Jedan POV zaslon koji će im vladati!: 10 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Motivacija

Jako volim POV (postojanost vida) zaslone! Ne samo da ih je zanimljivo pogledati, već su i veliki izazov u njihovom razvoju. To je doista interdisciplinarni zadatak. Potrebno vam je mnogo vještina: mehanička, elektronička, programiranje i tako dalje!

Uvijek sam želio izgraditi vlastiti i učiniti ga što većim i što sposobnijim. Uspio sam prije godinu dana! Bilo je puno posla i vrlo složeno za napraviti. Volim ovakve izazove. Pa bilo je zabavno;-)

Sada također želim da sami izgradite jedan. Ovo možete uzeti kao vodič za razvoj vlastitog ili samo slijedite upute da biste dobili kopiju mog POV zaslona. Pokušat ću ukazati na sve izazove koje sam morao savladati da bih postao svoj.

Ponovio sam svoj dizajn kako bih ga što lakše obnavljao. Nema komponenti SMT -a i početnici bi trebali sve lemiti. Nemojte me krivo shvatiti, ipak je veliki izazov sve spojiti. Ali to bi trebalo biti izvedivo!

UPOZORENJE: Ovaj projekt sadrži LED diode koje se ažuriraju velikom brzinom i potencijalno izazivaju napade kod osoba s fotoosjetljivom epilepsijom

Kako radi?

Ovdje možete pročitati kako općenito radi POV zaslon.

Prvo nam je potreban izvor koji struji video signal. U originalnom dizajnu to sam učinio putem WIFI -ja. Napisao sam program za snimanje zaslona računala i slanje ovih podataka na ESP8266 putem WIFI -ja. Problem ovog pristupa je što je ESP8266 bio prespor, a širina pojasa WIFI -a bila je dovoljna za 16 FPS. Zato sada koristimo ESP32. Mislio sam da su svi problemi riješeni, ali pokazalo se da ESP32 također ne nudi veću propusnost preko WIFI -ja od ESP8266. ESP32 ipak ima dovoljno računalne snage za dekodiranje videotoka. Tako sam na kraju poslao JPEG slike preko WIFI -ja na ESP32. Stoga ESP32 ugošćuje web stranicu. Na ovoj web stranici možete odabrati slike ili videozapise, a web stranica će zatim strujati JPEG datoteke na ESP32. JPEG dekodiranje zahtijeva puno memorije pa i tu imamo problem. Ali trenutno radi. Možda ću kasnije smisliti bolje rješenje.

Zatim moramo sami kontrolirati LED diode. Da bi ovo funkcioniralo, moramo znati točan položaj LED dioda u svakom trenutku. Stoga sam dodao senzor Hall efekta. Svakom rotacijom prolazi magnet i tako omogućuje otkrivanje. Zatim mjerimo vrijeme rotacije. Pretpostavljamo da će sljedeća rotacija trajati isto vrijeme. Stoga možemo izračunati svoj položaj. Ovaj proces se ponavlja iznova i iznova. Za upravljanje LED diodama koristimo FPGA. Mogli bismo koristiti i mikroprocesor, ali on će vjerojatno biti prespor. Većina vanjskih LED dioda mora se osvježavati oko 10.000 puta u sekundi. FPGA je lako dorasla zadatku i to će učiniti s manje podrhtavanja.

Ako LED diode treba ažurirati tako često, potrebne su nam i brze LED diode. U svom izvornom dizajnu koristio sam APA102 LED diode. Imaju frekvenciju osvježavanja oko 20KHz. Pokušao sam nabaviti LED trake s ovim LED diodama, ali prodavač na mreži poslao mi je SK9822 i rekao mi je da su iste (dogodilo se dva puta …) Zato ćemo koristiti SK9822. Imaju samo brzinu osvježavanja od 4,7 kHz, ali nadamo se da će to biti dovoljno. Oni također imaju malo drugačiji protokol. Samo budi svjestan. Dakle, ESP32 gura okvire slike na FPGA. FPGA tada kontrolira LED diode.

Sada se LED diode samo trebaju okretati. Stoga koristimo istosmjerni motor. Ovim motorom upravlja se putem PWM signala iz ESP8266. ESP8266 je također povezan putem WIFI -ja na ESP32. Stoga nam je potreban samo jedan senzor za mjerenje brzine vrtnje. U izvornom dizajnu koristio sam dvije.

Više informacija o sustavu možete pronaći u mom videu o originalnom dizajnu.

Alati

Koristio sam sljedeće alate:

• 3D pisač
• Lemljeno željezo
• Vruće ljepilo
• super ljepilo
• Mikro USB kabel
• Škare
• Bušilica + bušilica za drvo 3 4 8 i 12 mm
• Odvijač
• Ravna kliješta
• Bočni rezač
• Skidač žice
• Potrošni materijal za boje
• Brusni papir

Narudžba

Otvorila sam trgovinu TINDIE. Tako da možeš kupiti komplet ako želiš i pomoći mi da napravim još ovakvih projekata;-)

BZR

Kao i uvijek sve što vidite ovdje objavljeno je kao otvoreni izvor.

nadopune

Postoji nekoliko stvari koje želim poboljšati u budućnosti:

• Veća razlučivost boja od 12 bita do 24 bita => stoga nam treba FPGA s više RAM -a =>

  Cmod A7, kompatibilni su s pin-ovima:-)

• ESP32 s PSRAM -om kako biste izbjegli probleme s memorijom
• Riješite problem s četkom …

Pribor

Dijelovi po mjeri

Morate ih naručiti ili naručiti komplet od mene!

1 * Glavna PCB (gerber datoteke se nalaze u mapi gerber main.zip)

1 * PCB upravljačkog programa motora (gerber datoteke nalaze se u mapi gerber motor.zip)

4 * Uglovi 3D 1 ispis (stl datoteka nalazi se u mapi 3D corner.stl)

1 * Glavni držač za PCB 3D 3 Ispis (stl datoteke nalaze se u mapi 3D držač1.stl, držač2.stl, držač3.stl)

1 * Držač četke 3D 2 Ispis (stl datoteke nalaze se u mapi 3D brush1.stl i brush2.stl)

Standardni dijelovi

Budite oprezni, neke od veza uključuju 10 ili čak 100 komada pakiranja.

1m * SK9822 LED traka sa 144 LED/m

1 * Cmod S6 FPGA

1 * Geekcreit 30 Pin ESP32 razvoj

1 * Geekcreit D1 mini V2.2.0 ESP8266

4 * 74HCT04

5 * DC-DC 5V 4A

1 * DC motor 775

44 * 100nf 50V

9 * 220uf 16V

10 * Neodimijski magnet 10 mm x 2 mm

1 * Hall -ov senzor

2 * Karbonske brusilice Dremel 4000

2 * Motorne četke od ugljika

2 * Ležajevi 6803ZZ

2 * Nosač motora 775

2 * DC utičnica 5,5 x 2,1 mm

1 * Napajanje

1 * Gumb 8 mm

2 * XT30PB utikač muško i žensko PCB

2 * XT30 utični muški i ženski kabel

2 * 130Ohm 1/4W otpornik

2 * MOSFET IRF3708PBF

2 * 1N5400

1 * Jednoredni pin zaglavlje

1 * Žensko zaglavlje

1 * Kabel 30AWG

1 * Kabel 22AWG

Željezarija

1 * MDF 500 mm x 500 mm x 10 mm

1 * MDF 100 mm x 500 mm x 10 mm

4 * MDF 200 mm x 510 mm x 10 mm

1 * akrilno staklo 500 mm x 500 mm x 2 mm

12 * Metalni kut 40 mm x 40 mm x 40 mm

40 * Drveni vijak 3 mm x 10 mm

6 * M3 odstojnik 12 mm

M3 i M4 vijci

3m * Kabel 2,5 mm2 pojedinačna žica/ krut

Crna boja za drvo od MDF -a

Vrijeme izrade: ~ 10 sati

Cijena izgradnje: ~ 300 €

Korak 1: Preuzmite datoteke

Za početak prvo moramo preuzeti sve što je potrebno za ovaj projekt.

Ovdje idite na stranicu izdanja spremišta.

Zatim preuzmite Release.zip iz posljednjeg izdanja i raspakirajte ga na računalo.

Svaki put kad pozovem datoteku u ovoj uputi, pronaći ćete je tamo;-)

Korak 2: Programirajte firmver

Korak 2.1: Programirajte FPGA

Za programiranje FPGA -e moramo instalirati softver iz xilinxa:

Za Windows 10 morate instalirati: ISE Design Suite za Windows 10 (~ 7 GB)

Za Windows 7 ili XP možete instalirati: Lab Tools (~ 1 GB)

Nakon instaliranja Otvorite ISE iMPACT i kliknite "Ne" ako se to od vas zatraži, a zatim i "Odustani" za novi obrazac projekta. Spojite FPGA ploču Cmod S6 i pričekajte da se instaliraju upravljački programi. Dvaput kliknite na skeniranje granica. Zatim desnom tipkom miša kliknite novi prozor i odaberite "Pokreni lanac". Ponovno kliknite "Ne" i zatvorite novi obrazac. Sada biste trebali vidjeti simbol "SPI/BPI", dvaput kliknite na njega. Odaberite datoteku "SPIFlash.mcs". U novom obrascu odaberite "SPI PROM" i "S25FL128S", a širina podataka "4". Pritisnite "OK". Zatim ponovno jednim pritiskom na simbol "FLASH". Sada bi trebao biti zelen. Zatim pritisnite "Program". Kliknite "U redu" na novom obrascu i pričekajte. To može potrajati nekoliko minuta.

Bravo, FPGA je spremna;-) Možete je ponovo isključiti!

Korak 2.2: Program ESP32

Instalirajte jezgru esp32 na Arduino ID, možete slijediti ovaj vodič. V1.0.2 se preporučuje.

Potrebne biblioteke:

• AutoPID by Ryan Downing V1.0.3 (može se instalirati preko upravitelja knjižnice)
• ArduinoWebsockets od Gila Maimona, izmijenio sam (preuzmite zip datoteku i instalirajte je)

Otvorite datoteku povdisplay.ino u mapi povdisplay.

Odaberite ispod ploče s alatima: "DOIT ESP32 DEVKIT V1". Ostale postavke ostavite kakve jesu.

Spojite esp32 ploču putem USB -a i preuzmite program.

Korak 2.3: Program ESP8266

Instalirajte jezgru ESP8266 na Arduino ID, možete slijediti ovaj vodič.

Knjižnice nisu potrebne!

Otvorite datoteku motordrive.ino u mapi motordrive.

Na Alatnoj ploči odaberite: "Generički modul ESP8266". Ostale postavke ostavite kakve jesu.

Spojite ploču esp8266 preko USB -a i preuzmite program.

Korak 3: Lemljenje PCB -a

KORAK 3.1 PCB upravljačkog programa lemilice

Lemljene su sljedeće komponente:

• WEMOS1 (Geekcreit D1 mini V2.2.0 ESP8266)

  • Lemite zaglavlja iglica na WEMOS ploču
  • Lemite ženske zaglavlje na PCB

• DCDC (DC-DC 5V 4A)

  • Upotrijebite 4 igle iz zaglavlja igle i lemite DC-DC pretvarač izravno na ploču
  • Pazite na orijentaciju, trebala bi odgovarati svilenom platnu
• CN1 (DC utičnica 5,5 x 2,1 mm)

• 1N5400

  Pazite na orijentaciju, bijela linija na diodi mora biti na istoj strani kao i crta na sitotisku

• 220u (220uf 16V)

  Pazite na orijentaciju, bijela linija mora biti na suprotnoj strani od plusa na svilenom platnu

• R1 i R1 (130Ohm 1/4 W otpornik)

• Q1 i Q2 (MOSFET IRF3708PBF)

  Pazite na orijentaciju, metalna leđa moraju biti sa strane s debelom linijom na svilenom platnu

• MOTOR (ženski PCB utikač XT30PB)

  Pazite na orijentaciju, okrugli kraj mora biti sa strane označene na svilenom platnu

• LED i TASTER (utikač XT30PB, muško PCB)

  Pazite na orijentaciju, okrugli kraj mora biti sa strane označene na svilenom platnu

KORAK 3.2 Glavna lemljena ploča za lemljenje

Lemljene su sljedeće komponente:

• CMODS6 (Cmod S6 FPGA)

  Trebali bi biti uključeni pin zaglavlja. Lemite ih na PCB

• ESP (Geekcreit 30 -pinski ESP32 razvoj)

  Upotrijebite ženska zaglavlja i lemite ih na tiskanu ploču

• DCDC1 - DCDC4 (DC -DC 5V 4A)

  • Upotrijebite 4 igle iz zaglavlja pinova i lemite DC-DC pretvarač izravno na ploču
  • Pazite na orijentaciju, trebala bi odgovarati svilenom platnu
• POWER_TEST (DC utičnica 5,5 x 2,1 mm)

• D1 (1N5400)

  Pazite na orijentaciju, bijela linija na diodi mora biti na istoj strani kao i linija na svilenom ekranu

• POWER (XT30PB utikač, ženska PCB)

  Pazite na orijentaciju, okrugli kraj mora biti sa strane označene na svilenom platnu

• C1, C3, C4, C6, C7, C9, C10, C11 (220uf 16V)

  Pazite na orijentaciju, bijela linija na kondenzatoru mora biti na suprotnoj strani od plusa na svilenom ekranu

• C2, C5, C8, C12 (100nf 50V)

• IC1 - IC4 (74HCT04)

  Budite oprezni pri poravnavanju izreza IC -a s oznakama na svilenom platnu

KORAK 3.3 Vruće ljepilo

Glavni PCB će se rotirati vrlo brzo. Stoga moramo zalijepiti kondenzatore (C1, C3, C4, C6, C7, C9, C10, C11) na PCB kako bismo izbjegli problem. Za to upotrijebite vruće ljepilo.

Korak 4: Pripremite trake

KORAK 4.1 Izrežite traku na komade

Uklonite zaštitu od vode škarama.

Trebaju nam četiri KRILA i svako krilo sadrži četiri skupine. Jedno KRILO je posebno, ima jednu LED diodu više od ostalih.

KRILO 1:

• G1: 5 LED dioda (većina vanjska skupina)
• G2: 6 LED dioda
• G3: 8 LED dioda
• G4: 14 LED dioda

KRILO2 - KRILO4:

• G1: 5 LED dioda (većina vanjska skupina)
• G2: 6 LED dioda
• G3: 8 LED dioda
• G4: 13 LED dioda

Stoga nam treba 129 LED dioda, a naša traka ima 144 pa imamo određenu toleranciju na pogrešan rez;-) U najgorem slučaju možete lemiti rez.

Izrežite što je moguće središte između LED dioda.

KORAK 4.2 Lemljenje kabela na LED traku

Na svaki od segmenata LED traka lemite dvije žice 30AWG na satu i podatkovnom pinu. Ovo su dvije igle u sredini. Pazite da ih zalemite na ulaz LED trake. Obično strelice pokazuju smjer protoka podataka. Kabeli bi trebali biti dugi oko pola metra

Odrežite sve s druge strane traketa i izbjegnite kratki spoj između podataka i igle različitih skupina kada sastavljamo WING -ove.

KORAK 4.3 Kondenzatori za lemljenje

Na svakoj grupi lemite dva kondenzatora (100nf 50V) na stražnjoj strani segmenata LED trake na svakom kraju. Za G4 također lemite jedan u sredini. Kablovi bi trebali ići ispod kondenzatora kako bi ostavili malo prostora, ali ne previše.

KORAK 4.4 Sastavite KRILA

Za svako KRILO vodite žice od G1 do G2, a zatim te žice kroz G3 i isto s G4.

KORAK 4.4 Spajati grupe zajedno

Sada nam je potreban bakreni kabel (kabel 2,5 mm2 jednostruki/kruti). Izrežite ga na osam komada duljine oko 30 cm. Skinite izolaciju sa svih žica. Poravnajte kablove što je više moguće. Možete pričvrstiti jedan kraj u stezaljku, a drugi držati ravnim kliještima, a zatim udariti u kliješta čekićem.

Pričvrstite kabel s jedne strane kako biste lakše radili. Zatim mu lemite prvu grupu. Poravnajte segment LED trake s kabelom i lemite ga s jedne strane na dva kondenzatora. Kabel bi trebao ležati ravno na LED traci. Nastavite sa sljedećom grupom. Pazite da razmak između dviju LED skupina također bude 7 mm. Na kraju bi sve LED diode trebale imati isti razmak između njih. Nastavite s ostale dvije grupe. Na zadnjoj grupi lemite sva tri kondenzatora na žicu.

Zatim odrežite kabel na kraju. Nastavite s drugim kabelom s druge strane trake.

Sada je prvo KRILO završeno! Učinite isto za ostala tri krila.

KORAK 4.5 Saviti kondenzatore

Samo ih savijte da trake budu tanke.

Korak 5: Lemite trake na glavnu PCB

KORAK 5.1 Provjerite polarizaciju

Prvo moramo znati polarizaciju LED trake. Drugim riječima: gdje su 5V i uzemljenje u odnosu na PCB. To doista ovisi o LED traci koju imate i može se dogoditi na bilo koji način.

Držite jedno KRILO na glavnoj PCB -u. Strelice na LED traci moraju biti usmjerene prema sredini tiskane ploče. Sada pogledajte je li 5V na DATA ili CLOCK strani pinova.

Ako je 5V na DATA strani, dobro ste i možete upotrijebiti bakar od 2,5 mm2 za lemljenje LED trake izravno na PCB.

U protivnom morate upotrijebiti kabel od 22AWG za prekriženje dviju strana. Stoga lemite kabel na LED traku i prekrižite lijevu i desnu stranu te ga lemite na PCB.

KORAK 5.2 Lemljenje 2,5 mm2 kabel

Upotrijebite ostatak bakrenog kabela od 2,5 mm2 i sve skinite. Lemite ih na gornju stranu PCB -a. Lemljenu žicu prerežite na istoj visini oko 1 cm.

KORAK 5.3 Lemiti prvo KRILO

Upotrijebite dulje KRILO i postavite ga na tiskanu ploču (LED1) kao što je prikazano na sitotisku. Lemite ga na žice od 2,5 mm2. Uspostavite jako čvrste veze jer će se tijekom rotacije vidjeti velika sila! Zatim spojite kabele za Grupu 1 na G1 podatke i G1 sat.

Ne zaboravite lemiti priključak za napajanje kao što je gore opisano.

Spojite ESP32 i FPGA (48 i 1 su na označenoj strani) i napajajte ploču napajanjem.

Većina vanjskih LED dioda sada bi trebala treptati plavo (to može potrajati do 40 sekundi). Ako nije, provjerite jeste li na pravi način spojili SAT i PODATKE.

KORAK 5.4 Senzor Hall efekta

Lemite ženski pin zaglavlje (s tri igle) u dvoranu. Kasnije ćemo na njega spojiti senzor.

Lemi senzor (Hall efekt senzor) na muški pin pin. Veze sa senzorom i zaglavljem iglice trebaju biti oko 25 mm.

KORAK 5.5 Nastavite s ostatkom KRILA

Za LED 2 - LED 4 == KRILO 2 - KRILO 4 učinite isti postupak kao i kod KRILA 1.

Povremeno napajajte PCB i provjerite trepće li sve. Uzorak počinje s vanjskim LED diodama, ide prema unutra i počinje ponovno.

KORAK 5.6 Ravnoteža

Pokušajte uravnotežiti glavnu PCB u sredini šiljatim predmetom. Ako jedna strana teži više, pokušajte dodati lem na drugu stranu. Ne mora biti savršeno, ali prevelika neravnoteža kasnije će rezultirati s puno vibracija tijekom rada, što može dovesti do mehaničkih problema.

Korak 6: Prva boja

Korak 6.1: Bušenje

Moramo izbušiti neke rupe:

Na MDF ploči 500*500 potrebne su nam dvije rupe. Pogledajte datoteku drill_wood_500_500.pdf i izbušite rupe prema planu.

Na MDF ploči 500*100 potrebno nam je mnogo rupa. Stoga ispišite datoteku drill_wood_500_100_A4.pdf i poravnajte je na ploči. Samo bušite tamo gdje su rupe označene na papiru.

Korak 6.2: Bojanje

Obojite jednu stranu svakog drveta. Za MDF ploče dimenzija 500 x 500 to je strana na kojoj ste bušili.

Obojite obje strane drva 100x500.

Metalne kutove možete i obojiti crnom bojom. Ovo će izgledati bolje;-)

Ostatak ćemo oslikati kad sve sklopimo (vanjsku stranu kutije).

Korak 7: Mehanički sklop

Korak 7.1 Montirajte PCB upravljačkog programa motora

PCB je montiran na MDF ploču 100 x 500. Koristite odstojnike (M3 odstojnik 12 mm) i neke m3 vijke i matice.

Korak 7.2 Montirajte nosače

Montirajte dva nosača (nosač motora 775) na ploču od MDF -a 100 x500 vijcima M4.

Korak 7.3 Pripremite držač

Dvije prepreke (ležajevi 6803ZZ) potrebno je onemogućiti. Trebamo samo dva vanjska prstena od njega.

Lemiti žice 22AWG na svakom prstenu. Jedan crni i jedan crveni.

Uzmite Holder 3D ispisane dijelove i sastavite ih.

Stavite svih sedam matica M3 u odgovarajuće rupe i gurnite prsten s crvenom žicom prvo na držač, zatim razmaknicu, a zatim prsten s crnom žicom. Dodajte treći dio na vrh i umetnite vijke.

Odrežite dvije žice na udaljenosti od 2 cm i zalemite utičnicu (XT30 utični muški kabel) na nju. Crni kabel ide na uvučenu stranu.

Korak 7.4 Montirajte motor

Pričvrstite motor (istosmjerni motor 775) na nosač motora u sredini MDF ploče dimenzija 100 x 500.

Montirajte držač na motor i čvrsto ga pričvrstite.

Korak 7.5 Instalirajte četke

Planirao sam koristiti Dremel četku (Carbon Brushes Dremel 4000). Trebamo koristiti drugi ugljen (Motor Carbon Brushes) jer ugljen za Dremel četke ima previsok otpor. To sam u procesu razvoja previdio. Stoga koristimo motorne četke i brusimo ih do veličine dremel četkica.

Odrežite žicu s četke motora na 5 mm udaljenosti od ugljena.

Zatim brusnim papirom režemo ugljen na sljedeće dimenzije: 8,4 x 6,3 x 4,8 mm

Jedna strana motorne četke je 6,1 mm, pa moramo brusiti samo dvije strane.

Možete pokušati ako lako klizi u držač četke, onda je u redu.

Također pokušajte brusiti krivulju na vrhu kako biste poboljšali vezu s metalnim prstenovima.

Lemljenje žice 22AWG na ugljen za oba ugljena. Koristite crvenu i crnu žicu. Umetnite oprugu iz dremel četke.

Umetnite četke u držač četke. Četkica s crvenom žicom ide na vrh. Gornja strana držača je malo deblja. Pazite da se dvije opruge ne dodiruju.

Držač pričvrstite na podnožje maticama i m3 vijcima.

Montirajte podnožje držača četke na nosač sekundarnog motora pričvršćen. Upotrijebite vijke i matice M4 isporučene s držačem.

Motor bi se trebao slobodno vrtjeti.

Provedite dvije žice između dva držača.

Prerežite dvije žice tako da mogu doprijeti do tiskane ploče i lemiti utičnicu (XT30 utični muški kabel) na nju. Crni kabel ide na zakrivljenu stranu.

Zalemite dvije žice 22AWG na motore i izrežite ih na udaljenosti kako biste lako došli do PCB -a i zalemite utičnicu (ženski kabel za utikač XT30) na nju. Crni kabel ide na zakrivljenu stranu.

Korak 8: Završite