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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Motivacija

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

Oduvijek sam želio izgraditi vlastiti i učiniti ga najvećim i što je moguće sposobnijim. Uspeo sam pre godinu dana! Bilo je puno posla i vrlo složeno za napraviti. Volim ovakve izazove. Pa bilo je zabavno;-)

Sada želim i da sami izgradite jedan. Ovo možete uzeti kao vodič za razvoj vlastitog ili samo slijedite upute da nabavite 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 maksimalno olakšao u obnovi. Ne postoje SMT komponente i početnici bi trebali sve zalemiti. Nemojte me krivo shvatiti, i dalje je veliki izazov spojiti sve zajedno. Ali to bi trebalo biti izvodljivo!

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

Kako to radi?

Ovdje možete pročitati općenito kako POV zaslon radi.

Prvo nam je potreban izvor koji emitira video signal. U originalnom dizajnu to sam učinio putem WIFI -ja. Napisao sam program za snimanje ekrana računara i slanje ovih podataka na ESP8266 putem WIFI -ja. Problem ovog pristupa je u tome 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 u odnosu na WIFI od ESP8266. ESP32 ipak ima dovoljno računarske snage za dekodiranje video toka. Tako sam na kraju poslao JPEG slike preko WIFI -a na ESP32. Stoga ESP32 posjeduje web stranicu. Na ovoj web stranici možete odabrati slike ili videozapise, a web stranica će zatim prenositi JPEG datoteke na ESP32. Za dekodiranje JPEG -a potrebno je 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 tačan položaj LED dioda u svakom trenutku. Stoga sam dodao senzor Hall efekta. Svakom rotacijom prolazi magnet i na taj način 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 vjerovatno 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 originalnom dizajnu koristio sam APA102 LED diode. Imaju frekvenciju osvježavanja oko 20KHz. Pokušao sam nabaviti LED trake sa ovim LED diodama, ali mi je prodavač na mreži poslao SK9822 i rekao mi je da su iste (dogodilo se dva puta …) Zato ćemo koristiti SK9822. Imaju samo frekvenciju osvježavanja od 4,7 kHz, ali nadamo se da će to biti dovoljno. Oni takođe imaju malo drugačiji protokol. Samo budi svjestan. Dakle, ESP32 gura okvire slika na FPGA. FPGA tada kontrolira LED diode.

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

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

Alati

Koristio sam sljedeće alate:

• 3D štampač
• Lemljeno gvožđe
• Vruće ljepilo
• super ljepilo
• Mikro USB kabl
• Makaze
• Bušilica + bušilica za drvo 3 4 8 i 12 mm
• Šrafciger
• Ravna kliješta
• Bočni rezač
• Skidač žice
• Potrošni materijal
• Brusni papir

Order

Otvorio sam TINDIE trgovinu. Tako da možete kupiti komplet ako želite i pomozite mi da radim više ovakvih projekata;-)

BZR

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

Ažuriranja

Postoji nekoliko stvari koje želim poboljšati u budućnosti:

• Veća rezolucija boja od 12 bita do 24 bita => stoga nam je potrebna FPGA sa više RAM -a =>

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

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

Supplies

Delovi po meri

Morate ih naručiti ili naručiti komplet od mene!

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

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

4 * Uglovi 3D 1 štampanje (stl datoteka se nalazi u fascikli 3D corner.stl)

1 * Glavni držač PCB -a 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 fasciklama 3D brush1.stl i brush2.stl)

Standardni delovi

Budite oprezni, neki od linkova uključuju pakovanja od 10 ili čak 100 komada.

1m * SK9822 LED traka sa 144 LED/m

1 * Cmod S6 FPGA

1 * Geekcreit 30 Pin ESP32 Development

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 10mmx2mm

1 * Senzor Hall efekta

2 * Karbonske brusilice Dremel 4000

2 * Motorne ugljene četke

2 * Ležajevi 6803ZZ

2 * Nosač motora 775

2 * DC priključak 5,5 x 2,1 mm

1 * Napajanje

1 * Dugme 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 ugao 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.

Idite na stranicu izdanja spremišta ovdje.

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

Svaki put kad pozovem datoteku u ovom uputstvu naći ćete je tamo;-)

Korak 2: Programirajte firmver

Korak 2.1: Programirajte FPGA

Za programiranje FPGA -e potrebno je instalirati softver sa 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 "Otkaži" za novi obrazac projekta. Povežite 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 "Initialize Chain". Ponovo 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" i širinu podataka "4". Pritisnite "OK". Zatim ponovo jednim pritiskom na simbol "FLASH". Sada bi trebao biti zelen. Zatim pritisnite "Program". Kliknite "U redu" na novom obrascu i pričekajte. Ovo može potrajati nekoliko minuta.

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

Korak 2.2: Programirajte ESP32

Instalirajte esp32 jezgru 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 biblioteke)
• ArduinoWebsockets od Gila Maimona, koje sam ja izmijenio (preuzmite zip datoteku i instalirajte je)

Otvorite datoteku povdisplay.ino u mapi povdisplay.

Na ploči s alatima odaberite: "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.

Nisu potrebne biblioteke!

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

Sledeće komponente su lemljene:

• 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 pinova i lemite DC-DC pretvarač direktno 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 linija na sitotisku

• 220u (220uf 16V)

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

• R1 i R1 (130Ohm 1/4W 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 (XT30PB utikač, muško PCB)

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

KORAK 3.2 Lemljena glavna PCB ploča

Sledeće komponente su lemljene:

• CMODS6 (Cmod S6 FPGA)

  Trebalo bi uključiti pin zaglavlja. Lemite ih na PCB

• ESP (Geekcreit 30 Pin ESP32 razvoj)

  Koristite ženska zaglavlja i lemite ih na PCB

• DCDC1 - DCDC4 (DC -DC 5V 4A)

  • Koristite 4 pina iz zaglavlja pinova i lemite DC-DC pretvarač direktno na ploču
  • Pazite na orijentaciju, trebala bi odgovarati svilenom platnu
• POWER_TEST (DC priključak 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 platnu

• 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 Isecite traku na komade

Uklonite zaštitu od vode škarama.

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

KRILO1:

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

KRILO2 - KRILO4:

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

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

Izrežite što je moguće središte između LED dioda.

KORAK 4.2 Spajati kablove na LED traku

Na svaki od segmenata LED traka lemite dvije žice od 30AWG na satu i pin za podatke. Ovo su dvije igle u sredini. Pazite da ih lemite na ulaz LED trake. Obično strelice pokazuju smjer toka podataka. Kabeli bi trebali biti dugački oko pola metra

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

KORAK 4.3 Kondenzatori za lemljenje

Na svakoj grupi lemite dva kondenzatora (100nf 50V) na poleđini segmenata LED trake na svakom kraju. Za G4 takođe 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 ove žice kroz G3, a isto tako i s G4.

KORAK 4.4 Spajati grupe zajedno

Sada nam je potreban bakreni kabel (kabel 2,5 mm2 jednožilni/kruti). Izrežite ga na osam komada dužine 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 na njega lemite prvu grupu. Poravnajte segment LED trake s kablom i lemite ga s jedne strane na dva kondenzatora. Kabel bi trebao ležati ravno na LED traci. Nastavite sa sljedećom grupom. Pazite da udaljenost između dvije LED grupe bude i 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 Savijte 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. Ovo zaista ovisi o LED traci koju imate i može se promijeniti.

Držite jedan WING na glavnoj PCB -u. Strelice na LED traci moraju biti usmjerene prema sredini PCB -a. 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 direktno na PCB.

Ako ne, morate upotrijebiti kabel od 22AWG za prekrižavanje 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 duže krilo i postavite ga na tiskanu ploču (LED1) kao što je prikazano na svilenom ekranu. Lemite ga na žice od 2,5 mm2. Uspostavite zaista jake 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.

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

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

KORAK 5.4 Senzor Hall efekta

Lemite ženski pin header (sa tri igle) u Hall. Kasnije ćemo na njega spojiti senzor.

Lemite senzor (Hall efekt senzor) na muški pin pin. Veze sa senzorom i iglom moraju biti oko 25 mm.

KORAK 5.5 Nastavite s ostatkom KRILA

Za LED2 - LED 4 == WING2 - WING4 učinite isti postupak kao i kod WING1.

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

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 velikom vibracijom tijekom rada, što može dovesti do mehaničkih problema.

Korak 6: Prva farba

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: Boja

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

Obojite obje strane drveta dimenzija 100x500.

Metalne uglove možete i ofarbati u crno. Ovo će izgledati bolje;-)

Ostalo ćemo ofarbati kad sve sklopimo (van 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 držače

Montirajte dva držača (nosač motora 775) na ploču od MDF -a dimenzija 100 x 500 pomoću vijaka M4.

Korak 7.3 Pripremite držač

Dvije prepreke (ležajevi 6803ZZ) potrebno je onemogućiti. Od njega nam trebaju samo dva vanjska prstena.

Lemiti žice 22AWG na svaki prsten. Jedan crni i jedan crveni.

Uzmite Holder 3D štampane 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 komad 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 uvijenu 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 upotrijebiti drugi ugalj (Motor Carbon Brushes) jer ugljen za Dremel četke ima previsok otpor. To sam previdio u procesu razvoja. Stoga koristimo motorne četke i brusimo ih do veličine dremel četkica.

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

Zatim koristimo brusni papir za rezanje ugljena do sljedećih dimenzija: 8,4 x 6,3 x 4,8 mm

Jedna strana četke motora je 6,1 mm, tako da trebamo brusiti samo dvije strane.

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

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

Lemiti žicu 22AWG na ugljen za oba uglja. Koristite crvenu i crnu žicu. Umetnite oprugu iz dremel četke.

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

Držač pričvrstite na podnožje maticama i vijcima m3.

Montirajte podnožje držača četke na nosač sekundarnog motora pričvršćen. Koristite vijke i matice M4 koji su uključeni u držač.

Motor bi se trebao slobodno okretati.

Provedite dvije žice između dva držača.

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

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

Korak 8: Završite