Handhållen Zoetrope-skulptur: 12 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Av joshua.brooksFölj mer av författaren:

Denna instruerbara är en miniatyriserad, palmstor version av de vackra morfande blomskulpturerna av John Edmark. Skulpturen belyses internt av en strobe med hög ljusstyrka för att ge animationen. Den snurrande delen skrevs ut på en Ember 3D-skrivare, och stroboskopan skapades med det nu avvecklade Autodesk Circuits-programmet.

Reservdelar:

• 1 x 3D -tryckt blomskulptur

• 1 x LED -stroboskapskort (OSHPARK)

  • 6 x LED-lampor med hög ljusstyrka (CREE XP-E från Digikey i vitt, grönt eller rött)
  • 1 x mikrokontroller (ATtiny-85 från Digikey)
  • 3 x MOSFET (IRF7103PbF Dual MOSFET från Digikey)
  • 1 x fototransistor (LTR-301 från Digikey)
  • 1 x fotodiod (LTE-302 från Digikey)
  • 1 x varje 330Ω 1206 motstånd (ERJ-8GEYJ331V från Digikey)
  • 1 x 1kΩ 1206 motstånd (ERJ-8GEYJ102V från Digikey)
  • 1 x 10kΩ 1206 motstånd (ERJ-8GEYJ103V från Digikey)
  • 6 x 100nF 1206 kondensatorer (CL31A106KACLNNC från Digikey)
  • 1 x 6-polig hona (PPTC061LFBN-RC från Digikey)
  • 1 x 3-stifts hanrubrik (PREC003SAAN-RC från Digikey)
• 1 x Kontinuerlig rotation servomotor (Parallax #900-00008 från Digikey)
• 1 x 1/16-tums diameter, 12-tums borr (Bosch BL2731 från Amazon)
• 2 x 2 AAA -batterihållare (Keystone Electronics 2468 från Digikey)

• 1 x skjutreglage (SS-12E17 från Jameco eller motsvarande)

Steg 1: Beställa kretskortet

En ZIP -fil med allt som behövs för beställning hittar du nedan. Använd den här filen för att få din PCB tillverkad. Det finns många kretskortstillverkare där ute. Jag rekommenderar OSHPark.com för en balans mellan låg kostnad, hög kvalitet, medelhastighet för att leverera var som helst i världen. Jag har skapat ett projekt där för att göra beställningen enkel.

Steg 2: Montera kretskortet - Ytmonterade delar

Mina brädor anlände i en grupp om 4 fästa med små flikar (jag beställde 12 brädor). Jag hade delar för att montera två av dem samtidigt. Jag knäppte flikarna så att jag bara arbetade med två.

Jag använde en återflödningsugn för att löda ytmonterade delar, även om du kan använda en värmepistol för samma ändamål (detaljer nedan). Jag använde återflödningsugnen och instruktioner från denna instruerbara för att lödda mina delar.

1. Applicera lödpasta på alla ytmonteringsdynor på ovansidan av skivorna med en spruta. Var noga med att få klistra in på alla kuddar, och inte för mycket så att du inte slutar med att det överbryggar kuddar för mycket. Det kommer att dra sig tillbaka till dynorna om det inte appliceras för mycket. På bilden ovan täcker pastan klart flera kuddar, men det här var inte för mycket pasta för att orsaka överbryggning när den var kokad.

2. Placera var och en av komponenterna försiktigt på brädet.

   • För lysdioderna vetter de två små hörnrutorna bort från brädans mitthål.
   • De tre dubbla MOSFET -chipsen har alla samma orientering. Se bild för stift 1 -positionering av MOSFET: erna och ATTiny85.
   • Resistornas position visas i en av bilderna ovan. R1 är 10kΩ, R2 är 330 Ω, R3 är 1kΩ. Orienteringen spelar ingen roll.
   • Alla kondensatorer är desamma och orienteringen spelar ingen roll.
3. Använd återflödningsugnen enligt instruktionerna för att värma brädet och slutföra lödningen.

Steg 3: Alternativ: Återflöd med en värmepistol

Om du inte har tillgång till en återflödningsugn kan du avsluta lödningen med en värmepistol med lågt luftflöde. Placera kretskortet på en yta som tappar värmen (jag använde ett lock från Chipotle -skålen) och värm brädan försiktigt med värmepistolen med lågt luftflöde tills hela löddelen har blivit glänsande silver. Om fläkten är för stark kan det orsaka att delarna glider bort från dynorna under återflödesprocessen.

Obs: bilden ovan är från den första versionen (proof of concept) av kretskortet. Det ser lite annorlunda ut eftersom det hade ett extra hål och inte inkluderade ATtiny85 -mikrokontrollern på kortet

Steg 4: Montera kretskortet - genomgående håldelar

Placera de två huvuden (6 -stifts hona och 3 -stifts hane) så att de vetter nedåt från kretskortets undersida. Löd dem på plats (löd appliceras på brädans ovansida).

Fäst de optiska kodarens delar på vardera sidan av det mindre korthålet. De ska sticka ut från brädans ovansida, med linssidan (med bulten) vänd mot varandra. Den med den röda pricken (fototransistorn, LTR-301) är placerad mellan de två stora hålen i brädet. Den med den gula pricken (fotodioden, LTE-302) är placerad på andra sidan av det mindre hålet. Lödet för dessa appliceras på brädans undersida.

Efter att givardelarna har lödts, trimma stiften och lödet så att det blir så jämnt med skivans botten som möjligt. Detta för att låta brädet sitta så lågt som möjligt på ovansidan av servon.

Steg 5: Programmering av mikrokontrollern

Jag använde ett Arduino UNO -kort för att fungera som en programmeringsenhet för styrenheten genom att följa denna instruerbara. I den visar den följande kartläggning från Arduino -stift till ATtiny -stift för programmering:

• Arduino +5V → ATtiny Pin 8 (Vcc)
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4 (GND)
• Arduino Pin 10 → ATtiny Pin 1 (PB5)
• Arduino Pin 11 → ATtiny Pin 5 (PB0)
• Arduino Pin 12 → ATtiny Pin 6 (PB1)
• Arduino Pin 13 → ATtiny Pin 7 (PB2)

Anslutningspunkterna är märkta på bilden ovan. Använd anslutningskabel för att göra lämpliga anslutningar.

Börja med en Arduino UNO (eller motsvarande) som är konfigurerad som programmerare (se Instruerbar ovan), Öppna bloom.ino -projektet nedan i Arduino IDE. du måste utföra följande i Arduino IDE innan du programmerar:

• Verktyg → Programmerare → Arduino som ISP
• Verktyg → Kort → ATtiny85 (intern 8 MHz klocka)
• Verktyg → Burn Bootloader

Programmera sedan som vanligt.

Steg 6: Ändra motorn

Motorn måste modifieras, mestadels genom att ta bort onödiga delar, inklusive det övre skalet och det mesta av växeln.

1. Börja med att lägga till en bit tejp runt från ena sidan av motorn, över botten och till den andra sidan utan att täcka ner bottenskruvarna. Detta håller botten stängd när skruvarna tas bort. Jag använde blå maskeringstejp på bilderna för att göra det synligt. I slutändan använde jag svart tejp, men det syntes inte på bilderna.
2. Ta bort skruven som håller plast X -fästet på toppen av motorn på plats och ta bort plast X.
3. Ta bort de fyra skruvarna från botten. Behåll skruvarna. Du kan välja att använda dem senare i projektet.
4. Ta bort motorns övre lock för att avslöja kugghjulen.
5. Ta bort alla utom den nedre kugghjulet. Du kan slänga dessa växlar. Du behöver dem inte.

Därefter tar du bort lite av plasten från motorhuset för att passa kretskortet.

1. Ta bort den återstående växeln och lägg den åt sidan. Du kommer att behöva det senare.
2. Raka ner den större plastbulten (till vänster i närbilden) på toppen med en såg / fil. Detta gör att kretskortet passar över detta område.
3. Arkivera sidorna av den upphöjda delen på andra sidan (till höger i närbilden).

Montera kretskortet ovanpå servon och se till att det sitter bra och så spolat som möjligt. Om det inte passar bra, gör justeringar efter behov för att det ska passa. Ta bort kretskortet från servon för nästa steg.

Steg 7: Byt ut axeln

Byt ut axeln mot en längre. Detta hjälper zoetropen att inte vingla när den snurrar.

1. Använd en tång för att ta bort den lilla metallaxeln som håller kvar det kugghjulet på plats och ställ kugghjulet åt sidan.
2. Skär 41 mm (1 5/8 tum) från borrkronans (icke skärande sida) av borrkronan med hjälp av en hacksåg eller bra skär.
3. Fila slutet (arna) för att släta ut med en fil eller sandpapper.
4. Sätt tillbaka växeln på plats och montera den nya axeln på plats. Tryck ner axeln tills den sitter i hålet.

Axeln kan kännas säker, men erfarenheten har visat mig att den med tiden kan bli lös och svår att hålla på plats genom att trycka på handen. Ett sätt att lösa detta är att ta en hammare och knacka försiktigt ner den nya axeln i hålet.

Steg 8: Batteripaket

Det här steget visar lite prov och fel från min sida när jag ursprungligen skapade den här enheten. Min första plan hade varit att alltid ha kortet styrt och lita på att mikrokontrollern övervakar en tryckknapp för att starta allt annat. Jag upptäckte att även när servon inte rör sig kommer den att dra en liten mängd ström från batterierna så att de slutar tappa även när enheten inte används. Senare lade jag till en skjutbrytare för att slå på enheten för att helt koppla ur batterierna när den inte används.

Börja med att placera de två batterihållarna (utan batterier) på vardera sidan av servomotorn så att de fasta trådarna vetter mot varandra och överlappar varandra. Använd avtagbar tejp för att hålla batterierna på plats. Ursprungligen hade jag lödt ihop de två övre trådarna, men senare klippt dem för att lägga till skjutreglaget. Jag rekommenderar att du fortfarande gör det, eftersom lödning av dessa två trådar tillsammans ger en styvhet som hjälper till med resten av processen. Det är lätt att senare klippa av dessa trådar för att lägga till skjutreglaget. Så, med det sagt, löd de två övre trådarna ihop.

Använd kretskortet som en riktning, böj de nedre trådarna så att de vetter uppåt och ligger i linje med de yttersta hålen på kretskortets 6-poliga honhuvud. Trimma trådarna med trådfräsar så att de fortfarande är tillräckligt långa för att anslutas ordentligt i honhuvudet när kretskortet är på plats på toppen av servomotorn. Överst på kretskortet ska ligga i linje med topparna på batterihållarna.

Ta bort tejpen som håller batteripacken vid servon och lägg en bit dubbelsidig tejp på vardera sidan av servon. Sätt tillbaka servon på plats mellan batterihållarna, placera den igen så att kretskortets ovansida är i linje med batterihållarnas ovansida och tryck ihop ordentligt.

Steg 9: Att sätta ihop saker

Lägg till en fast trådbygel mellan PB0- och PB1-kontakterna på honkortet på kretskortet. Det var här jag hade tänkt ansluta en tryckknapp för att starta enheten. Om du lägger till bygeln kommer den att starta när strömmen slås på.

Sätt kretskortet på plats ovanpå servon.

Vik ledningarna från servon runt basen och anslut till den 3-poliga hanrubriken på kretskortet. Om du tittar på sidhuvudet kommer marken (svart eller brun tråd) till höger. Det kan ta en del att göra för att få det här att packa in snyggt utan för mycket kvarvarande slack. Tejpa sedan fast trådarna. Jag använde lite svart gaffertape (tygtejp) till mitt.

Därefter lägger du till bildspaken för att styra strömmen. Skjutreglaget har tre stift. Du kommer bara att använda två av dessa: den mittre och en av sidostiften (spelar ingen roll vilken). Klipp av den oanvända sidnålen med hjälp av skär.

Håll skjutreglaget på plats vid den lödda trådstolpen på de sammanfogade batterihållarna. Markera en punkt på trådarna mellan där glidkontakterna senare ska lödas (jag använde en svart skärpa).

Klipp av trådstolparna som du tidigare lödde ihop så att de har ett litet mellanrum som stämmer överens med avståndet mellan två av stiften på bildkontakten. Löd skjutreglaget för att överbrygga gapet i ledningarna.

Steg 10: Zoetrope Base (tillval)

Jag ville ha en fin 3D -tryckt bas för enheten. Här är designen på TinkerCAD. Det är onödigt att skapa denna bas för att enheten ska fungera, men det ser trevligt ut. Utskriftsfilen ingår nedan.

Steg 11: Zoetrop -modell

3D -modellen för den snurrande delen i TinkerCAD hittar du här.

STL från denna modell samt en TAR -fil som innehåller de skivade lagren för utskrift hittar du nedan. Jag inkluderar inte instruktionen för utskrift på Autodesk Ember -skrivaren eftersom det finns flera instruktioner för användning av denna skrivare, som den här.

Steg 12: Finisher

De tre flikarna i 3D -utskriften måste göras ogenomskinliga, annars kan kretskortets optiska pulsdelar inte på ett tillförlitligt sätt upptäcka dem passera. Jag använde svart nagellack, och det fungerade bra. Ursprungligen försökte jag helt enkelt en svart Sharpie -penna, men den var inte tillförlitlig som optisk avbrytare.

När flikarna har blivit ogenomskinliga bör du vara bra att gå. Placera zoetropen på axeln och slå på strömmen!