PropHelix - 3D-POV-Anzeige - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Menschen waren schon immer von holographischen Darstellungen fasziniert. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten.

In meinem Projekt verwende ich eine sich drehende Helix von LED-Streifen. Es gibt insgesamt 144 LEDs, die 17280 Voxel mit 16 Farben darstellen können. Die Voxel sind kreisförmig in 12 Ebenen angeordnet. Die LEDs werden von nur einem Mikrocontroller gesteuert. Da ich die APA102 LEDs verwendet habe, benötige ich keine zusätzlichen Treiber oder Transistoren. So ist das elektronische Teil einfacher zu bauen. Ein weiterer Vorteil ist die kabellose Stromversorgung. Sie benötigen keine Bürsten und es entsteht kein Reibungsverlust.

Schritt 1: Stückliste

Siehe nächster Schritt für 3D-gedruckte Teile

Für die Antriebswelle:

• 4 Stück. Schraube M4x40 mit 8 Muttern und Unterlegscheiben4St.
• Schraube M3x15 zur Befestigung des Motors an der Platte
• Metall-/Aluplatte 1-2mm, 60x80mm oder anderes Material zur Befestigung des Motors
• 3Stk. Schraube M3x15 zur Befestigung des Stellantriebs am Motor

• Bürstenloser Motor mit drei M3-Bohrungen für Aktuatoren (Welle optional/nicht erforderlich), hier eine Version mit mehr Drehmoment.

• ESC 10A oder mehr, siehe Motorspezifikationen

Für den ESC:

Arduino Pro Mini

Encoder mit Taste (zur Regulierung der Geschwindigkeit)

Für den Rotor

• Schraube M5x80 mit zwei Muttern und mehreren Unterlegscheiben
• 1m 144 APA 102 LED (24 Streifen a 6Stk.)
• Elektrolytkondensator 1000µF 10V
• TLE 4905L Hallsensor + Magnet
• Pullup-Widerstand 10k, 1k
• 12V Wireless Charger Modul 5V Netzteil + Kühlkörper (20x20x20mm), siehe Bilder
• 3 Stk. Streifenmatrix-Leiterplatte, 160x100 mm
• Steckbrett, 50x100 mm für den Mikrocontroller
• Guter Kleber, damit die Streifen nicht wegfliegen
• Schrumpfschlauch
• Netzteil 12V 2-3A DC

Der Parallax-Propeller-Mikrocontroller:

Haben Sie keine Angst vor diesem Mikrocontroller, es ist ein leistungsstarker 8-Core-Mikrocontroller mit 80 MHz und genauso einfach zu programmieren / zu flashen wie ein Arduino! Auf der Parallax-Site stehen mehrere Boards zur Verfügung.

Eine andere (meine) Wahl ist der CpuBlade/P8XBlade2 von cluso, microSD-Reader ist an Bord und die Binärdatei ist ohne Programmierung bootbar!

Für die Programmierung des Propellers und auch einiger Arduinos benötigen Sie eine USB-zu-TTL-Adapterplatine.

Werkzeuge, die ich verwendet habe:

• Messer
• Lötstation und Löten
• Tischbohrer 4+5 mm Bohrer
• Scheren und Raspeln/Feile für die Steckbretter
• Schraubenschlüssel 7+8+10 mm
• Inbusschlüssel 2, 5mm
• Hammer + Körner zum Anzeichnen der Löcher für den Motor an der Metallplatte
• Schraubstock zum Biegen der Metallplatte in U-Form
• 3D-Drucker + PLA-Filament
• Heißschmelzpistole
• mehrere Zangen, Seitenschneider

Schritt 2: 3D-gedruckte Teile

Hier sehen Sie die Teile, die ich aus PLA gedruckt habe. Vom Abstandshalter werden 12 Stück benötigt.(dritter Teil). Dieser Teil schafft den rechten Winkel zwischen den LED-Platinen.

Schritt 3: Drahtlose Stromversorgung und Motorhalterung

In diesem Schritt zeige ich Ihnen die drahtlose Stromversorgung. Diese Spulen werden normalerweise zum Laden von Mobiltelefonen verwendet. Eingangsspannung ist 12V, Ausgang 5V. Dies ist ideal für unsere Helix. Die max. Strom ist ungefähr 2A. 10 Watt reichen für die LEDs. Ich nutze nicht die maximale Helligkeit der LEDs und schalte nicht alle LEDs gleichzeitig ein.

Eine WICHTIGE Sache, verwenden Sie einen Kühlkörper für die Primärspulenplatine, da sie sehr heiß wird! Ich verwende auch einen kleinen Lüfter zum Kühlen des Kühlkörpers.

Wie Sie sehen, verwende ich zur Montage des Motors eine vorgefertigte Metallplatte, aber Sie können auch eine (Alu-)Platte biegen. Verwenden Sie ca. 60x60mm für die Oberseite und 10x60mm für die Seitenwände. Zusätzlich habe ich die Platte auf einem schweren Holzklotz befestigt.

Schritt 4: Der Motor / die Steuerung

Hier ist das Schema, wie der Motor gesteuert wird. Ich verwende ein Arduino mit einem Encoder für Geschwindigkeit und einer Start / Stop-Taste. Die Arduino-Skizze ist auch beigefügt. Um das Arduino zu programmieren, schauen Sie sich die verschiedenen instructables hier auf instructables an:-)

Der bürstenlose Motor ist ein kleiner 50-g-Typ, der übrig bleibt. Ich empfehle einen etwas größeren Motor.

Schritt 5: Die Helix

besteht aus 12 Stripboards/Veroboard, in der Mitte wird ein 5mm Loch gebohrt. Achten Sie darauf, dass sich auf der Rückseite mindestens 4 Kupferstreifen befinden. Die äußeren Kupferstreifen dienen zur Stromversorgung der LED-Streifen. Die inneren Kupferstreifen sind für DATA und CLOCK und für beide Seiten getrennt. Eine Seite des Boards ist die gerade und die andere Seite ist die ungerade Seite für die Pixel. Insgesamt gibt es 4 Gruppen a 36 LEDs. Diese 36 LEDs sind in den ersten 6 Ebenen in 6 LEDs unterteilt. Es gibt also eine gerade/ungerade und eine obere/untere Gruppe.

Schritt 6: Helix-Schema

Der Schaltplan verwendet ein älteres und größeres Fritzing-MCU-Board, da ich keine Fritzing-Vorlagen von neueren / aktuellen Propeller-Boards finde.

Für die LED-Steuerung verwende ich den Propeller Microcontroller von Parallax. Zwei Pins der Mikrosteuerung 6x6=36 LEDs. Es sind also 4 LED-Gruppen (schematisch), von oben:

1. gerade/unten
2. ungerade/unten
3. ungerade/top
4. gerade/top

Software ist beigefügt, werfen Sie einen Blick auf meine vorherige Anleitung (Schritt 4) zum Programmieren des Propeller-Mikrocontrollers.

Schritt 7: Wie sind die Voxel angeordnet?

In diesem Blatt sehen Sie, wie die Voxel angeordnet sind.

Pro Umdrehung werden 120 Frames produziert. Jeder Frame besteht aus 12x12=144 Voxeln, was uns insgesamt 120x144=17280 Voxel ergibt. Jedes Voxel bekommt 4bit für Farbe, also brauchen wir 8640 Bytes RAM.

Schritt 8: Zusätzliche Infos

Achten Sie darauf, dass sich die Helix gegen den Uhrzeigersinn dreht!

Es ist sehr wichtig, die Wendel vor dem Drehen mit Gegengewichten auszugleichen. Verwenden Sie eine Schutzbrille und viel Kleber für die Teile, die "wegfliegen" könnten.

Der Abstand zwischen den "Prop-Kanten" beträgt 21mm (wenn das Board 160mm hat), Winkel: 15 Grad

Aktualisierung:

• (2. Mai 2017), einige Fotos mit Beschreibungen bearbeiten
• (3. Mai 2017), Schritt hinzufügen: Wie sind die Voxel angeordnet

Zweiter Platz beim Microcontroller Contest 2017