Ora e Fjalës e kontrolluar nga 114 shërbime: 14 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:16

Projektet Fusion 360 »

Çfarë ka 114 LED dhe funksionon gjithmonë? Siç mund ta dini përgjigja është një orë me fjalë. Çfarë ka 114 LED + 114 servos dhe është gjithmonë në lëvizje? Përgjigja është kjo orë fjalë e kontrolluar me servo.

Për këtë projekt unë u bashkua me një mikun tim i cili doli të ishte një domosdoshmëri për shkak të përpjekjes së madhe të këtij ndërtimi. Për më tepër, aftësitë e mia elektronike dhe mekanike e plotësuan njëra -tjetrën mjaft mirë. Ideja për këtë përshtatje të orës së fjalës popullore na lindi ndërsa po bënim një të rregullt si dhuratë për Krishtlindje. Atje, ne vumë re se është gjithashtu e mundur të projektoni shkronjat nga mbrapa në një fletë të bardhë letre. Në atë kohë kjo ishte vetëm një zgjidhje e zgjidhshme për të fshehur mjeshtërinë tonë të keqe, pasi përfunduam me një mori flluskash ndërsa ngjitnim një afishe vinyl me shkronjat në pjesën e pasme të një pjate qelqi. Ne pastaj vumë re se mund të arrini efekte interesante kur përkulni fletën e letrës pasi shkronjat ndryshojnë madhësinë dhe bëhen të paqarta. Kjo na bëri të krijojmë idenë për të bërë një orë me fjalë ku shkronjat projektohen nga mbrapa në një ekran dhe mund të zhvendosen mbrapa dhe me radhë për të ndryshuar madhësinë e imazhit të projektuar. Në fillim ne ishim pak ngurrues për ta ndërtuar këtë projekt për shkak të kostove dhe përpjekjeve që duhen kur dëshironi të lëvizni secilën nga 114 shkronjat individualisht. Kështu që ne hodhëm idenë për të bërë një version ku çdo fjalë që përdoret për të shfaqur kohën mund të zhvendoset mbrapa dhe me radhë. Sidoqoftë, pasi pamë se konkursi Epilog po dilte në Instructables duke kërkuar projekte epike, dhe gjithashtu pasi gjetëm servo motorë relativisht të lirë, ne vendosëm të shkonim deri në fund dhe të krijonim një version të duhur ku secila shkronjë kontrollohet individualisht nga një servo.

KUJDES: Ky nuk është një ndërtim një ditor!

Për t'ju dhënë një ide në lidhje me përpjekjet që u përfshinë në këtë projekt, merrni parasysh numrat e mëposhtëm. Ora e përfunduar përmban

• 798 modele individuale të printuara 3D (koha totale e printimit ~ 200 orë)
• ~ 600 vida + ~ 250 arra dhe rondele
• ~ 500 tela (gjatësia totale ~ 50 m). Duke mos llogaritur telat që ishin ngjitur tashmë në servos.

Hapi 1: Dizajni

Ora u krijua me Autodesk Fusion 360 dhe Inventor. Siç mund ta shihni, ora përbëhet nga 114 kuti shkronja të cilat lëvizin nga aktivizuesit linearë që drejtohen nga motorët servo. Çdo kuti letre përmban një LED që e shfaq shkronjën në pjesën e pasme të një ekrani të bërë nga fletë e bardhë PVC. Të gjithë përbërësit janë vendosur në një kornizë druri.

Hapi 2: Mbledhja e materialeve

Komponentët elektronikë

Mikro servo motorë 114x SG90 (ebay.de)

Edhe pse servot u etiketuan me emrin e markës së njohur "Tower Pro", ato me siguri janë nokaute më të lira. Sidoqoftë, pasi çmimi i nokaut është rreth 1 EUR në krahasim me 3 EUR për atë origjinal, kjo e bën të gjithë projektin më të përballueshëm. Me sa duket, goditjet gjithashtu tërheqin më pak rrymë (natyrisht kjo nënkupton edhe më pak çift rrotullues) gjë që e bëri më të lehtë gjetjen e një furnizimi me energji të përshtatshme për të gjithë projektin.

• Rrip LED 5 m WS2812B, 60 LED/m (ebay.de)
• Servo shofer 8x 16 Ch PWM PCA9685 (ebay.de)
• Moduli DS3231 RTC (ebay.de)
• Arduino nano (ebay.de)
• Marrësi IR VS1838B + telekomandë (ebay.de)
• Furnizim me energji 5 V, 10 A (ebay.de)
• 20x 15 cm kabllo zgjatuese servo (ebay.de)
• kabllo DC fole në tela të zhveshur (conrad.de)
• Rezistencë 300-500 Ohm
• Kondensator 1000 µF (> 5 V)

Materialet për kornizën

• slats prej druri

  • 2 copë 40 x 10 x 497 mm
  • 2 copë 12 x 12 x 461 mm
  • 2 copë 12 x 12 x 20 mm

• multiplex

  • 2 copë 12 x 77 x 481 mm
  • 2 copë 12 x 84 x 489 mm
• fletë e bardhë PVC (700 x 1000 x 0.3 mm) (modulor.de)
• Pllakë HDF 500 x 500 mm, e trashë 3 mm

Vida, kabllo, etj

• 228x vida M2, 8 mm të gjata + rondele + arra gjashtëkëndore
• 228x vida vetë -përgjimi M2.2, të gjata 6.5 mm
• vida të ndryshme druri
• Tela 50 m, 0.22 mm2 (24 AWG)

Për më tepër, ky projekt kërkoi një sasi të madhe të printimit dhe bashkimit 3D. Pllaka e pasme është prodhuar përmes prerjes me lazer. Korniza ishte ndërtuar me një sharrë rrethore, bashkim pjesësh figure dhe stërvitje. Sa për çdo projekt të mirë, ne gjithashtu përdorëm shumë zam të nxehtë, gjithashtu disa zam epoksi dhe plastikë.

Kostot totale për këtë projekt arritën në rreth 350 EUR.

Hapi 3: Komponentët e printuar në 3D

Kuti Letrash

Çdo kuti shkronjash përbëhet nga një mbulesë e printuar 3D që vepron si maskë hije dhe një pllakë bazë mbi të cilën do të ngjitet një LED. Pllaka bazë përfshin katër kunja për të ndihmuar shtrirjen në aktivizues dhe gjashtë vrima për ushqimin përmes kabllove LED. Në total kjo bën 228 modele të cilat të gjitha të shtypura nga PLA e zezë (Formfutura EasyFill PLA) me lartësi shtrese 0.4 mm. Koha totale e printimit në Anycubic Kossel Linear Plus tim ishte rreth 23 orë për kapakët e letrave dhe 10 orë për pllakat bazë. Të gjithë skedarët stl mund të gjenden në skedarin zip të bashkangjitur.

Aktivizuesit

Dizajni i aktivizuesit u adaptua nga Zgjeruesi Linear Servo nga Roger Rabbit i cili erdhi shumë i dobishëm. Meqenëse pjesët përshtaten fort së bashku, ato duhet të shtypen në një printer 3D të mirë. Lartësia e shtresës së vogël nuk është aq e rëndësishme (0.2 mm është mirë) sa një diametër i vogël i hundës (ne rekomandojmë 0.4 mm). Pjesët duhet të shtypen në orientimin e treguar. Çdo aktivizues përbëhet nga 5 pjesë individuale, meqenëse na duheshin 114 aktivizues kjo do të thotë 570 pjesë (!) Në total. Për të printuar këto ne përdorëm fuqinë e kombinuar të disa printerave profesional 3D (Ultimaker S2+, Ultimaker S5, Lulzbot TAZ6, Sindoh 3D Wox DP200). Ende ne kishim shumë printime të dështuara në pjesë dhe unë përfshiva disa fotografi për argëtimin tuaj. Koha totale e printimit ishte rreth 150 orë (!). Përsëri skedarët stl mund të gjenden në skedarin zip të bashkangjitur.

Hapi 4: Ndërtimi i kornizës

Korniza ishte e ndërtuar nga pllaka druri dhe dërrasa multiplex. Pjesët u prenë duke përdorur një sharrë rrethore dhe një bashkim pjesësh figure dhe më pas u fiksuan së bashku duke përdorur zam druri dhe vida druri. Mbulesa e sipërme dhe e poshtme është njollosur gjithashtu për t'i dhënë një pamje më të bukur. Një përshkrim i hollësishëm i pjesëve duke përfshirë të gjitha dimensionet mund të gjendet në vizatimet e bashkangjitura.

Hapi 5: Montimi i Kutive të Letrave

Montimi i kutive të letrave ishte shumë punë dhe zgjati shumë, veçanërisht bashkimi. Kjo ndodh sepse çdo hap që bëni duhet të përsëritet 114 herë.

1. Pritini 114 pjesë individuale nga shiriti LED
2. Kallaji të gjitha pads LED
3. Bashkangjitni çdo LED në pllakën e pasme të printuar 3D të një kutie letrash. LED duhet të jetë në qendër. Ne gjithashtu e siguruam atë me zam të nxehtë.
4. Tjetra përgatitëm 3x114 = 442 tela, domethënë prerje në gjatësi, heqjen e skajeve dhe lyerjen e tyre. Gjatësia e secilit tel ishte 10 cm secila përveç telave që lidhin shkronjën e fundit me pikat e cila duhet të jetë më e gjatë (~ 25 cm). Gjithashtu telat e lidhur me shkronjën e parë që do të lidhen me arduino dhe furnizimin me energji duhet të jenë më të gjata.
5. LED me zinxhir diasy duke përdorur tela. Telat futen përmes vrimave në pllakën e printuar 3D të secilës kuti letre.
6. Kopertina e përparme e kutisë së letrave ishte ngjitur me zam
7. Pjesët e raftit linear për aktivizuesin duhet të ngjiten së bashku
8. Rafti linear ngjitet në pjesën e pasme të kutisë së letrave duke përdorur zam

Hapi 6: Montimi i Aktivizuesve

Përsëri grumbullimi i aktivizuesve ishte një procedurë shumë e lodhshme që zgjati shumë kohë.

1. Lidhni servo në strehimin e printuar 3D duke përdorur vidhat e përfshira
2. Pajisja e rrumbullakët është ngjitur në servo duke përdorur kryqin plastik të përfshirë, por së pari kryqi duhet të pritet në formë dhe të bashkohet me ingranazhin duke përdorur epoksi.
3. Bashkangjitni ingranazhet në servo duke përdorur vidën e përfshirë
4. Para futjes së raftit linear, çdo servo u zeros në të njëjtin pozicion
5. Futja e raftit linear me kutinë e letrave
6. Futja e dy hexnuts M2 në strehimin e printuar 3D të cilat do të përdoren për ta bashkuar atë në pllakën e pasme më vonë
7. Mbyllni strehimin me kapak të printuar 3D duke përdorur vida vetë -përgjimi M2.2

Në fund ne përfunduam me një rrëmujë të madhe të trasha aktivizuesish të lidhur me zinxhirë, siç tregohet në foton e mësipërme

Hapi 7: Bërja e pllakës së pasme

Pllaka e pasme ishte prerë me lazer nga druri HDF i trashë 3 mm duke përdorur një prestar lazer CO2 nga hapësira jonë prodhuese lokale. Në fillim ne provuam kompensatë, por doli të ishte shumë e dobët për të mbështetur peshën e të gjithë përbërësve. Do të kishte qenë edhe më mirë të përdorni alumin në këtë rast, por natyrisht që është më i shtrenjtë dhe nuk mund të pritet me një lazer CO2. Skedari dxf për pllakën e pasme është bashkangjitur.

Hapi 8: Bashkangjitni Komponentët në Tabela dhe Instalimet

Në fillim tabelat PCA9685 duhet të ngjiten në pllakën e pasme duke përdorur bllokimet e PCB. Pastaj moduli Arduino nano dhe RTC mund të vendosen siç tregohet në figurën e mësipërme. Për dy të fundit kemi përdorur mbajtës të printuar 3D që ishin ngjitur me zam të nxehtë. Komponentët u lidhën siç tregohet në diagramin e instalimeve elektrike. Vini re se është mirë të fuqizoni çdo PCA9685 veç e veç përmes bllokut të terminalit. Në fillim ne lidhëm me zinxhirë lidhësit V+ dhe GND dhe lidhëm vetëm bllokun terminal të tabelës së parë (siç sugjerohet në faqen e adafruit), megjithatë, në këtë rast e gjithë rryma po kalon në tabelën e parë dhe përfunduam duke djegur MOSFET të qarkut të mbrojtjes së kundërt. Ekziston gjithashtu një fletë e bashkangjitur që tregon kabllot e servos. Kabllot shtesë për servos aty ku përdoren kur është e nevojshme. Vini re se ju duhet të caktoni adresa të ndryshme I2C për secilin PCA9685 siç shpjegohet në faqen e adafruit.

Aktivizuesit më pas u ngjitën në pllakën e pasme duke përdorur vida 228x M2. Puna ishte përsëri shumë monotone por pasi mbaroi ora tashmë kishte filluar të merrte formë. Ne gjithashtu u përpoqëm të organizonim kabllot servo sa më mirë që të ishte e mundur, por në fund kabllot ishin akoma shumë të çrregullta.

Energjia furnizohej duke ushqyer kabllon DC përmes pllakës së pasme dhe duke e lidhur atë me një bllok terminal.

Hapi 9: Bashkimi i Backplate në Frame

Pasi u montuan të gjithë përbërësit dhe u organizuan kabllot, ne e lidhëm pllakën e pasme në kornizë duke përdorur vida 6x M4. Fatkeqësisht, ne lamë shumë pak hapësirë që të gjithë kabllot të përshtaten, kështu që ato duheshin shtrydhur pak.

Hapi 10: Kalibrimi i Servos

Meqenëse lartësia e të gjitha kutive të letrave ishte paksa e ndryshme pas montimit, ne përdorëm kodin e bashkangjitur për të kalibruar të gjitha servos në mënyrë që kutitë e letrave të kenë të njëjtat pozicione minimale dhe maksimale. Për pozicionin maksimal ne u përpoqëm ta vendosnim kutinë e letrave sa më afër ekranit. Pozicionet e kalibruara min/max për çdo servo më pas futen në kodin kryesor.

Hapi 11: Ngarkimi i Kodit

Bashkangjitur është kodi kryesor për fjalën orë. Ekzistojnë tre lloje të efekteve për të treguar kohën.

1. Lëvizni me shpejtësi të gjitha shkronjat mbrapa (njëra pas tjetrës) dhe LED të lehta me ngjyrë të barabartë të rastësishme. Pastaj lëvizni shpejt shkronjat që shfaqin kohën përpara njëra pas tjetrës dhe ndriçoni secilën fjalë me një ngjyrë të rastësishme.
2. Lëvizni me shpejtësi të gjitha shkronjat mbrapa (njëra pas tjetrës) dhe LED të lehta me ngjyrë të barabartë të rastësishme. Ngadalë lëvizni secilën fjalë që shfaq kohën përpara (të gjitha shkronjat njëkohësisht) dhe zbehni ngjyrën nga ngjyra e sfondit në një vlerë të rastësishme.
3. Zhvendosni shpejt të gjitha shkronjat në një pozicion të rastësishëm (njëra pas tjetrës) dhe LED të lehta me ngjyra të ndryshme të rastësishme. Pastaj ngadalë lëvizni të gjitha shkronjat në anën e pasme dhe zbehni ngjyrën. Vazhdoni me 1. ose 2.

Unë gjithashtu doja të zbatoja një efekt ku pika që tregon minutën aktuale gradualisht po ecën përpara dhe zbehet në mënyrë që të jetë në pozicionin e parë me ngjyrën e duhur kur të përfundojë minuta. Fatkeqësisht, nuk e kam punuar ende sepse duket se e bën marrësin IR të mos reagojë.

Hapi 12: Bashkimi i ekranit

Në fillim ne donim të përdorim pëlhurë të bardhë si ekran. Problemi ishte se pasi e lidhëm atë në kornizë, pëlhura u përkul në qendër dhe përfunduam me një shtrembërim të pincës. Ne pastaj vendosëm të përdorim një fletë të hollë të bardhë PVC të bardhë për ekranin. Petë gjithashtu reklamohet për të bërë hije llambash kështu që ka një transmetim të arsyeshëm, por nuk është i dukshëm kështu që kutitë e zeza të letrave qëndrojnë të fshehura. Në provën tonë të parë ne ngjitëm petë duke përdorur epoksi, por nuk u ngjit shumë mirë kështu që kaluam në zam të nxehtë. Kini kujdes edhe pse nëse zamja është shumë e nxehtë në fakt mund të shkrijë petë. Petë e tepërt u hoq me një thikë të saktë.

Hapi 13: Bashkimi i kapakut të sipërm dhe të poshtëm

Më në fund mbulesat e drurit të ngjyrosur u ngjitën në pjesën e sipërme dhe të poshtme. Ngjyra e errët bën një kontrast të bukur me ekranin e bardhë. Marrësi IR u fut përmes vrimës në pllakën e pasme dhe u fiksua në kapakun e sipërm me zam të nxehtë.

Hapi 14: Ora e Përfunduar dhe Përmbledhja

Pas dy muajsh pune intensive ora përfundimisht përfundoi dhe punoi. Në përgjithësi, ne jemi shumë të kënaqur me rezultatin. Lëvizja e shkronjave prapa ekranit e shoqëruar me ndryshimin e ngjyrave të LED -ve prodhon efekte shumë të lezetshme. Në fund shkronjat nuk u rreshtuan në mënyrë perfekte dhe ekrani nuk ishte 100% i sheshtë, por kjo pothuajse e bën atë të duket edhe më bukur. Sigurisht që ka gjëra që mund të përmirësohen, por unë nuk mendoj se do të ketë një version 2.0 për shkak të përpjekjes monumentale të kësaj ndërtese, përveç rastit kur herën tjetër ne e transferojmë prodhimin në Kinë.

Nëse ju pëlqen kjo ndërtesë dhe keni arritur të lëvizni poshtë deri në fund, ju lutemi votoni për ne në Konkursin Epilog.

Çmimi i parë në Konkursin Epilog X