POV Globe 24bit True Color en Simple HW - Ajarnpa

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

Ik heb altijd al een van deze POV-globes willen maken. Maar de moeite met al het solderen van LED's, draden enz. heeft me afgeschrikt omdat ik een lui persoon ben:-) Er moet een gemakkelijkere manier zijn! In deze instructable laat ik je zien hoe je een POV-wereldbol bouwt met minder elektronische onderdelen dan andere projecten. De reden hiervoor is het gebruik van de adresseerbare LED strips APA 102. Deze strips hebben geen driver electronica nodig en kunnen met slechts 2 draden direct op een microcontroller worden aangesloten. De status van de LED's is (en moet) ZEER snel veranderbaar. Om een stabiel beeld te krijgen, is de SPI-kloksnelheid ongeveer 10 Mhz en zou deze zelfs nog hoger kunnen zijn. Kijk hier voor meer informatie over de LED's.

Een ander voordeel is het gebruik van normale bmp-bestanden die op een microSD-kaart zijn opgeslagen.

Laten we gaan !

Stap 1: Stuklijst

Hier is een lijst met de belangrijkste onderdelen die je nodig hebt. Voor de LED-ring gebruik ik mijn 3D-printer, je kunt ook een plakje PVC-buis (diameter 150-180mm) gebruiken. De lagerbeugels zijn ook bedrukt, maar kunnen bijvoorbeeld van een stuk hout worden gemaakt. Voor het basisframe gebruik ik wat oude metalen profielen, gebruik gerust andere metalen profielen, hout, plastic of wat dan ook. Zorg ervoor dat het frame torsiestijf en een beetje zwaar is.

Voor de aandrijfas:

• draadstang M8, lengte 250mm
• M8 moeren
• messing huls 10mm, lengte 100mm
• 2 stuks. kunststof ring 8mm (zie ook STL bestanden)
• Flexibele askoppeling 5 mm tot 8 mm (degenen die de Nema 17 gebruiken)

voor het voeden van de LED-ring over de as:

• 2 stuks. kogellager 6300 (10x35x11) volledig metaal

• lagerbeugels, zie STL-vijlen of maak van hout met een 35 mm hele zaag
• 4 stuks. schroef M4x40 met moer
• 2 stuks. kabelschoenen 8mm
• Borstelloze motor met 5 mm as
• 4 stuks. M3-schroeven voor montage van de motor
• ESC voor borstelloze motor, eventueel met ventilator

Als alternatief kunt u een combinatie van een borstelmotor/esc met voldoende koppel gebruiken.

De hierboven beschreven motor heeft voldoende koppel maar bereikt nooit zijn maximale stroomsterkte van 50 Ampère. Mijn voorraad meet minder dan 4 Ampère. Een 50 Ampere ESC heeft dus geen zin. Ik heb een koellichaam met ventilator op mijn 18 Ampere ESC geplaatst en het werkt prima.

Voor nauwkeurig "afvuren" van de ESC gebruik ik een

Arduino Pro Mini

met twee knoppen

een andere optie is een

servotester

Stroomvoorziening:

We hebben 12V nodig voor de motor en 5V voor de LED-ring.

Ik geef de voorkeur aan het gebruik van oude pc-benodigdheden zoals weergegeven in deze instructable

of:

Er zijn veel 12V/5A-voedingen uit China

als je een van deze gebruikt, vergeet dan niet een DC-DC step-down converter voor de 5V

LED-ring:

• 64st. APA 102 LED (2 strepen a 32st.)
• Elektrolytische condensator 1000µF 10V
• TLE 4905L Hall-sensor + magneet
• pull-up weerstand 10k, 1k
• Ring: gebruik het STL-bestand of een stuk PVC-buis
• kabelbinders 100mm
• GOEDE lijm, dat de strepen niet wegvliegen bij 2400rpm:-)

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, of kijk hier, je hebt ook een microSD Breakout nodig

Een andere (mijn) keuze is de P8XBlade2 van cluso, de microSD-lezer is al aan boord!

Voor het programmeren van de arduino en propeller heb je ook een USB naar TTL-adapterkaart zoals deze nodig

Stap 2: Huisvesting

Hier ziet u de behuizing. Maak het van elk materiaal dat stevig genoeg is. Uiteindelijk heb je een soort kubusvormige kooi nodig met ongeveer 100 mm randlengte waar je de motor en de ring / lagers kunt monteren. De kubus is gemonteerd op een massief houten plaat met afstandsbouten. In de plaat is een gat voor de motor geboord.

Stap 3: De aandrijfas

Ik kies een draadstang met een lengte van 250mm. De lengte van de messing hulzen is ongeveer 30 en 50 mm, afhankelijk van de grootte van de kooi en de askoppeling. De bovenste (en langere) huls moet worden geïsoleerd van de staaf omdat deze de positieve pool vormt voor de ringtoevoer. Dit gebeurt door middel van isolatietape en kunststof ringen. De huls past niet op de staaf met de tape totdat u de binnendiameter vergroot van 8,0 mm naar 8,5 - 9,0 mm door te boren/frezen. De andere huls inclusief de staaf vormt de negatieve pool.

Stap 4: Borstelloze levering

Nu is het tijd voor de lagers. Ik kies grotere dan de standaard lagers vanwege de betere geleidbaarheid. Plaats het lager in de houder en plaats de plaat erop. Het kleine gaatje aan de zijkant is voor de kabel. Vergeet de as en de ring tussen de lagers/moffen niet.

Ik heb de houders 3d geprint, bekijk het stl/zip-bestand.

Stap 5: Motorbesturing

Bekijk het schema hoe de motorelektronica moet worden aangesloten.

Als je nog nooit een Arduino hebt geprogrammeerd, kijk dan eens naar instructables:-) De twee knoppen zijn voor motorsnelheid. Als je de voeding inschakelt, krijgt de ESC een waarde van 500 µS. Druk op een van de knoppen om de motor in te schakelen. De schets had de waarde "StartPos = 625". Later, als je de juiste snelheid hebt gevonden, moet deze waarde worden gewijzigd. Door de linker of rechter knop te gebruiken verlaag/verhoog je de snelheid, druk beide knoppen tegelijkertijd 2 sec. en de motor stopt.

Zorg ervoor dat de motor/bol tegen de klok in draait, net als de echte aarde:-)

Stap 6: Eén LED-ring om ze allemaal te regeren:-)

Hier komt de kern! Gedrukt met mijn 3D-printer maar zoals ik hierboven al zei zijn er ook andere opties. Om gewicht te besparen heb ik veel gaten in het frame geplaatst. Knip nu twee stroken af met elk 32 leds. Je kunt beter meerdere keren aftellen voordat je de schaar gebruikt:-)

Het plaatsen van de strips is een beetje lastig. Je hebt twee stroken/kolommen die oneven en even lijnen genereren. De oneven lijnen bevinden zich aan de ene kant van de ring, de even lijnen aan de andere kant. Markeer LED nummer 16 bij elke strip (respectievelijk regelnummer 32 en 33) en bevestig deze aan het frame zoals op de foto's. Eén led past precies tussen twee tegenover elkaar liggende leds. Je hebt dus twee plaats de tweede strip met een offset!!!

Daarna kun je de printjes/printjes vastzetten, ik heb kleine sleuven in de verstevigingen gemaakt zodat de printjes er makkelijk in kunnen.

Voordat u de ring op de as monteert, moet u deze uitbalanceren. Gebruik een dunne stok om te balanceren en schroeven of moeren als contragewicht.

Stap 7: Schematisch

In dit schema zie je hoe het MCU-bord wordt bekabeld naar de andere onderdelen bij/in de ring. Ik voeg ook een foto bij van de hall-sensor en de magneet. Het schema gebruikt een ouder en groter fritzing MCU-board omdat ik geen fritzing-sjablonen van nieuwere/huidige Propeller Boards vind. Stel gerust je vragen voor het bord dat je kiest/krijgt.

Stap 8: Programmeren/flashen van de Parallax Propeller Microcontroller

Dit is het binaire bestand dat gemakkelijk kan worden overgedragen naar het prop-board. Hier is een link naar een van mijn vorige Instructables die ook de propeller-microcontroller gebruiken en je een HOW TO laten zien.

Stap 9: in gebruik nemen

Ok, eerst kopiëren we alleen de testfoto naar de sd-kaart.

• Als de ring handmatig wordt gedraaid, moeten de LED's elke keer dat de hall-sensor de magneet passeert flikkeren.
• start nu de motor en verhoog de rotatiesnelheid totdat de LED's zijn uitgelijnd (zie de 2 foto's)
• de spanning moet constant zijn en de ring moet een beetje draaien om een stabiel/uitgelijnd beeld te krijgen
• sluit de arduino-terminal aan op de motorbesturing;
• let op de getoonde waarde
• stop de machine
• vervang de waarde door variabele "startPos" in de schets van POV_MotorControl
• arduino opnieuw flashen

De volgende keer dat u de motor start, krijgt u de juiste snelheid.

De volgende stap is met de nieuwe software niet meer nodig, vanaf een snelheid van 38 tot 44 rps worden de oneven en even lijnen correct "gelocked".

(Gebruik indien nodig de knoppen omhoog/omlaag voor fijnafstemming.)

Nu kunt u de kaart "vullen" met uw andere foto's.

Veel plezier !!!!!!

Stap 10: Hoe u uw eigen BMP's kunt maken

Wil je je eigen foto's gebruiken? Geen probleem, ik laat je zien:

1. Verklein je afbeelding naar een resolutie van 120 x 64 pixels
2. draai 90 graden tegen de klok in
3. verticaal spiegelen

4. eventueel de helderheid verminderen (de leds zijn erg fel),

   de beste helderheidscorrectie voor afbeeldingen is om gammacorrectie te gebruiken met een factor van 0,45

5. opslaan als BMP met 24-bits kleur en geen RLE

na het opslaan moet de grootte van het bestand 23094 byte zijn!

Elke andere maat zal niet werken.

Sla desgewenst meerdere afbeeldingen op de sd-kaart op. Ze worden één voor één weergegeven na één omwenteling.

Nu is het aan jou om een betere Death Star te maken dan de mijne!

Stap 11: Aanvullende informatie

Enkele dingen die mij zijn opgevallen:

Als je een van de kleine CpuBlades van cluso gebruikt, vergeet dan niet om de 3-pins jumper met het label QE te solderen voor het programmeren

• mijn lagers hebben een spanningsval van ca. 0,5 V dus ik moet de spanning van de dc-dc converter verhogen tot 6 Volt.
• (13 januari 2017), de ring.stl toegevoegd in stap 6
• (17 januari 2017) is de beste helderheidscorrectie voor afbeeldingen het gebruik van gammacorrectie met een factor van 0,45
• (17 januari 2017), update POV Globe0_2.binary
• (18 januari 2017), upload de broncode in stap 8
• (27 januari 2017), upload nieuwe broncode, versie van 0_2 naar I_0_1. Grote vooruitgang geboekt met de synchronisatie tussen even en oneven lijnen. Het is niet langer nodig om de juiste snelheid te vinden, breng de ring gewoon op een snelheid van 38-44 omwentelingen per seconde en de lijnen worden uitgelijnd!
• (3 maart 2017), de lagerhouder aangepast
• (09 maart 2017), upload een binaire test om alle LED's in te schakelen
• (28 feb. 2018), vertelde het lid rclayled dat de gekozen motor niet genoeg koppel heeft, misschien is een grotere nodig

Eerste prijs in de Make it Glow-wedstrijd 2016

Tweede prijs in de Arduino-wedstrijd 2016

Vierde prijs in de Design Now: 3D Design Contest 2016