Ruční socha Zoetrope: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Od joshua.brooks Sledujte další od autora:

Tento instruktáž je miniaturizovanou verzí nádherných morfujících květových soch Johna Edmarka. Socha je vnitřně osvětlena stroboskopem s vysokým jasem, který zajišťuje animaci. Točící se část byla vytištěna na 3D tiskárně Ember a stroboskopická deska byla vytvořena pomocí dnes již zaniklého programu Autodesk Circuits.

Seznam dílů:

• 1 x 3D vytištěná květinová socha

• 1 x LED strobo obvodová deska (OSHPARK)

  • 6 x LED s vysokým jasem (CREE XP-E od společnosti Digikey v bílé, zelené nebo červené)
  • 1 x mikrokontrolér (ATtiny-85 od Digikey)
  • 3 x MOSFET (IRF7103PbF Dual MOSFET od společnosti Digikey)
  • 1 x fototranzistor (LTR-301 od společnosti Digikey)
  • 1 x fotodioda (LTE-302 od společnosti Digikey)
  • 1 x každý odpor 330Ω 1206 (ERJ-8GEYJ331V od společnosti Digikey)
  • 1 x 1kΩ odpor 1206 (ERJ-8GEYJ102V od Digikey)
  • 1 x 10kΩ odpor 1206 (ERJ-8GEYJ103V od Digikey)
  • 6 x 100nF 1206 kondenzátorů (CL31A106KACLNNC od společnosti Digikey)
  • 1 x 6pinová zásuvka (PPTC061LFBN-RC od společnosti Digikey)
  • 1 x 3kolíkový konektor (PREC003SAAN-RC od společnosti Digikey)
• 1 x servomotor s nepřetržitým otáčením (Paralaxa #900-00008 od společnosti Digikey)
• 1 x 1/16palcový průměr, 12palcový vrták (Bosch BL2731 od Amazonu)
• 2 x 2 držáky baterie AAA (Keystone Electronics 2468 od společnosti Digikey)

• 1 x posuvný přepínač (SS-12E17 od Jameco nebo ekvivalent)

Krok 1: Objednávka desky plošných spojů

Níže naleznete soubor ZIP se vším potřebným k objednání. Tento soubor použijte k výrobě PCB. Existuje mnoho výrobců desek s plošnými spoji. Doporučuji OSHPark.com pro vyvážení nízkých nákladů, vysoké kvality a střední rychlosti, které můžete doručit kdekoli na světě. Vytvořil jsem tam projekt, aby bylo objednávání snadné.

Krok 2: Sestavte obvodovou desku - součásti pro povrchovou montáž

Moje desky dorazily ve skupině 4 připevněných malými záložkami (objednal jsem 12 desek). Měl jsem díly, abych je sestavil dva současně. Zacvakl jsem jazýčky, takže jsem právě pracoval se dvěma.

K pájení částí pro povrchovou montáž jsem použil reflow troubu, i když ke stejnému účelu můžete použít horkovzdušnou pistoli (podrobnosti níže). K pájení dílů jsem použil reflow troubu a instrukce z tohoto návodu.

1. Pomocí stříkačky naneste pájecí pastu na všechny podložky pro povrchovou montáž v horní části desky (desek). Ujistěte se, že dostanete pastu na všechny podložky, a ne příliš, abyste neskončili příliš přemosťujícími podložkami. Pokud není aplikováno příliš mnoho, stáhne se zpět na podložky. Na výše uvedeném obrázku pasta jasně pokrývá několik polštářků, ale nebylo to příliš mnoho pasty, aby to po uvaření způsobilo přemostění.

2. Opatrně položte všechny součásti na desku.

   • U diod LED směřují dva malé rohové čtverce směrem od středového otvoru desky.
   • Všechny tři duální čipy MOSFET mají stejnou orientaci. Umístění kolíku 1 MOSFETů a ATTiny85 viz obrázek.
   • Poloha rezistorů je znázorněna na jednom z výše uvedených obrázků. R1 je 10 kΩ, R2 je 330 Ω, R3 je 1 kΩ. Na orientaci nezáleží.
   • Všechny kondenzátory jsou stejné a na orientaci nezáleží.
3. Pomocí trouby na přetavení podle pokynů zahřejte desku a dokončete pájení.

Krok 3: Alternativa: Přetavení pomocí horkovzdušné pistole

Pokud nemáte přístup k přetavovací peci, můžete pájení dokončit pomocí horkovzdušné pistole s nízkým průtokem vzduchu. Umístěte desku s obvody na povrch, který bude odvádět teplo (použil jsem víko misky Chipotle) a opatrně desku zahřívejte pomocí horkovzdušné pistole s nízkým proudem vzduchu, dokud se veškerá pájecí fáze nezačne lesknout na stříbro. Pokud je dmychadlo příliš silné, může to způsobit, že se díly během procesu přetavení odlijí od podložek.

Poznámka: výše uvedený obrázek je z první verze (důkaz koncepce) desky plošných spojů. Vypadá trochu jinak, protože měl navíc otvor a neobsahoval na desce mikrokontrolér ATtiny85

Krok 4: Sestavte obvodovou desku - součásti skrz otvor

Umístěte dvě záhlaví (6kolíková zásuvka a 3kolíková zásuvka) tak, aby směřovaly dolů ze spodní strany desky plošných spojů. Připájejte je na místo (pájka naneste na horní stranu desky).

Připojte části optického kodéru na obě strany menšího otvoru desky. Měli by vyčnívat z horní strany desky tak, aby strana čočky (s boulí) směřovala k sobě. Ten s červeným bodem (fototranzistor, LTR-301) je umístěn mezi dvěma velkými otvory v desce. Ten se žlutým bodem (fotodioda, LTE-302) je umístěn na druhé straně menšího otvoru. Pájka pro ně je nanesena na spodní stranu desky.

Poté, co jsou části kodéru připájeny, ořízněte kolíky a pájku, aby byly co nejrovnější se spodní částí desky. To má umožnit desce sedět co nejníže na horní části serva.

Krok 5: Programování mikrokontroléru

Použil jsem desku Arduino UNO, abych fungoval jako programovací zařízení pro řadič podle tohoto Instructable. V něm ukazuje následující mapování z pinů Arduino na piny ATtiny pro programování:

• 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 připojení jsou označeny na obrázku výše. Pomocí připojovacího vodiče proveďte příslušná připojení.

Počínaje Arduino UNO (nebo ekvivalentem), který je nastaven jako programátor (viz Instructable výše), otevřete projekt bloom.ino níže v Arduino IDE. před programováním v Arduino IDE budete muset provést následující:

• Nástroje → Programátor → Arduino jako ISP
• Nástroje → Deska → ATtiny85 (interní 8 MHz hodiny)
• Nástroje → Vypálit bootloader

Poté programujte jako obvykle.

Krok 6: Upravte motor

Motor je třeba upravit, většinou odstraněním nepotřebných částí, včetně horního pláště a většiny ozubených kol.

1. Začněte přidáním kusu pásky z jedné strany motoru, přes dno a na druhou stranu, aniž byste zakrývali spodní šrouby. Při odšroubování šroubů zůstane dno zavřené. Na obrázky jsem použil modrou maskovací pásku, aby to bylo vidět. Nakonec jsem použil černou pásku, ale na obrázcích to nebylo vidět.
2. Vyšroubujte šroub držící plastový nástavec X v horní části motoru na místě a odstraňte plast X.
3. Vyšroubujte 4 šrouby zespodu. Šrouby si uschovejte. Volitelně je můžete použít později v projektu.
4. Demontujte horní víko motoru, abyste odhalili převody.
5. Demontujte všechny kromě středového spodního ozubeného kola. Tyto převody můžete zlikvidovat. Nebudete je potřebovat.

Dále odstraníte část plastu z krytu motoru, aby se do něj vešla deska s obvody.

1. Odstraňte zbývající rychlostní stupeň a odložte jej stranou. Budete to potřebovat později.
2. Oholte větší plastovou bouli (vlevo na detailním obrázku) nahoře pomocí pily / pilníku. To umožní, aby se obvodová deska vešla přes tuto oblast.
3. Boky vyvýšené části zapilujte na druhou stranu (vpravo na detailním obrázku).

Nasaďte desku s obvody na horní část serva a ujistěte se, že dobře sedí a je v jedné rovině. Pokud nesedí dobře, proveďte potřebné úpravy, aby se vešel. Pro další krok vyjměte obvodovou desku ze serva.

Krok 7: Vyměňte nápravu

Vyměňte nápravu za delší. To pomůže zoetropu, aby se neotácel, když se točí.

1. Pomocí kleští vyjměte malou kovovou osu, která drží zbývající ozubené kolo na místě, a odložte jej stranou.
2. Pomocí pily na kov nebo dobrých řezaček odřízněte 41 mm (1 5/8 palců) z konce (bez řezací strany) vrtáku.
3. Konce zahlaďte pilníkem nebo brusným papírem.
4. Vraťte rychlostní stupeň zpět na místo a namontujte novou osu na místo. Zatlačte osu dolů, dokud nezapadne do otvoru.

Osa se může cítit bezpečně, ale zkušenosti mi ukázaly, že postupem času se může uvolnit a je obtížné ji udržet na místě ručním tlakem. Způsob, jak to vyřešit, je vzít kladivo a jemně poklepat novou nápravou dolů do otvoru.

Krok 8: Balíčky baterií

Tento krok ukazuje pokus a omyl z mé strany při původním vytváření tohoto zařízení. Mým prvním plánem bylo vždy nechat desku napájet a spoléhat se na to, že mikrokontrolér monitoruje tlačítko a spustí vše ostatní. Zjistil jsem, že i když se servo nepohybuje, bude odebírat malé množství proudu z baterií, takže se vybijí, i když se zařízení nepoužívá. Později jsem přidal posuvný přepínač pro zapnutí zařízení, aby se baterie úplně odpojily, když se nepoužívají.

Začněte umístěním dvou držáků baterií (bez baterií) na obě strany servomotoru tak, aby plné vodiče směřovaly k sobě a překrývaly se. Držte baterie na místě pomocí odnímatelné pásky. Původně jsem měl pájet horní dva vodiče k sobě, ale později jsem je přestřihl a přidal posuvný přepínač. Doporučuji to stále dělat, protože pájení těchto dvou vodičů dohromady dodává tuhost, která pomáhá se zbytkem procesu. Je snadné později tyto dráty přestřihnout a přidat posuvný přepínač. Když to bylo řečeno, spojte dva horní dráty dohromady.

Použijte desku s plošnými spoji jako vodítko, ohněte spodní vodiče tak, aby směřovaly nahoru, a zarovnejte je s nejvzdálenějšími otvory na 6pólové zásuvce s plošnými spoji. Zastřihněte vodiče nůžkami na dráty tak, aby byly stále dostatečně dlouhé, aby se mohly pevně spojit v zásuvce, když je deska plošných spojů na svém místě v horní části servomotoru. Horní část desky plošných spojů by měla být zarovnána s vrcholy držáků baterie.

Odstraňte pásku, která drží baterie na servu, a na obě strany serva vložte kousek oboustranné pásky. Vraťte servo zpět na místo mezi držáky baterie a znovu jej umístěte tak, aby horní část desky plošných spojů byla v jedné rovině s horní částí držáků baterie, a pevně je přitlačte k sobě.

Krok 9: Dát věci dohromady

Přidejte propojku plného vodiče mezi konektory PB0 a PB1 zásuvkové zásuvky na desce s obvody. Zde jsem měl v úmyslu připojit tlačítko ke spuštění zařízení. Přidáním propojky dosáhnete toho, že se spustí, když je připojeno napájení.

Umístěte desku s obvody na místo na servu.

Omotejte vodiče ze serva kolem základny a připojte je k 3kolíkové zásuvce na desce. Při pohledu na záhlaví bude zemní strana (černý nebo hnědý drát) vpravo. Může trvat nějakou dobu, než se to hezky zabalí, aniž by příliš zbylo. Poté nalepte vodiče na místo. Na ten můj jsem použil nějakou černou gafferovou pásku (látkovou pásku).

Dále přidáte posuvný spínač pro ovládání napájení. Přepínač má tři kolíky. Budete používat pouze dva z nich: středový a jeden z postranních kolíků (nezáleží na tom). Pomocí řezaček odstřihněte nepoužitý boční kolík.

Přidržte posuvný spínač na místě za pájený drátový sloupek spojených držáků baterie. Označte na vodičích bod mezi místem, kde budou později připájeny kolíky posuvného spínače (použil jsem černé pero pro ostré předměty).

Odřízněte drátěné sloupky, které jste předtím pájili dohromady, aby vznikla malá mezera, která přesně odpovídá rozteči mezi dvěma kolíky na posuvném spínači. Pájením posuvného spínače přemostěte mezeru v drátech.

Krok 10: Zoetrope Base (volitelně)

Chtěl jsem mít pro zařízení pěknou 3D tištěnou základnu. Zde je design na TinkerCAD. Je zbytečné vytvářet tuto základnu, aby zařízení fungovalo, ale vypadá to hezky. Tiskový soubor je přiložen níže.

Krok 11: Zoetrope Model

3D model pro rotující část v TinkerCADu najdete zde.

STL z tohoto modelu a soubor TAR obsahující rozřezané vrstvy pro tisk naleznete níže. Nezahrnuji pokyny pro tisk na tiskárně Autodesk Ember, protože existuje několik instrukcí pro používání této tiskárny, jako je tento.

Krok 12: Dokončení dotyků

Tři záložky 3D tisku musí být neprůhledné, jinak nebudou části optického kodéru na desce s plošnými spoji spolehlivě detekovat jejich procházení. Použil jsem černý lak na nehty a fungovalo to skvěle. Původně jsem prostě zkusil černé pero Sharpie, ale nebylo to spolehlivé jako optický přerušovač.

Jakmile budou záložky neprůhledné, měli byste jít. Umístěte zoetrope na hřídel a zapněte napájení!