Kädessä pidettävä Zoetrope-veistos: 12 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Seuraa lisää tekijältä:

Tämä opettavainen on pienikokoinen, kämmenen kokoinen versio John Edmarkin kauniista morfisoituvista kukkiveistoksista. Veistos on sisäisesti valaistu kirkkaalla strobolla animaation aikaansaamiseksi. Pyörivä osa tulostettiin Ember 3D -kirjoittimella ja stroboskooppi luotiin nyt poistuneen Autodesk Circuits -ohjelman avulla.

Osaluettelo:

• 1 x 3D -painettu kukkiveistos

• 1 x LED -vilkkupiirilevy (OSHPARK)

  • 6 x korkean kirkkauden LEDiä (Digikeyn CREE XP-E valkoinen, vihreä tai punainen)
  • 1 x mikro (ATtiny-85, Digikey)
  • 3 x MOSFET (Digikeyn IRF7103PbF Dual MOSFET)
  • 1 x valotransistori (LTR-301, Digikey)
  • 1 x valodiodi (Digikeyn LTE-302)
  • 1 x kukin 330Ω 1206 -vastus (ERJ-8GEYJ331V, Digikey)
  • 1 x 1 kΩ 1206 -vastus (ERJ-8GEYJ102V, Digikey)
  • 1 x 10 kΩ 1206 -vastus (ERJ-8GEYJ103V, Digikey)
  • 6 x 100nF 1206 kondensaattorit (CL31A106KACLNNC, Digikey)
  • 1 x 6-nastainen naarasliitin (PPTC061LFBN-RC, Digikey)
  • 1 x 3-nastainen urosliitin (PREC003SAAN-RC, Digikey)
• 1 x Jatkuvasti pyörivä servomoottori (Parallax #900-00008, Digikey)
• 1 x 1/16 tuuman halkaisija, 12 tuuman poranterä (Bosch BL2731, Amazon)
• 2 x 2 AAA -paristopidikettä (Digikeyn Keystone Electronics 2468)

• 1 x liukukytkin (Jamecon SS-12E17 tai vastaava)

Vaihe 1: Piirilevyn tilaaminen

Alla on ZIP -tiedosto, jossa on kaikki tilaamiseen tarvittava. Käytä tätä tiedostoa piirilevyn valmistamiseen. Siellä on monia piirilevyvalmistajia. Suosittelen OSHPark.com-sivustoa edullisten, korkealaatuisten ja keskisuurten nopeuksien tasapainottamiseksi toimittamaan kaikkialla maailmassa. Olen luonut projektin tilauksen helpottamiseksi.

Vaihe 2: Kokoa piirilevy - pinta -asennettavat osat

Lautani saapuivat 4 hengen ryhmässä, johon oli kiinnitetty pieniä välilehtiä (tilasin 12 levyä). Minulla oli osia koota kaksi niistä samanaikaisesti. Nappasin välilehdet niin, että työskentelin vain kahden kanssa.

Käytin reflow -uunia pintakiinnitysosien juottamiseen, vaikka voit käyttää lämpöpistoolia samaan tarkoitukseen (yksityiskohdat alla). Käytin reflow -uunia ja tämän ohjeen ohjeita osien juottamiseen.

1. Levitä juotospastaa kaikkiin levyn / levyjen päällä oleviin pintakiinnitystyynyihin ruiskulla. Varmista, että saat tahnaa kaikille tyynyille, älä liikaa, jotta et joudu liikaa siltaustyynyihin. Se supistuu takaisin tyynyihin, jos sitä ei käytetä liikaa. Yllä olevassa kuvassa tahna peittää selvästi useita tyynyjä, mutta tämä ei ollut liikaa tahnaa sillan muodostamiseen keittämisen jälkeen.

2. Aseta jokainen komponentti varovasti paikalleen levylle.

   • LEDien osalta kaksi pientä kulmaneliötä ovat poispäin levyn keskireiästä.
   • Kaikilla kolmella MOSFET -sirulla on sama suunta. Katso kuva MOSFET -laitteiden ja ATTiny85: n nastan 1 sijoittelusta.
   • Vastusten sijainti on kuvattu yhdessä yllä olevista kuvista. R1 on 10 kΩ, R2 on 330 Ω, R3 on 1 kΩ. Suuntauksella ei ole väliä.
   • Kaikki kondensaattorit ovat samat ja suunnalla ei ole väliä.
3. Käytä palautusuunia ohjeiden mukaisesti levyn lämmittämiseen ja juottamisen suorittamiseen.

Vaihe 3: Vaihtoehtoinen: virtaa uudelleen lämpöpistoolilla

Jos sinulla ei ole pääsyä uuniin, voit lopettaa juottamisen lämpöpistoolilla, jonka ilmavirta on alhainen. Aseta piirilevy pinnalle, joka hajottaa lämmön (käytin Chipotle -kulhon kantta) ja lämmitä levy varovasti lämpöpistoolilla alhaisella ilmavirralla, kunnes kaikki juotospinta on muuttunut kiiltäväksi hopeaksi. Jos puhallin on liian vahva, se voi aiheuttaa osien ajautumisen pois tyynyistä palautusprosessin aikana.

Huomautus: yllä oleva kuva on piirilevyn ensimmäisestä versiosta (todiste konseptista). Se näyttää hieman erilaiselta, koska siinä oli ylimääräinen reikä eikä se sisältänyt ATtiny85 -mikrokorttia taululle

Vaihe 4: Kokoa piirilevy - reikäosat

Aseta kaksi liitintä (6 -napainen naaras ja 3 -napainen uros) siten, että ne ovat alaspäin piirilevyn alapuolelta. Juottaa ne paikalleen (juote levitetään levyn yläpuolelle).

Kiinnitä optisen kooderin osat pienemmän levyn reiän kummallekin puolelle. Niiden tulisi ulottua levyn yläpuolelta linssin puoli (kohouma) toisiaan kohti. Punainen piste (fototransistori, LTR-301) on sijoitettu kahden suuren reiän väliin. Se, jossa on keltainen piste (fotodiodi, LTE-302), sijaitsee pienemmän reiän toisella puolella. Näiden juote levitetään levyn alapuolelle.

Kun anturin osat on juotettu, leikkaa tapit ja juotos niin, että se on mahdollisimman tasainen levyn pohjan kanssa. Tämä mahdollistaa sen, että lauta istuu mahdollisimman alhaalla servon päällä.

Vaihe 5: Mikro -ohjaimen ohjelmointi

Käytin Arduino UNO -levyä toimimaan ohjaimen ohjelmointilaitteena noudattamalla tätä ohjetta. Siinä näkyy seuraava kartoitus Arduinon nastoista ATtiny -nastoihin ohjelmointia varten:

• 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)

Liitäntäkohdat on merkitty yllä olevaan kuvaan. Käytä liitäntäjohtoa sopivien liitosten tekemiseen.

Aloita ohjelmoijaksi asetetulla Arduino UNO: lla (tai vastaavalla) (katso Ohjeet yllä), avaa alla oleva bloom.ino -projekti Arduino IDE: ssä. sinun on suoritettava seuraavat Arduino IDE: ssä ennen ohjelmointia:

• Työkalut → Ohjelmoija → Arduino Internet -palveluntarjoajana
• Työkalut → Taulu → ATtiny85 (sisäinen 8 MHz: n kello)
• Työkalut → Polta käynnistyslatain

Ohjelmoi sitten normaalisti.

Vaihe 6: Muuta moottoria

Moottoria on muutettava, lähinnä poistamalla tarpeettomat osat, mukaan lukien yläkuori ja suurin osa vaihteistosta.

1. Aloita lisäämällä pala teippiä moottorin toiselta puolelta, pohjan poikki ja toiselta puolelta peittämättä alaruuveja. Tämä pitää pohjan kiinni, kun ruuvit irrotetaan. Käytin kuvissa sinistä maalarinteippiä, jotta se olisi näkyvissä. Lopulta käytin mustaa teippiä, mutta se ei näkynyt kuvissa.
2. Irrota ruuvi, joka pitää moottorin yläosassa olevan muovisen X -kiinnityksen paikallaan, ja poista muovinen X.
3. Irrota 4 ruuvia pohjasta. Säilytä ruuvit. Voit halutessasi käyttää niitä myöhemmin projektissa.
4. Irrota moottorin yläkansi paljastaaksesi vaihteet.
5. Poista kaikki paitsi keskimmäinen alavaihde. Voit hävittää nämä vaihteet. Et tarvitse niitä.

Seuraavaksi poistat osan muovista moottorin kotelosta piirilevyn sovittamiseksi.

1. Poista jäljellä oleva vaihde ja aseta se sivuun. Tarvitset sitä myöhemmin.
2. Ajele suurempaa muovikuoppaa (lähikuvan vasemmalla puolella) sahalla / viilalla. Näin piirilevy mahtuu tämän alueen päälle.
3. Viilaa korotetun osan sivut toisella puolella (lähikuvan oikealla puolella).

Asenna piirilevy servon päälle ja varmista, että se sopii hyvin ja mahdollisimman tasaisesti. Jos se ei sovi hyvin, tee säätöjä tarpeen mukaan. Irrota piirilevy servosta seuraavaa vaihetta varten.

Vaihe 7: Vaihda akseli

Vaihda akseli pidempään. Tämä auttaa zoetrooppia olemaan vapisematta sen pyöriessä.

1. Irrota pihdeillä pieni metalliakseli, joka pitää jäljellä olevan vaihteen paikallaan, ja aseta vaihde sivuun.
2. Leikkaa 41 mm (1 5/8 tuumaa) pois poranterän takapäästä (ei leikkuupuolelta) käyttämällä sahaa tai hyviä leikkureita.
3. Viilaa päät tasaisiksi viilalla tai hiekkapaperilla.
4. Aseta vaihde takaisin paikalleen ja asenna uusi akseli paikalleen. Paina akselia alaspäin, kunnes se asettuu reikään.

Akseli voi tuntua turvalliselta, mutta kokemus on osoittanut minulle, että se voi ajan mittaan löystyä ja olla vaikea pitää paikallaan käsipaineella. Yksi tapa ratkaista tämä on ottaa vasara ja napauttaa uusi akseli varovasti reikään.

Vaihe 8: Akut

Tämä vaihe näyttää joitain yrityksiä ja virheitä, kun luon tätä laitetta alun perin. Ensimmäinen suunnitelmani oli ollut, että levyllä on aina virta, ja luotan siihen, että mikrokontrolleri valvoo painikkeella kaiken muun käynnistämistä. Huomasin, että vaikka servo ei liiku, se ottaa pienen määrän virtaa paristoista, jotta ne päätyvät tyhjiksi, vaikka laitetta ei käytetä. Lisäsin myöhemmin liukukytkimen laitteen käynnistämiseksi, jotta paristot irrotetaan kokonaan, kun sitä ei käytetä.

Aloita asettamalla kaksi akkupidikettä (ilman paristoja) servomoottorin kummallekin puolelle siten, että kiinteät johdot ovat toisiaan vasten ja ovat päällekkäin. Käytä irrotettavaa teippiä pitämään akut paikoillaan. Alunperin olin juottanut kaksi ylempää johtoa yhteen, mutta myöhemmin leikkasin ne liukukytkimen lisäämiseksi. Suosittelen silti tekemään tämän, koska näiden kahden johdon juottaminen yhteen lisää jäykkyyttä, joka auttaa koko prosessissa. Nämä johdot on helppo katkaista myöhemmin liukukytkimen lisäämiseksi. Joten juotetaan kaksi ylempää johtoa yhteen.

Käytä piirilevyä ohjaimena taivuta alemmat johdot siten, että ne ovat ylöspäin ja linjassa piirilevyn 6-napaisen naarasliitännän uloimpien reikien kanssa. Leikkaa johdot lankaleikkureilla niin, että ne ovat vielä tarpeeksi pitkiä, jotta ne voidaan liittää tukevasti naaraspuoliseen liittimeen, kun piirilevy on paikallaan servomoottorin päällä. Piirilevyn yläosan tulee olla samassa tasossa paristopidikkeiden yläosien kanssa.

Poista teippi, joka pitää akut kiinni servossa, ja aseta kaksipuolinen teippi servon kummallekin puolelle. Aseta servo takaisin paikoilleen paristopidikkeiden väliin ja aseta se uudelleen niin, että piirilevyn yläosa on samalla tasolla paristopidikkeiden yläosan kanssa, ja paina lujasti yhteen.

Vaihe 9: Asioiden yhdistäminen

Lisää yksijohtiminen hyppyjohdin piirilevyn naarasliittimen PB0- ja PB1-liittimien väliin. Tässä tarkoituksena oli kytkeä painike laitteen käynnistämiseksi. Jos lisäät hyppyjohdon, se käynnistyy, kun virta kytketään.

Aseta piirilevy paikalleen servon päälle.

Kierrä johdot servosta alustan ympärille ja liitä piirilevyn 3-napaiseen urosliittimeen. Otsikkoa tarkasteltaessa maadoituspuoli (musta tai ruskea lanka) on oikealla. Voi kestää jonkin aikaa saada tämä käärimään kauniisti ilman liiallista löysyyttä. Teippaa sitten johdot paikoilleen. Käytin omaani mustaa teippiä (kangasnauhaa).

Seuraavaksi lisäät diakytkimen virran ohjaamiseksi. Liukukytkimessä on kolme nastaa. Käytät vain kahta näistä: keskimmäistä ja toista sivutappia (ei väliä kumpi). Leikkaa käyttämätön sivutappi leikkureilla.

Pidä diakytkintä paikallaan liitettyjen paristopidikkeiden juotoslangasta. Merkitse johtoihin kohta, johon liukukytkimen tapit juotetaan myöhemmin (käytin mustaa teräväkynää).

Leikkaa johdotetut johdot yhteen siten, että niissä on pieni rako, joka vastaa tarkasti liukukytkimen kahden tapin välistä etäisyyttä. Juotos liukukytkin silittääksesi johtojen raon.

Vaihe 10: Zoetrope Base (valinnainen)

Halusin saada laitteelle mukavan 3D -tulostetun pohjan. Tässä on TinkerCADin suunnittelu. Tätä pohjaa ei tarvitse luoda laitteen toimimiseksi, mutta se näyttää hyvältä. Tulostustiedosto on alla.

Vaihe 11: Zoetrope -malli

TinkerCADin pyörivän osan 3D -malli löytyy täältä.

Tämän mallin STL sekä TAR -tiedosto, joka sisältää viipaloidut kerrokset tulostusta varten, löytyy alla. En sisällytä ohjeita tulostamiseen Autodesk Ember -kirjoittimella, koska tämän tulostimen käyttöä koskevia ohjeita on useita, kuten tämä.

Vaihe 12: Viimeistely

3D -tulosteen kolme välilehteä on muutettava läpinäkymättömiksi, muuten piirilevyn optiset koodausosat eivät pysty luotettavasti havaitsemaan niiden kulkua. Käytin mustaa kynsilakkaa ja se toimi hyvin. Alunperin kokeilin yksinkertaisesti mustaa Sharpie -kynää, mutta se ei ollut luotettava optisena keskeyttäjänä.

Kun välilehdet on muutettu läpinäkymättömiksi, sinun on hyvä mennä. Aseta zoetrope akselille ja kytke virta päälle!