PropHelix - 3D POV-weergave - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Mensen zijn altijd gefascineerd geweest door holografische voorstellingen. Er zijn verschillende manieren om dit te doen.

In mijn project gebruik ik een draaiende helix van LED-strips. Er zijn in totaal 144 LED's die 17280 voxels met 16 kleuren kunnen weergeven. De voxels zijn cirkelvormig gerangschikt in 12 niveaus. De LED's worden aangestuurd door slechts één microcontroller. Omdat ik de APA102 LED's heb gebruikt, heb ik geen extra drivers of transistors nodig. Het elektronische gedeelte is dus makkelijker te bouwen. Een ander voordeel is de draadloze stroomvoorziening. Je hebt geen borstels nodig en er is geen wrijvingsverlies.

Stap 1: Stuklijst

Zie volgende stap voor 3D-geprinte onderdelen

Voor de aandrijfas:

• 4 stuks. schroef M4x40 met 8 moeren en ringen4st.
• M3x15 schroef voor montage van de motor op de plaat
• metaal/alu plaat 1-2mm, 60x80mm, of ander materiaal voor montage van de motor
• 3 stuks. M3x15 schroef voor montage aandrijving op de motor

• Borstelloze motor met drie M3-gaten voor aandrijvingen (as optioneel/niet nodig), hier is een versie met meer koppel.

• ESC 10A of meer, kijk naar motorspecificaties

Voor de ESC:

Arduino Pro Mini

Encoder met knop (voor het regelen van de snelheid)

Voor de rotor

• M5x80 schroef met twee moeren en meerdere ringen
• 1m 144 APA 102 LED (24 strepen per 6st.)
• Elektrolytische condensator 1000µF 10V
• TLE 4905L Hall-sensor + magneet
• pull-up weerstand 10k, 1k
• 12V Wireless Charger Module 5V Voeding + Heatsink (20x20x20mm), zie foto's
• 3 stuks. strip matrix print, 160x100 mm
• Breadboard, 50x100 mm voor de microcontroller
• goede lijm, dat de strepen niet wegvliegen
• krimpkous:
• Voeding 12V 2-3A DC

De Parallax Propeller-microcontroller:

Wees niet bang voor deze microcontroller, het is een krachtige 8-core mcu met 80Mhz en is net zo makkelijk te programmeren/flashen als een arduino! Er zijn verschillende boards op de parallax-site beschikbaar.

Een andere (mijn) keuze is de CpuBlade/P8XBlade2 van cluso, microSD-lezer is aan boord en het binaire bestand is opstartbaar zonder te programmeren!

Voor het programmeren van de propeller en ook voor sommige arduino's heb je een USB naar TTL-adapterkaart nodig.

Hulpmiddelen die ik heb gebruikt:

• Mes
• soldeerstation en soldeer
• tafelboor 4+5 mm boor
• scheren en raspen/vijlen voor de breadboards
• schroefsleutel 7+8+10 mm
• inbussleutel 2,5 mm
• hamer + centerpons voor het markeren van de gaten voor de motor op de metalen plaat
• bankschroef voor het buigen van de metalen plaat u-vormig
• 3D-printer + PLA-filament
• hotmelt pistool
• meerdere tangen, zijkniptang

Stap 2: 3D-geprinte onderdelen

Hier kun je de onderdelen zien die ik van PLA heb geprint. Van de afstandhouder zijn 12 stuks nodig.(derde deel). Dit deel zorgt voor de juiste hoek tussen de LED-borden.

Stap 3: Draadloze stroom- en motormontage

In deze stap laat ik je de draadloze voeding zien. Deze spoelen worden meestal gebruikt voor het opladen van mobiele telefoons. Ingangsspanning is 12V, uitgang 5V. Dit is ideaal voor onze helix. De maximale stroom is ongeveer 2A. 10 Watt is voldoende voor de LED's. Ik gebruik niet de maximale helderheid van de LED's en schakel niet alle LED's tegelijk in.

Een BELANGRIJK ding: gebruik een koellichaam voor de PCB van de primaire spoel, want deze wordt erg heet! Ik gebruik ook een kleine ventilator voor het koelen van de heatsink.

Zoals je kunt zien gebruik ik een geprefabriceerde metalen plaat voor het monteren van de motor maar je kunt ook een (alu)plaat buigen. Gebruik ongeveer 60x60mm voor de bovenkant en 10x60mm voor de zijpanelen. Daarnaast heb ik de plaat op een zwaar houten blok bevestigd.

Stap 4: De motor/besturing

Hier is het schema hoe de motor te besturen. Ik gebruik een arduino met een encoder voor snelheid en een start/stop-knop. De arduino-schets is ook bijgevoegd. Om de Arduino te programmeren, kijk naar de verschillende instructables hier op instructables:-)

De borstelloze motor is een klein type van 50 g dat overblijft. Ik raad een iets grotere motor aan.

Stap 5: De helix

is gemaakt van 12 stripboards/veroboard, in het midden is een gat van 5 mm geboord. Zorg ervoor dat er aan de achterkant minimaal 4 koperen strips zitten. De buitenste koperen strips worden gebruikt voor de voeding van de ledstrips. De binnenste koperen strips zijn voor DATA en CLOCK en voor beide zijden gescheiden. De ene kant van het bord is de even en de andere kant is de oneven kant voor de Pixels. In totaal zijn er 4 groepen a 36 LED's. Deze 36 LED's zijn verdeeld in 6 enen in de eerste 6 niveaus. Er is dus een even/oneven en boven/ondergroep.

Stap 6: Helix Schematische

Het schema gebruikt een ouder en groter fritzing MCU-board omdat ik geen fritzing-sjablonen van nieuwere/huidige Propeller Boards vind.

Voor de LED-aansturing gebruik ik The Propeller Microcontroller van Parallax. Twee pinnen van de microcontrole 6x6=36 LED's. Het zijn dus 4 LED-groepen (schematisch), van bovenaf:

1. gelijk/bodem
2. oneven/onderste
3. oneven/top
4. even/top

Software is bijgevoegd, bekijk mijn vorige instructable (stap 4) voor het programmeren van de Propeller Microcontroller.

Stap 7: Hoe zijn de Voxels gerangschikt?

In dit blad kun je zien hoe de voxels zijn gerangschikt.

Per beurt worden 120 frames geproduceerd. Elk frame bestaat uit 12x12=144 Voxels, dat geeft ons totaal 120x144=17280 Voxels. Elke Voxel krijgt 4 bit voor kleur, dus we hebben 8640 bytes ram nodig.

Stap 8: Aanvullende informatie

Zorg ervoor dat de helix tegen de klok in draait!

Het is erg belangrijk om de helix uit te balanceren met contragewichten voordat u gaat draaien. Gebruik een veiligheidsbril en veel lijm voor de onderdelen die zouden kunnen "wegvliegen".

De afstand tussen de "Prop-randen" is 21 mm (als het bord 160 mm heeft), hoek: 15 graden

updates:

• (2 mei 2017), bewerk enkele foto's met beschrijvingen
• (3 mei 2017), stap toevoegen: Hoe zijn de Voxels gerangschikt?

Tweede plaats in de Microcontroller-wedstrijd 2017