Håndholdt Zoetrope-skulptur: 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Av joshua.brooksFølg Mer av forfatteren:

Denne instruerbare er en miniatyrisert, palmestørrelse av de vakre morphing-blomsterskulpturene til John Edmark. Skulpturen er innvendig belyst av en strobe med høy lysstyrke for å gi animasjonen. Den roterende delen ble skrevet ut på en Ember 3D-skriver, og strobebrettet ble opprettet ved hjelp av det nå nedlagte Autodesk Circuits-programmet.

Deleliste:

• 1 x 3D -trykt blomsterskulptur

• 1 x LED strobe kretskort (OSHPARK)

  • 6 x LED-er med høy lysstyrke (CREE XP-E fra Digikey i hvitt, grønt eller rødt)
  • 1 x mikrokontroller (ATtiny-85 fra Digikey)
  • 3 x MOSFETs (IRF7103PbF Dual MOSFET fra Digikey)
  • 1 x fototransistor (LTR-301 fra Digikey)
  • 1 x fotodiode (LTE-302 fra Digikey)
  • 1 x hver 330Ω 1206 motstand (ERJ-8GEYJ331V fra Digikey)
  • 1 x 1kΩ 1206 motstand (ERJ-8GEYJ102V fra Digikey)
  • 1 x 10kΩ 1206 motstand (ERJ-8GEYJ103V fra Digikey)
  • 6 x 100nF 1206 kondensatorer (CL31A106KACLNNC fra Digikey)
  • 1 x 6-pins kvinnelig overskrift (PPTC061LFBN-RC fra Digikey)
  • 1 x 3-pinners hannhodet (PREC003SAAN-RC fra Digikey)
• 1 x Kontinuerlig rotasjons servomotor (Parallax #900-00008 fra Digikey)
• 1 x 1/16-tommers diameter, 12-tommers borekrone (Bosch BL2731 fra Amazon)
• 2 x 2 AAA batteriholdere (Keystone Electronics 2468 fra Digikey)

• 1 x skyvebryter (SS-12E17 fra Jameco, eller tilsvarende)

Trinn 1: Bestilling av kretskortet

En ZIP -fil med alt som er nødvendig for bestilling finner du nedenfor. Bruk denne filen til å lage PCB -en. Det er mange kretskortprodusenter der ute. Jeg anbefaler OSHPark.com for en balanse mellom lavpris, høy kvalitet, middels hastighet for å levere hvor som helst i verden. Jeg har laget et prosjekt der for å gjøre bestillingen enkel.

Trinn 2: Monter kretskortet - overflatemonterte deler

Brettene mine ankom i en gruppe på 4 festet med små tapper (jeg bestilte 12 brett). Jeg hadde deler for å sette sammen to av dem samtidig. Jeg knipset fanene slik at jeg bare jobbet med to.

Jeg brukte en reflow -ovn for å lodde overflatemonterte deler, selv om du kan bruke en varmepistol til samme formål (detaljer nedenfor). Jeg brukte reflow -ovnen og instruksjoner fra denne instruksjonsboken for å lodde delene mine.

1. Påfør loddemasse på alle overflatemonteringsputene på toppen av brettet (e) med en sprøyte. Sørg for å lime inn på alle putene, og ikke for mye, slik at du ikke ender med å bygge bro for mye. Det trekker seg tilbake til putene hvis det ikke brukes for mye. På bildet ovenfor dekker pastaen tydelig flere pads, men dette var ikke for mye pasta til å forårsake brodannelse når den var kokt.

2. Plasser hver av komponentene forsiktig på brettet.

   • For lysdiodene vender de to små hjørnefeltene vekk fra senterhullet på brettet.
   • De tre doble MOSFET -brikkene har alle samme retning. Se bildet for posisjon 1 av MOSFETene og ATTiny85.
   • Posisjonen til motstandene er illustrert i et av bildene ovenfor. R1 er 10kΩ, R2 er 330 Ω, R3 er 1kΩ. Orienteringen spiller ingen rolle.
   • Alle kondensatorene er like, og orienteringen spiller ingen rolle.
3. Bruk reflow -ovnen i henhold til instruksjonene for å varme brettet og fullføre lodding.

Trinn 3: Alternativ: Reflow ved hjelp av en varmepistol

Hvis du ikke har tilgang til en refowovn, kan du fullføre loddetinnet med en varmepistol med lav luftstrøm. Plasser kretskortet på en overflate som vil spre varmen (jeg brukte et lokk av Chipotle -bolle) og varm forsiktig opp kortet med varmepistolen med lav luftstrøm til hele loddeposen har blitt skinnende sølv. Hvis viften er for sterk, kan det føre til at delene glir av putene under tilbakeløpsprosessen.

Merk: bildet ovenfor er fra den første versjonen (proof of concept) av kretskortet. Det ser litt annerledes ut fordi det hadde et ekstra hull og ikke inkluderte ATtiny85 -mikrokontrolleren på brettet

Trinn 4: Monter kretskortet - gjennomgående hull

Plasser de to hodene (6 -pinners hunn og 3 -pinners hann) slik at de vender ned fra undersiden av kretskortet. Lodde dem på plass (loddetinn påført på oversiden av brettet).

Fest de optiske koderdelene på hver side av det mindre bretthullet. De skal stikke ut av oversiden av brettet, med linsesiden (med støt) vendt mot hverandre. Den med den røde prikken (fototransistoren, LTR-301) er plassert mellom de to store hullene i brettet. Den med den gule prikken (fotodioden, LTE-302) er plassert på den andre siden av det mindre hullet. Loddetinnet for disse påføres på undersiden av brettet.

Etter at koderdelene er loddet, må du klippe pinnene og loddetinnet slik at det blir så jevnt med bunnen av brettet som mulig. Dette er for å la brettet sitte så lavt som mulig på toppen av servoen.

Trinn 5: Programmering av mikrokontrolleren

Jeg brukte et Arduino UNO -kort til å fungere som en programmeringsenhet for kontrolleren ved å følge denne instruksjonsboken. I den viser den følgende kartlegging fra Arduino -pinner til ATtiny -pinner for programmering:

• 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)

Tilkoblingspunktene er merket på bildet ovenfor. Bruk tilkoblingskabelen for å gjøre de riktige tilkoblingene.

Fra og med en Arduino UNO (eller tilsvarende) som er konfigurert som en programmerer (se Instruerbar ovenfor), åpner du bloom.ino -prosjektet nedenfor i Arduino IDE. du må utføre følgende i Arduino IDE før du programmerer:

• Verktøy → Programmerer → Arduino som ISP
• Verktøy → Brett → ATtiny85 (intern 8 MHz klokke)
• Verktøy → Brenn oppstartslaster

Programmer deretter som normalt.

Trinn 6: Endre motoren

Motoren må endres, for det meste ved å fjerne unødvendige deler, inkludert toppskallet og det meste av giret.

1. Start med å legge et stykke tape rundt fra den ene siden av motoren, over bunnen og til den andre siden uten å dekke til de nederste skruene. Dette holder bunnen lukket når skruene fjernes. Jeg brukte blå maskeringstape på bildene for å gjøre det synlig. Til syvende og sist brukte jeg svart tape, men det ble ikke vist på bildene.
2. Fjern skruen som holder plast X -festet øverst på motoren på plass og fjern plast X.
3. Fjern de 4 skruene fra bunnen. Behold skruene. Du kan eventuelt bruke dem senere i prosjektet.
4. Fjern topplokket på motoren for å avsløre tannhjulene.
5. Fjern alle bortsett fra det midterste bunngiret. Du kan kaste disse tannhjulene. Du trenger dem ikke.

Deretter vil du fjerne noe av plasten fra motorhuset for å imøtekomme kretskortet.

1. Fjern gjenværende gir og sett det til side. Du trenger det senere.
2. Barber ned den større plastbumpen (til venstre i nærbildet) på toppen med en sag / fil. Dette vil tillate kretskortet å passe over dette området.
3. Arkiver sidene av den hevede delen på den andre siden (til høyre i nærbildet).

Monter kretskortet over toppen av servoen og sørg for at det sitter godt og så skyllende som mulig. Hvis den ikke passer godt, må du foreta justeringer etter behov for at den skal passe. Fjern kretskortet fra servoen for neste trinn.

Trinn 7: Bytt ut akselen

Bytt ut akselen med en lengre. Dette vil hjelpe zoetropen til å ikke vingle når den snurrer.

1. Bruk en tang til å fjerne den lille metallaksen som holder det gjenværende giret på plass og sett giret til side.
2. Klipp 41 mm (1 5/8 tommer) av borkronen (ikke skjærende side) av borekronen ved hjelp av en baufil eller gode kuttere.
3. Fil enden (e) for å glatte ut med en fil eller sandpapir.
4. Sett giret på plass igjen og sett den nye akselen på plass. Trykk akselen ned til den sitter i hullet.

Akselen kan føles trygg, men erfaring har vist meg at den over tid kan bli løs og vanskelig å holde på plass ved å trykke på hånden. En måte å løse dette på er å ta en hammer og trykke den nye akselen forsiktig ned i hullet.

Trinn 8: Batteripakker

Dette trinnet viser litt prøving og feiling fra min side da jeg opprinnelig opprettet denne enheten. Min første plan hadde vært å alltid ha brettet drevet, og stole på at mikrokontrolleren overvåker en trykknapp for å starte alt annet. Jeg oppdaget at selv når servoen ikke beveger seg, vil den trekke en liten mengde strøm fra batteriene, slik at de ender opp med å tømmes selv når enheten ikke er i bruk. Jeg la senere til en skyvebryter for å slå på enheten for å koble fra batteriene helt når det ikke brukes.

Start med å plassere de to batteriholderne (uten batterier) på hver side av servomotoren slik at de faste ledningene vender mot hverandre og overlapper hverandre. Bruk avtagbar tape for å holde batteriene på plass. Opprinnelig hadde jeg loddet de to øvre ledningene sammen, men senere klippet dem for å legge til glidebryteren. Jeg anbefaler fortsatt å gjøre dette, fordi lodding av disse to ledningene sammen legger til en stivhet som hjelper med resten av prosessen. Det er enkelt å kutte disse ledningene senere for å legge til glidebryteren. Så når det er sagt, lodd de to øvre ledningene sammen.

Ved å bruke kretskortet som en guide, bøyer du de nedre ledningene slik at de vender opp og står på linje med de ytterste hullene på den 6-pinners hunnhodet på kretskortet. Trim ledningene med wire cutters slik at de fremdeles er lange nok til å koble seg fast i hunnhodet når kretskortet er på plass på toppen av servomotoren. Toppen av kretskortet skal stå på linje med toppen av batteriholderne.

Fjern tapen som holder batteripakkene til servoen, og legg et stykke dobbeltsidig tape på hver side av servoen. Sett servoen tilbake på plass mellom batteriholderne, plasser den igjen slik at toppen av kretskortet er i flukt med toppen av batteriholderne, og trykk godt sammen.

Trinn 9: Å sette ting sammen

Legg til en jumper med fast ledning mellom PB0- og PB1-kontaktene på hunhodet på kretskortet. Det var her jeg hadde tenkt å koble til en trykknapp for å starte enheten. Hvis du legger til jumperen, blir den slik at den starter når strømmen slås på.

Sett kretskortet på plass på toppen av servoen.

Vikle ledningene fra servoen rundt basen og koble til den 3-pinners hanhodet på kretskortet. Når du ser på overskriften, vil bakkesiden (svart eller brun ledning) være til høyre. Det kan ta litt å gjøre for å få dette til å pakke pent inn uten for mye slakk. Tape deretter ledningene på plass. Jeg brukte svart gaffertape (klutbånd) til min.

Deretter legger du til lysbildebryteren for å kontrollere strømmen. Lysbryteren har tre pinner. Du vil bare bruke to av disse: den midtre og en av sidepinnene (spiller ingen rolle hvilken). Klipp av den ubrukte sidepinnen ved hjelp av kuttere.

Hold glidebryteren på plass ved loddetrådstangen til de sammenføyde batteriholderne. Merk et punkt på ledningene mellom der glidebryterpinnene senere skal loddes (jeg brukte en svart skarppenn).

Klipp trådstolpene som du tidligere loddet sammen for å få et lite mellomrom som tett samsvarer med avstanden mellom to av pinnene på lysbildebryteren. Lodd glidebryteren for å bygge bro over ledningene.

Trinn 10: Zoetrope Base (valgfritt)

Jeg ønsket å ha en fin 3D -trykt base for enheten. Her er designet på TinkerCAD. Det er unødvendig å lage denne basen for at enheten skal fungere, men den ser fin ut. Utskriftsfilen er inkludert nedenfor.

Trinn 11: Zoetrope -modell

3D -modellen for den roterende delen i TinkerCAD finner du her.

STL fra denne modellen, samt en TAR -fil som inneholder de skivede lagene for utskrift, finner du nedenfor. Jeg inkluderer ikke instruksjonene for utskrift på Autodesk Ember -skriveren siden det finnes flere instrukser for bruk av denne skriveren, som denne.

Trinn 12: Etterbehandling

De tre kategoriene i 3D -utskriften må gjøres ugjennomsiktige, ellers vil ikke de optiske koderdelene på kretskortet på en pålitelig måte kunne oppdage at de passerer. Jeg brukte svart neglelakk, og det fungerte bra. Opprinnelig prøvde jeg ganske enkelt en svart Sharpie -penn, men den var ikke pålitelig som en optisk avbryter.

Når fanene er gjort ugjennomsiktige, bør du være i gang. Plasser zoetropen på akselen, og slå på strømmen!