.

Osa sa môže cítiť bezpečne, ale skúsenosti mi ukázali, že postupom času sa môže uvoľniť a je ťažké udržať ju na mieste tlakom ruky. Spôsob, ako to vyriešiť, je vziať kladivo a jemne poklepať novou nápravou nadol do otvoru.

Krok 8: Batérie

Tento krok ukazuje pokus a omyl z mojej strany pri pôvodnom vytváraní tohto zariadenia. Mojím prvým plánom bolo vždy napájať dosku a spoliehať sa, že všetko ostatné spustí mikrokontrolér monitorujúci pomocou tlačidla. Zistil som, že aj keď sa servo nehýbe, bude odoberať malé množstvo prúdu z batérií, takže sa vybijú, aj keď sa zariadenie nepoužíva. Neskôr som pridal posuvný vypínač na zapnutie zariadenia, aby sa batérie úplne odpojili, keď sa nepoužívajú.

Začnite umiestnením dvoch držiakov batérie (bez batérií) na obidve strany servomotora tak, aby plné vodiče smerovali k sebe a prekrývali sa. Akumulátorové sady držte na mieste pomocou odnímateľnej pásky. Pôvodne som spájkoval horné dva drôty k sebe, ale neskôr som ich prestrihol a pridal posuvný spínač. Odporúčam to stále robiť, pretože spájkovanie týchto dvoch drôtov dohromady zvyšuje tuhosť, ktorá pomáha so zvyškom procesu. Je ľahké neskôr tieto vodiče prestrihnúť a pridať posuvný spínač. Takže, to bolo povedané, spájajte dva horné drôty dohromady.

Pomocou dosky plošných spojov ako vodidla ohnite spodné vodiče tak, aby smerovali nahor, a zarovnajte sa s najvzdialenejšími otvormi na 6-kolíkovej zásuvke s plošnými spojmi. Zastrihnite vodiče nožnicami na drôt tak, aby boli ešte dostatočne dlhé na to, aby sa pevne spojili v zásuvke, keď je doska plošných spojov na svojom mieste v hornej časti servomotora. Horná časť dosky plošných spojov by mala byť zarovnaná s hornými časťami držiakov batérie.

Odstráňte pásku, ktorá drží sady batérií k servu, a na obe strany serva položte kúsok obojstrannej pásky. Posuňte servo späť na miesto medzi držiaky batérie a znova ho umiestnite tak, aby bola vrchná doska s obvodmi v jednej rovine s hornou časťou držiakov batérie, a pevne ich pritlačte k sebe.

Krok 9: Spojenie vecí dohromady

Medzi prepojovacie konektory PB0 a PB1 zásuvky so zásuvkou na obvode zapojte pevný vodič. Tu som mal v úmysle pripojiť tlačidlo na spustenie zariadenia. Pridaním prepojky sa zariadenie spustí tak, že sa napája.

Umiestnite dosku s plošnými spojmi na vrch serva.

Omotajte káble zo serva okolo základne a pripojte ich k 3-pólovému konektoru typu samec na doske plošných spojov. Pri pohľade na záhlavie bude zemná strana (čierny alebo hnedý drôt) vpravo. Môže to chvíľu trvať, kým sa to pekne zabalí bez prílišnej zvyšnej vôle. Potom prilepte drôty na miesto. Na svoju som použil čiernu gaferskú pásku (látkovú pásku).

Ďalej pridáte posuvný spínač na ovládanie napájania. Posuvný spínač má tri kolíky. Budete používať iba dva z nich: stredový a jeden z bočných kolíkov (nezáleží na tom, ktorý). Použitím nožov odstrihnite nepoužitý bočný kolík.

Uchopte posuvný spínač na mieste za spájkovaný drôt stĺpika spojených držiakov batérie. Na drôtoch označte bod, medzi ktorý budú neskôr spájkované kolíky posuvného spínača (použil som čierne ostré pero).

Odrežte drôtené stĺpiky, ktoré ste predtým spájkovali, aby mala malá medzera, ktorá tesne zodpovedá rozstupu medzi dvoma kolíkmi na posuvnom spínači. Spájkovaním posuvného spínača premostite medzeru v drôtoch.

Krok 10: Základňa Zoetrope (voliteľné)

Chcel som mať pre zariadenie peknú 3D tlačenú základňu. Tu je dizajn na TinkerCAD. Je zbytočné vytvárať tento základ, aby zariadenie fungovalo, ale vyzerá to pekne. Tlačový súbor je priložený nižšie.

Krok 11: Model Zoetrope

3D model pre rotujúcu časť v TinkerCADe nájdete tu.

STL z tohto modelu, ako aj súbor TAR obsahujúci nakrájané vrstvy na tlač, nájdete nižšie. Neuvádzam návod na tlač na tlačiarni Autodesk Ember, pretože existuje niekoľko návodov na používanie tejto tlačiarne, ako je tento.

Krok 12: Dokončenie dotykov

Tri záložky 3D tlače musia byť nepriehľadné, inak ich časti optického snímača obvodovej dosky nebudú spoľahlivo detegovať pri prechode. Použil som čierny lak a fungovalo to skvele. Pôvodne som jednoducho vyskúšal čierne pero Sharpie, ale nebolo to spoľahlivé ako optický prerušovač.

Keď budú záložky nepriehľadné, mali by ste ísť. Položte zoetrope na hriadeľ a zapnite napájanie!