Håndholdt Zoetrope-skulptur: 12 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Af joshua.brooksFølg mere af forfatteren:

Denne instruerbare er en miniaturiseret version i håndfladen af de smukke morphing-blomsterskulpturer af John Edmark. Skulpturen er internt belyst af en strobe med høj lysstyrke for at give animationen. Den roterende del blev udskrevet på en Ember 3D-printer, og strobe-kortet blev oprettet ved hjælp af det nu nedlagte Autodesk Circuits-program.

Liste over dele:

• 1 x 3D -trykt blomsterskulptur

• 1 x LED strobe printkort (OSHPARK)

  • 6 x LED'er med høj lysstyrke (CREE XP-E fra Digikey i hvid, grøn eller rød)
  • 1 x mikrokontroller (ATtiny-85 fra Digikey)
  • 3 x MOSFET'er (IRF7103PbF Dual MOSFET fra Digikey)
  • 1 x fototransistor (LTR-301 fra Digikey)
  • 1 x fotodiode (LTE-302 fra Digikey)
  • 1 x hver 330Ω 1206 modstand (ERJ-8GEYJ331V fra Digikey)
  • 1 x 1kΩ 1206 modstand (ERJ-8GEYJ102V fra Digikey)
  • 1 x 10kΩ 1206 modstand (ERJ-8GEYJ103V fra Digikey)
  • 6 x 100nF 1206 kondensatorer (CL31A106KACLNNC fra Digikey)
  • 1 x 6-polet kvindelig header (PPTC061LFBN-RC fra Digikey)
  • 1 x 3-polet hanhoved (PREC003SAAN-RC fra Digikey)
• 1 x Kontinuerlig rotation servomotor (Parallax #900-00008 fra Digikey)
• 1 x 1/16-inch diameter, 12-inch bor (Bosch BL2731 fra Amazon)
• 2 x 2 AAA batteriholdere (Keystone Electronics 2468 fra Digikey)

• 1 x Slide-switch (SS-12E17 fra Jameco eller tilsvarende)

Trin 1: Bestilling af printkort

En ZIP -fil med alt det nødvendige for at bestille kan findes nedenfor. Brug denne fil til at få din PCB fremstillet. Der findes mange trykte printkortproducenter derude. Jeg anbefaler OSHPark.com til en balance mellem lavpris, høj kvalitet, medium hastighed til levering overalt i verden. Jeg har oprettet et projekt der for at gøre bestillingen let.

Trin 2: Saml printkortet - overflademonterede dele

Mine tavler ankom i en gruppe på 4 fastgjort med små faner (jeg bestilte 12 tavler). Jeg havde dele til at samle to af dem samtidigt. Jeg knipsede fanerne, så jeg bare arbejdede med to.

Jeg brugte en reflow -ovn til at lodde overflademonteringsdelene, selvom du kan bruge en varmepistol til samme formål (detaljer nedenfor). Jeg brugte reflow ovnen og instruktioner fra denne instruerbare til at lodde mine dele.

1. Påfør loddemasse på alle overflademonteringspuderne på toppen af brættet (r) ved hjælp af en sprøjte. Sørg for at få pasta på alle puderne, og ikke for meget, så du ikke ender med at bygge bro over for meget. Det vil trække sig tilbage til puderne, hvis der ikke påføres for meget. På billedet ovenfor dækker pastaen klart flere puder, men dette var ikke for meget pasta til at forårsage bro, når den var kogt.

2. Læg forsigtigt hver af komponenterne på plads på tavlen.

   • For lysdioderne vender de to små hjørnefirkanter væk fra brættets midterste hul.
   • De tre dobbelte MOSFET -chips har alle samme retning. Se billede for pin 1 -positionering af MOSFET'erne og ATTiny85.
   • Modstandernes placering er illustreret på et af billederne ovenfor. R1 er 10kΩ, R2 er 330 Ω, R3 er 1kΩ. Orienteringen er ligegyldig.
   • Alle kondensatorer er de samme, og orienteringen er ligegyldig.
3. Brug reflovnovnen i henhold til instruktionerne til at opvarme brættet og færdiggøre lodningen.

Trin 3: Alternativ: Reflow ved hjælp af en varmepistol

Hvis du ikke har adgang til en reflow -ovn, kan du afslutte lodningen ved hjælp af en varmepistol med lav luftstrøm. Placer printkortet på en overflade, der vil sprede varmen (jeg brugte et Chipotle -skålelåg) og varm forsigtigt kortet op med varmepistolen med lav luftstrøm, indtil hele loddeposen er blevet skinnende sølv. Hvis blæseren er for stærk, kan det få delene til at glide væk fra puderne under reflow -processen.

Bemærk: billedet ovenfor er fra den første version (proof of concept) af printkortet. Det ser lidt anderledes ud, fordi det havde et ekstra hul og ikke inkluderede ATtiny85 -mikrokontrolleren på tavlen

Trin 4: Saml printkortet - dele med gennemgående huller

Placer de to headers (6 pin female og 3 pin male), så de vender nedad fra undersiden af printkortet. Lod dem på plads (loddet påføres på oversiden af brættet).

Fastgør de optiske encoder -dele på hver side af det mindre bordhul. De skal stikke ud af oversiden af brættet med linsesiden (med bumpen) vendt mod hinanden. Den med den røde prik (fototransistoren, LTR-301) er placeret mellem de to store huller i brættet. Den med den gule prik (fotodioden, LTE-302) er placeret på den anden side af det mindre hul. Loddetøjet til disse påføres på undersiden af brættet.

Efter at encoderens dele er loddet, skal du klippe stifterne og loddetøjet for at få det til at flugte med bunden af brættet som muligt. Dette er for at lade brættet sidde så lavt som muligt på toppen af servoen.

Trin 5: Programmering af mikrokontrolleren

Jeg brugte et Arduino UNO -kort til at fungere som en programmeringsenhed for controlleren ved at følge denne Instructable. I den viser den følgende kortlægning fra Arduino -pins til ATtiny -pins til 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)

Forbindelsespunkterne er mærket på billedet ovenfor. Brug tilslutningskablet til at foretage de passende forbindelser.

Startende med en Arduino UNO (eller tilsvarende), der er konfigureret som en programmerer (se Instruerbar ovenfor), Åbn bloom.ino -projektet nedenfor i Arduino IDE. du skal udføre følgende i Arduino IDE før du programmerer:

• Værktøjer → Programmer → Arduino som internetudbyder
• Værktøjer → Board → ATtiny85 (internt 8 MHz ur)
• Værktøjer → Brænd bootloader

Derefter programmeres som normalt.

Trin 6: Rediger motoren

Motoren skal ændres, mest ved at fjerne unødvendige dele, herunder topskallen og det meste af gearet.

1. Start med at tilføje et stykke tape rundt fra den ene side af motoren, på tværs af bunden og til den anden side uden at dække de nederste skruer. Dette holder bunden lukket, når skruerne fjernes. Jeg brugte blå malertape på billederne for at gøre det synligt. I sidste ende brugte jeg sort tape, men det blev ikke vist på billederne.
2. Fjern skruen, der holder plastik X -vedhæftet fil i toppen af motoren på plads, og fjern plastik X.
3. Fjern de 4 skruer fra bunden. Behold skruerne. Du kan eventuelt bruge dem senere i projektet.
4. Fjern motorens øverste låg for at afsløre gearene.
5. Fjern alle undtagen midterste bundgear. Du kan skille dig af med disse gear. Du får ikke brug for dem.

Dernæst fjerner du noget af plastikken fra motorhuset for at rumme printkortet.

1. Fjern det resterende gear og sæt det til side. Du får brug for det senere.
2. Barber den større plastbump ned (til venstre i nærbillede) på toppen ved hjælp af en sav / fil. Dette gør det muligt for printkortet at passe over dette område.
3. Fil siderne af den hævede del på den anden side (til højre i nærbillede).

Monter printpladen over toppen af servoen, og sørg for, at den sidder godt og så skyllende som muligt. Hvis det ikke passer godt, skal du foretage justeringer efter behov for at det kan passe. Fjern printpladen fra servoen til det næste trin.

Trin 7: Udskift akslen

Udskift akslen med en længere. Dette vil hjælpe zoetropen til ikke at vakle, når den snurrer.

1. Brug en tang til at fjerne den lille metalaksel, der holder det resterende gear på plads, og sæt gearet til side.
2. Skær 41 mm (1 5/8 tommer) af borets ende (ikke skærende side) af borekronen ved hjælp af en hacksav eller gode fræsere.
3. Fil enden (e) til at glatte med en fil eller sandpapir.
4. Sæt gearet på plads igen, og sæt den nye aksel på plads. Tryk akslen ned, indtil den sidder i hullet.

Akslen kan føles sikker, men erfaringen har vist mig, at den med tiden kan blive løs og vanskelig at holde på plads ved at trykke på hånden. En måde at løse dette på er at tage en hammer og trykke forsigtigt den nye aksel ned i hullet.

Trin 8: Batteripakker

Dette trin viser nogle forsøg og fejl fra min side, da jeg oprindeligt oprettede denne enhed. Min første plan havde været at altid have tavlen tændt og stole på, at mikrokontrolleren overvåger en trykknap for at starte alt andet op. Jeg opdagede, at selv når servoen ikke bevæger sig, vil den trække en lille mængde strøm fra batterierne, så de ender med at blive afladet, selv når enheden ikke er i brug. Jeg tilføjede senere en skydekontakt for at tænde enheden for helt at afbryde batterierne, når den ikke bruges.

Start med at placere de to batteriholdere (uden batterier) på hver side af servomotoren, så de solide ledninger vender mod hinanden og overlapper hinanden. Brug aftagelig tape til at holde batterierne på plads. Oprindeligt havde jeg loddet de to øverste ledninger sammen, men senere klippet dem for at tilføje skydekontakten. Jeg anbefaler stadig at gøre dette, fordi lodning af disse to ledninger sammen tilføjer en stivhed, der hjælper med resten af processen. Det er let senere at klippe disse ledninger for at tilføje skydekontakten. Så når det er sagt, loddes de to øvre tråde sammen.

Brug kredsløbskortet som en vejledning, og bøj de nederste ledninger, så de vender opad og står på linje med de yderste huller på det 6-benede hunhoved på printkortet. Trim ledningerne med wire cutters, så de stadig er lange nok til solidt at forbinde i hunhovedet, når printkortet er på plads på toppen af servomotoren. Toppen af printkortet skal flugte med toppen af batteriholderne.

Fjern tapen, der holder batteripakkerne til servoen, og læg et stykke dobbeltsidet tape på hver side af servoen. Sæt servoen tilbage på plads mellem batteriholderne, og placer den igen således, at toppen af printkortet flugter med toppen af batteriholderne, og tryk godt sammen.

Trin 9: Sætte ting sammen

Tilføj en solid-wire jumper mellem PB0- og PB1-stikene på hunhovedet på printkortet. Det var her, jeg havde tænkt mig at tilslutte en trykknap for at starte enheden. Tilføjelse af jumperen gør det sådan, at det starter, når der tilføres strøm.

Sæt printkortet på plads oven på servoen.

Pak ledningerne fra servoen rundt om basen, og tilslut den 3-polede hanhoved på printkortet. Når man ser på overskriften, vil bunden (sort eller brun tråd) være til højre. Det kan tage noget at gøre for at få dette til at pakke pænt ind uden for meget resterende slap. Tape derefter ledningerne på plads. Jeg brugte noget sort gaffertape (kludbånd) til mit.

Dernæst tilføjer du diaskontakten for at styre strømmen. Diasomskifteren har tre ben. Du vil kun bruge to af disse: den midterste og en af sidestifterne (er ligegyldigt hvilken). Beskær den ubrugte sidestift ved hjælp af kuttere.

Hold diasomskifteren på plads ved loddetrådsposten på de sammenføjede batteriholdere. Marker et punkt på ledningerne mellem, hvor slideswitch -stifterne senere skal loddes (jeg brugte en sort sharpiepen).

Skær trådstolperne, som du tidligere loddet sammen, for at få et lille mellemrum, der tæt matcher afstanden mellem to af stifterne på diasomskifteren. Lodde diaskontakten for at bygge bro over ledningerne.

Trin 10: Zoetrope Base (valgfrit)

Jeg ville have en dejlig 3D -printet base til enheden. Her er designet på TinkerCAD. Det er unødvendigt at oprette denne base for enheden til at fungere, men det ser godt ud. Udskrivningsfilen er inkluderet herunder.

Trin 11: Zoetrope -model

3D -modellen til den roterende del i TinkerCAD findes her.

STL fra denne model samt en TAR -fil, der indeholder de snittede lag til udskrivning, kan findes nedenfor. Jeg inkluderer ikke instruktionen til udskrivning på Autodesk Ember -printeren, da der findes flere instruktioner til brug af denne printer, som denne.

Trin 12: Efterbehandling

De tre faner i 3D -printet skal gøres uigennemsigtige, ellers vil de optiske encoder -dele af kredsløbskortet ikke pålideligt kunne registrere dem passere. Jeg brugte sort neglelak, og det fungerede fantastisk. Oprindeligt prøvede jeg simpelthen en sort Sharpie -pen, men den var ikke pålidelig som optisk afbryder.

Når fanerne er blevet uigennemsigtige, skal du være god til at gå. Placer zoetropen på skaftet, og tænd for strømmen!