POV Globe 24bit True Color und einfache HW - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Ich wollte schon immer einen dieser POV Globen machen. Aber der Aufwand mit all dem Löten von LEDs, Drähten etc. hat mich abgeschreckt, da ich ein fauler Mensch bin:-) Es muss doch einen einfacheren Weg geben ! In diesem anweisbaren zeige ich Ihnen, wie Sie einen POV-Globus mit weniger elektronischen Teilen als andere Projekte bauen. Der Grund ist die Verwendung der adressierbaren LED-Strips APA 102. Diese Stripes benötigen keine Treiberelektronik und können mit nur 2 Drähten direkt an einen Mikrocontroller angeschlossen werden. Der Zustand der LEDs ist (und muss) SEHR schnell veränderbar. Um ein stabiles Bild zu erhalten, beträgt die SPI-Taktrate etwa 10 Mhz und könnte sogar noch höher sein. Weitere Informationen zu den LEDs finden Sie hier.

Ein weiterer Vorteil ist die Verwendung von normalen bmp-Dateien, die auf einer microSD-Karte gespeichert werden.

Lass uns gehen !

Schritt 1: Stückliste

Hier ist eine Liste der wichtigsten Teile, die Sie benötigen. Für den LED-Ring verwende ich meinen 3D-Drucker, Sie können auch eine Scheibe eines PVC-Rohrs (Durchmesser 150-180mm) verwenden. Die Lagerböcke sind ebenfalls bedruckt, können aber beispielsweise aus einem Holzstück bestehen. Für den Grundrahmen verwende ich einige alte Metallprofile, gerne auch andere Metallprofile, Holz, Kunststoff oder was auch immer. Achten Sie darauf, dass der Rahmen verwindungssteif und etwas schwer ist.

Für die Antriebswelle:

• Gewindestange M8, Länge 250mm
• M8 Muttern
• Messinghülse 10mm, Länge 100mm
• 2 Stk. Kunststoffscheibe 8mm (siehe auch STL-Dateien)
• Flexible Wellenkupplung 5 mm bis 8 mm (diejenigen, die für Nema 17 verwenden)

zur Stromversorgung des LED-Rings über die Welle:

• 2 Stk. Kugellager 6300 (10x35x11) Vollmetall
• Lagerkonsolen, siehe STL-Dateien oder aus Holz mit einer 35mm-Ganzsäge herstellen
• 4 Stück. Schraube M4x40 mit Mutter
• 2 Stk. Kabelschuhe 8mm
• Bürstenloser Motor mit 5mm Welle
• 4 Stück. M3-Schrauben zur Befestigung des Motors
• Regler für bürstenlosen Motor, evtl. mit Lüfter

Alternativ können Sie eine Kombination aus einem Bürstenmotor/Regler mit ausreichendem Drehmoment verwenden.

Der oben beschriebene Motor hat genug Drehmoment, erreicht aber nie seinen maximalen Strom von 50 Ampere. Meine Versorgung misst weniger als 4 Ampere. Ein 50 Ampere ESC ist also nicht zu gebrauchen. Ich habe einen Kühlkörper mit Lüfter auf meinen 18 Ampere ESC gesetzt und es funktioniert gut.

Für genaues "Schießen" verwende ich den ESC

Arduino Pro Mini

mit zwei Knöpfen

eine andere Möglichkeit ist a

Servotester

Energieversorgung:

Wir brauchen 12V für den Motor und 5V für den LED-Ring.

Ich bevorzuge die Verwendung von alten PC-Versorgungsmaterialien wie in diesem anweisbaren gezeigt

oder:

Es gibt viele 12V/5A-Versorgungsmaterialien aus China

Wenn Sie einen davon verwenden, vergessen Sie nicht einen DC-DC-Abwärtswandler für die 5V

LED-Ring:

• 64Stk. APA 102 LED (2 Streifen a 32Stk.)
• Elektrolytkondensator 1000µF 10V
• TLE 4905L Hallsensor + Magnet
• Pullup-Widerstand 10k, 1k
• Ring: Verwenden Sie die STL-Datei oder ein Stück PVC-Rohr
• Kabelbinder 100mm
• GUTER Kleber, damit die Streifen bei 2400rpm nicht wegfliegen:-)

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!

Es sind mehrere Boards auf der Parallax-Site verfügbar, oder schau hier, du brauchst auch einen microSD-Breakout

Eine andere (meine) Wahl ist das P8XBlade2 von cluso, der microSD-Reader ist bereits an Bord!

Für die Programmierung des Arduino und des Propellers benötigen Sie auch eine USB-zu-TTL-Adapterplatine wie diese

Schritt 2: Gehäuse

Hier sehen Sie das Gehäuse. Machen Sie es aus jedem Material, das robust genug ist. Am Ende braucht man eine Art kubischen Käfig mit ca. 100mm Kantenlänge wo man den Motor und den Ring/Lager montieren kann. Der Würfel ist mit Distanzbolzen auf einer Massivholzplatte montiert. In die Platte wurde ein Loch für den Motor gebohrt.

Schritt 3: Die Antriebswelle

Ich wähle eine Gewindestange mit einer Länge von 250mm. Die Länge der Messinghülsen beträgt je nach Käfiggröße und Wellenkupplung ca. 30 und 50 mm. Die obere (und längere) Hülse muss vom Stab isoliert werden, da sie den Pluspol für die Ringversorgung bildet. Dies geschieht durch Isolierband und Kunststoffscheiben. Die Hülse passt erst mit dem Klebeband auf die Stange, wenn Sie den Innendurchmesser durch Bohren/Fräsen von 8,0 mm auf 8,5 - 9,0 mm erhöhen. Die andere Hülse einschließlich der Stange bildet den Minuspol.

Schritt 4: Bürstenlose Versorgung

Jetzt ist es Zeit für die Lager. Ich wähle wegen der besseren Leitfähigkeit größere als die Standardlager. Setzen Sie das Lager in die Halterung ein und legen Sie die Platte darauf. Das kleine Loch an der Seite ist für das Kabel. Welle und Unterlegscheibe zwischen den Lagern/Hülsen nicht vergessen.

Ich habe die Halter 3D-gedruckt, schau dir die stl/zip-Datei an.

Schritt 5: Motorsteuerung

Sehen Sie sich den Schaltplan an, wie die Motorelektronik angeschlossen werden muss.

Wenn Sie noch nie ein Arduino programmiert haben, schauen Sie sich instructables an:-) Die beiden Tasten sind für die Motorgeschwindigkeit. Beim Einschalten der Stromversorgung erhält der ESC einen Wert von 500µS. Drücken Sie eine der Tasten, um den Motor einzuschalten. Die Skizze nahm den Wert "StartPos = 625" an. Später, wenn Sie die richtige Geschwindigkeit gefunden haben, muss dieser Wert geändert werden. Mit der linken oder rechten Taste verringern/erhöhen Sie die Geschwindigkeit, drücken Sie beide Tasten gleichzeitig für 2 Sek. und der Motor stoppt.

Stellen Sie sicher, dass sich der Motor / die Kugel gegen den Uhrzeigersinn dreht, wie die echte Erde:-)

Schritt 6: Ein LED-Ring, um sie alle zu beherrschen:-)

Hier kommt der Kern! Gedruckt mit meinem 3D-Drucker, aber wie oben erwähnt, gibt es auch andere Optionen. Um Gewicht zu sparen habe ich viele Löcher im Rahmen platziert. Schneiden Sie nun zwei Streifen mit je 32 LEDs ab. Zählen Sie besser mehrmals ab, bevor Sie die Schere verwenden:-)

Das Platzieren der Streifen ist etwas schwierig. Sie haben zwei Streifen/Spalten, die ungerade und gerade Linien erzeugen. Die ungeraden Linien befinden sich auf einer Seite des Rings, die geraden Linien auf der gegenüberliegenden Seite. LED Nummer 16 an jedem Streifen (bzw. Zeilennummer 32 und 33) markieren und wie auf den Bildern gezeigt am Rahmen befestigen. Eine LED passt genau zwischen zwei gegenüberliegende LEDs. Sie müssen also den zweiten Streifen mit einem Versatz zwei platzieren !!!

Danach können Sie die PCB / PCBs befestigen, ich habe kleine Schlitze in den Verstrebungen gemacht, damit die PCBs leicht befestigt werden können.

Bevor Sie den Ring auf die Welle montieren, müssen Sie ihn auswuchten. Verwenden Sie einen dünnen Stab zum Auswuchten und Schrauben oder Muttern als Gegengewicht.

Schritt 7: Schaltplan

In diesem Schaltplan sehen Sie, wie die MCU-Platine mit den anderen Teilen am / im Ring verkabelt ist. Ich füge auch ein Foto des Hallsensors und des Magneten bei. Der Schaltplan verwendet ein älteres und größeres Fritzing-MCU-Board, da ich keine Fritzing-Vorlagen von neueren / aktuellen Propeller-Boards finde. Fühlen Sie sich frei, Ihre Fragen zu dem Board zu stellen, das Sie auswählen/erhalten werden.

Schritt 8: Programmierung / Flashen des Parallax-Propeller-Mikrocontrollers

Dies ist die Binärdatei, die leicht auf das Prop-Board übertragen werden kann. Hier ist ein Link zu einem meiner vorherigen Instructables, die auch den Propeller-Mikrocontroller verwenden und Ihnen eine Anleitung zeigen.

Schritt 9: In Betrieb nehmen

Ok, zuerst kopieren wir nur das Testbild auf die SD-Karte.

• Wird der Ring manuell gedreht, müssen die LEDs jedes Mal flackern, wenn der Hallsensor den Magneten passiert.
• Starten Sie nun den Motor und erhöhen Sie die Drehzahl, bis die LEDs ausgerichtet sind (siehe die 2 Bilder)
• die Spannung muss konstant sein und der Ring muss sich leicht drehen, um ein stabiles/ausgerichtetes Bild zu erhalten
• Verbinden Sie das Arduino-Terminal mit der Motorsteuerung
• Beachten Sie den angezeigten Wert
• Stoppen Sie die Maschine
• Ersetzen Sie den Wert in die Variable "startPos" in der POV_MotorControl-Skizze
• Arduino wieder flashen

Wenn Sie den Motor das nächste Mal starten, erhalten Sie die richtige Geschwindigkeit.

Der nächste Schritt ist mit der neuen Software nicht mehr nötig, ab einer Geschwindigkeit von 38 bis 44 U/s werden die ungeraden und geraden Linien korrekt "gelockt".

(Verwenden Sie bei Bedarf die Auf-/Ab-Tasten zur Feineinstellung.)

Jetzt können Sie die Karte mit Ihren anderen Bildern "befüllen".

Spaß haben !!!!!!

Schritt 10: So erstellen Sie Ihre eigenen BMPs

Sie möchten eigene Bilder verwenden? Kein Problem, ich zeige dir:

1. Ändern Sie die Größe Ihres Bildes auf eine Auflösung von 120 x 64 Pixel
2. um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn drehen
3. Spiegel vertikal

4. eventuell die Helligkeit reduzieren (die LEDs sind sehr hell),

   die beste Helligkeitskorrektur für Bilder ist die Gammakorrektur mit einem Faktor von 0,45

5. als BMP mit 24bit Farbe und ohne RLE speichern

Nach dem Speichern muss die Dateigröße 23094 Byte betragen!

Jede andere Größe funktioniert nicht.

Wenn Sie möchten, speichern Sie mehrere Bilder auf der SD-Karte. Sie werden jeweils nach einer Umdrehung einzeln angezeigt.

Jetzt liegt es an dir, einen besseren Todesstern als meinen zu erschaffen!

Schritt 11: Zusätzliche Infos

Einige Dinge sind mir aufgefallen:

Wenn Sie eines der winzigen CpuBlades von cluso verwenden, vergessen Sie nicht, den 3-poligen Jumper mit der Bezeichnung QE zum Programmieren zu löten

• meine Lager haben einen Spannungsabfall von ca. 0,5 V, also muss ich die Spannung vom DC-DC-Wandler auf 6 Volt erhöhen.
• (13. Januar 2017), die ring.stl in Schritt 6 hinzugefügt
• (17. Januar 2017), die beste Helligkeitskorrektur für Bilder ist die Verwendung einer Gammakorrektur mit einem Faktor von 0,45
• (17. Januar 2017), Update POV Globe0_2.binary
• (18. Januar 2017), Quellcode in Schritt 8 hochladen
• (27. Januar 2017), neuen Quellcode hochladen, Version von 0_2 bis I_0_1. Habe große Fortschritte bei der Synchronisation zwischen ungeraden und geraden Linien gemacht. Es ist nicht mehr notwendig, die richtige Geschwindigkeit zu finden, einfach den Ring auf eine Geschwindigkeit von 38-44 Schuss pro Sekunde bringen und die Linien ausrichten!
• (03. März 2017), modifizierter Lagerhalter
• (09. März 2017), laden Sie eine Test-Binärdatei hoch, um alle LEDs einzuschalten
• (28. Februar 2018), sagte das Mitglied, dass der gewählte Motor nicht genug Drehmoment hat, vielleicht wird ein größerer benötigt

Erster Preis beim Make it Glow Contest 2016

Zweiter Preis beim Arduino Contest 2016

Vierter Preis im Design Now: 3D Design Contest 2016