Arca Zoetrope Tangan: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Oleh joshua.brooksMengikuti Lagi oleh pengarang:

Instruksional ini adalah versi miniatur dari patung mekar yang indah dari John Edmark. Arca itu diterangi secara dalaman oleh strob dengan kecerahan tinggi untuk menyediakan animasi. Bahagian berputar dicetak pada pencetak 3D Ember, dan papan strobo dibuat menggunakan program Autodesk Circuits yang kini tidak berfungsi.

Senarai bahagian:

• 1 x patung mekar bercetak 3D

• 1 x papan litar strob LED (OSHPARK)

  • 6 x LED kecerahan tinggi (CREE XP-E dari Digikey dalam warna Putih, Hijau atau Merah)
  • 1 x Mikrokontroler (ATtiny-85 dari Digikey)
  • 3 x MOSFET (IRF7103PbF Dual MOSFET dari Digikey)
  • 1 x Phototransistor (LTR-301 dari Digikey)
  • 1 x Fotodiod (LTE-302 dari Digikey)
  • 1 x setiap perintang 330Ω 1206 (ERJ-8GEYJ331V dari Digikey)
  • 1 x 1kΩ 1206 perintang (ERJ-8GEYJ102V dari Digikey)
  • 1 x 10kΩ 1206 perintang (ERJ-8GEYJ103V dari Digikey)
  • Kapasitor 6 x 100nF 1206 (CL31A106KACLNNC dari Digikey)
  • Header wanita 1 x 6-pin (PPTC061LFBN-RC dari Digikey)
  • Header lelaki 1 x 3-pin (PREC003SAAN-RC dari Digikey)
• 1 x motor servo putaran berterusan (Parallax # 900-00008 dari Digikey)
• Diameter 1 x 1/16 inci, bit gerudi 12 inci (Bosch BL2731 dari Amazon)
• 2 x 2 pemegang bateri AAA (Keystone Electronics 2468 dari Digikey)

• 1 x Slide-switch (SS-12E17 dari Jameco, atau yang setara)

Langkah 1: Memesan Litar Papan

Fail ZIP dengan semua yang diperlukan untuk membuat pesanan boleh didapati di bawah. Gunakan fail ini untuk membuat PCB anda dibuat. Terdapat banyak pembuatan papan litar bercetak di luar sana. Saya mengesyorkan OSHPark.com untuk keseimbangan kos rendah, berkualiti tinggi, sederhana untuk dihantar ke mana sahaja di dunia. Saya telah membuat projek di sana untuk membuat pesanan mudah.

Langkah 2: Pasang Papan Litar - Bahagian Pemasangan Permukaan

Papan saya tiba dalam kumpulan 4 yang dilekatkan dengan tab kecil (saya memesan 12 papan). Saya mempunyai bahagian untuk memasang dua daripadanya secara serentak. Saya mengetuk tab sehingga saya hanya bekerja dengan dua.

Saya menggunakan oven reflow untuk menyolder bahagian pelekap permukaan, walaupun anda boleh menggunakan senapang panas untuk tujuan yang sama (perincian di bawah). Saya menggunakan oven reflow dan arahan dari instruksional ini untuk menyolder bahagian saya.

1. Sapukan solder pasta ke semua pelekap permukaan di bahagian atas papan menggunakan picagari. Pastikan anda menempelkan semua pad, dan jangan terlalu banyak sehingga anda tidak terlalu banyak memasang pad. Ia akan menguncup kembali ke pad jika tidak terlalu banyak digunakan. Pada gambar di atas, pasta tersebut dengan jelas merangkumi beberapa tuala wanita, tetapi pasta ini tidak terlalu banyak sehingga menyebabkan penyambungan setelah dimasak.

2. Letakkan setiap komponen dengan berhati-hati di papan.

   • Untuk LED, dua kotak sudut kecil menghadap ke lubang tengah papan.
   • Ketiga-tiga cip MOSFET berganda semuanya mempunyai orientasi yang sama. Lihat gambar untuk kedudukan pin 1 MOSFET dan ATTiny85.
   • Kedudukan perintang digambarkan dalam salah satu gambar di atas. R1 ialah 10kΩ, R2 ialah 330 Ω, R3 ialah 1kΩ. Orientasi tidak menjadi masalah.
   • Semua kapasitor adalah sama dan orientasi tidak menjadi masalah.
3. Gunakan oven reflow mengikut arahan untuk memanaskan papan dan menyelesaikan pematerian.

Langkah 3: Alternatif: Alirkan semula dengan menggunakan Heat Gun

Sekiranya anda tidak mempunyai akses ke oven reflow, anda boleh menyelesaikan pematerian menggunakan pistol panas dengan aliran udara rendah. Letakkan papan litar di permukaan yang akan menghilangkan kepanasan (saya menggunakan penutup mangkuk Chipotle) dan panaskan papan dengan berhati-hati menggunakan senapang panas dengan aliran udara rendah sehingga semua solderpase bertukar menjadi perak berkilat. Sekiranya peniup terlalu kuat, ia boleh menyebabkan bahagian-bahagian melayang dari pad semasa proses reflow.

Catatan: gambar di atas adalah dari versi pertama (bukti konsep) papan litar. Ia kelihatan sedikit berbeza kerana mempunyai lubang tambahan dan tidak termasuk mikrokontroler ATtiny85 di papan

Langkah 4: Pasang Papan Litar - Bahagian Lubang Melalui

Posisikan dua kepala (6 pin perempuan dan 3 pin lelaki) sehingga menghadap ke bawah dari bahagian bawah papan litar. Pateri di tempatnya (pateri dilekapkan di bahagian atas papan).

Pasang bahagian pengekod optik di kedua-dua sisi lubang papan yang lebih kecil. Mereka harus melekat dari sisi atas papan, dengan sisi lensa (dengan benjolan) saling berhadapan. Yang mempunyai titik merah (phototransistor, LTR-301) diletakkan di antara dua lubang besar di papan. Yang mempunyai titik kuning (fotodioda, LTE-302) diletakkan di sisi lain lubang yang lebih kecil. Pateri untuk ini digunakan pada bahagian bawah papan.

Selepas bahagian pengekod disolder, potong pin & pateri untuk membuatnya sekata mungkin dengan bahagian bawah papan. Ini untuk membolehkan papan duduk serendah mungkin di bahagian atas servo.

Langkah 5: Memprogram Pengawal Mikro

Saya menggunakan papan Arduino UNO untuk bertindak sebagai alat pengaturcaraan untuk pengawal dengan mengikuti Instructable ini. Di dalamnya, ini menunjukkan pemetaan berikut dari pin Arduino ke pin ATtiny untuk pengaturcaraan:

• 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)

Titik sambungan dilabel pada gambar di atas. Gunakan wayar cangkuk untuk membuat sambungan yang sesuai.

Bermula dengan Arduino UNO (atau yang setara) yang disiapkan sebagai programmer (lihat Instructable di atas), Buka projek bloom.ino di bawah ini di Arduino IDE. anda perlu melakukan perkara berikut di Arduino IDE sebelum memprogramkan:

• Alatan → Pengaturcara → Arduino sebagai ISP
• Alatan → Papan → ATtiny85 (jam 8 MHz dalaman)
• Alatan → Burn Bootloader

Kemudian program seperti biasa.

Langkah 6: Ubah suai Motor

Motor perlu dimodifikasi, kebanyakannya dengan mengeluarkan bahagian yang tidak diperlukan, termasuk cangkang atas dan kebanyakan gearing.

1. Mulakan dengan menambahkan sekeping pita dari satu sisi motor, melintasi bahagian bawah dan ke sisi lain tanpa menutup skru bawah. Ini akan menahan bahagian bawah tertutup semasa skru dilepaskan. Saya menggunakan pita pelindung biru dalam gambar untuk membuatnya kelihatan. Pada akhirnya saya menggunakan pita hitam, tetapi tidak ditunjukkan dalam gambar.
2. Tanggalkan skru yang memegang alat plastik X di bahagian atas motor di tempatnya dan lepaskan plastik X.
3. Tanggalkan 4 skru dari bawah. Simpan skru. Anda boleh menggunakannya kemudian dalam projek.
4. Tanggalkan penutup atas motor untuk mendedahkan gear.
5. Keluarkan semua kecuali gear bawah tengah. Anda boleh membuang gear ini. Anda tidak akan memerlukannya.

Seterusnya, anda akan mengeluarkan sebahagian plastik dari perumahan motor untuk menampung papan litar.

1. Keluarkan gear yang tinggal dan ketepikan. Anda akan memerlukannya kemudian.
2. Cukur bonggol plastik yang lebih besar (di sebelah kiri pada gambar close-up) di bahagian atas menggunakan gergaji / fail. Ini akan membolehkan papan litar dipasang di kawasan ini.
3. Fail sisi bahagian yang dibangkitkan di sisi lain (di sebelah kanan pada gambar jarak dekat).

Pasangkan papan litar di bahagian atas servo dan pastikan ia sesuai dengan baik dan seberat mungkin. Sekiranya tidak sesuai, buat penyesuaian yang diperlukan agar sesuai. Keluarkan papan litar dari servo untuk langkah seterusnya.

Langkah 7: Ganti Gandar

Ganti gandar dengan yang lebih panjang. Ini akan membantu zoetrope tidak goyah ketika berputar.

1. Dengan menggunakan tang, lepaskan gandar logam kecil yang memegang gear yang tersisa di tempatnya dan ketepikan gear.
2. Potong 41mm (1 5/8 inci) dari hujung bor (bukan bahagian pemotong) bit gerudi menggunakan gergaji besi atau pemotong yang baik.
3. Failkan hujungnya agar lancar dengan fail atau kertas pasir.
4. Pasang kembali roda gigi ke tempatnya dan pasangkan gandar baru ke tempatnya. Tekan gandar ke bawah sehingga terpasang di lubang.

Gandar mungkin terasa aman, tetapi pengalaman menunjukkan kepada saya bahawa lama-kelamaan ia boleh menjadi longgar dan sukar dikendalikan dengan tekanan tangan. Cara untuk menyelesaikannya adalah dengan menggunakan tukul dan tekan perlahan gandar baru ke dalam lubang.

Langkah 8: Pek Bateri

Langkah ini menunjukkan beberapa percubaan dan kesilapan dari pihak saya semasa mula-mula membuat peranti ini. Rancangan pertama saya adalah untuk sentiasa menggunakan papan, dan bergantung pada mikrokontroler yang memantau butang tekan untuk memulakan semua yang lain. Saya dapati bahawa walaupun servo tidak bergerak, ia akan mengeluarkan sedikit arus dari bateri sehingga akhirnya habis walaupun peranti tidak digunakan. Saya kemudian menambah suis slaid untuk menghidupkan peranti agar dapat memutuskan sepenuhnya bateri ketika tidak digunakan.

Mulakan dengan meletakkan dua pemegang bateri (tanpa bateri) di kedua-dua sisi motor servo sehingga wayar padat saling berhadapan dan bertindih. Gunakan pita yang boleh ditanggalkan untuk menahan pek bateri di tempatnya. Pada asalnya, saya telah menyolder dua wayar atas bersama, tetapi kemudian memotongnya untuk menambah suis slaid. Saya mengesyorkan tetap melakukan ini, kerana menyolder kedua-dua wayar ini menambahkan ketegaran yang membantu proses selebihnya. Mudah untuk memotong wayar ini kemudian untuk menambah suis slaid. Oleh itu, dengan menyatukan kedua-dua wayar atas bersama-sama.

Menggunakan papan litar sebagai panduan, bengkokkan wayar bawah sehingga menghadap ke atas dan sejajar dengan lubang paling luar pada kepala perempuan 6-pin pada papan litar. Potong wayar dengan pemotong wayar sehingga panjangnya cukup panjang untuk menyambung dengan kuat di kepala wanita ketika papan litar dipasang di bahagian atas motor servo. Bahagian atas papan litar, hendaklah sejajar dengan bahagian atas pemegang bateri.

Tanggalkan pita yang memegang pek bateri ke servo, dan letakkan sekeping pita dua sisi di kedua sisi servo. Pasang kembali servo di tempat antara pemegang bateri, letakkan kembali sedemikian rupa sehingga bahagian atas papan litar siram dengan bahagian atas pemegang bateri, dan tekan bersama dengan kuat.

Langkah 9: Menggabungkan Perkara

Tambahkan pelompat wayar pepejal antara penyambung PB0 dan PB1 dari kepala wanita papan litar. Di sinilah saya bermaksud menyambungkan butang tekan untuk memulakan peranti. Menambah pelompat akan membuatnya sehingga ia mula apabila kuasa digunakan.

Letakkan papan litar di tempat di atas servo.

Balut wayar dari servo di sekitar pangkalan dan sambungkan ke header lelaki 3-pin di papan litar. Melihat tajuk, bahagian bawah (dawai hitam atau coklat) akan berada di sebelah kanan. Mungkin perlu dilakukan untuk membungkus ini dengan baik tanpa terlalu banyak sisa. Kemudian pita wayar di tempatnya. Saya menggunakan beberapa pita gaffer hitam (pita kain) untuk saya.

Seterusnya, anda akan menambahkan slideswitch untuk mengawal kekuatannya. Slaidwitch mempunyai tiga pin. Anda hanya akan menggunakan dua daripadanya: pusat satu dan satu pin sisi (tidak kira mana). Dengan menggunakan pemotong, potong pin sisi yang tidak digunakan.

Pegang slaidwitch di tempatnya dengan tiang wayar yang dipateri dari pemegang bateri yang bergabung. Tandakan satu titik pada wayar di mana pin slideswitch kemudian akan disolder (saya menggunakan pena tajam hitam).

Potong tiang wayar yang sebelumnya anda pasangkan bersama-sama untuk mempunyai jurang kecil yang hampir sama dengan jarak antara dua pin pada slaidwitch. Selesaikan slaidwitch untuk merapatkan jurang wayar.

Langkah 10: Zoetrope Base (pilihan)

Saya mahu mempunyai asas cetak 3D yang bagus untuk peranti ini. Inilah reka bentuk di TinkerCAD. Tidak perlu membuat pangkalan ini agar peranti berfungsi, tetapi kelihatan bagus. Fail cetakan disertakan di bawah.

Langkah 11: Model Zoetrope

Model 3D untuk bahagian berputar di TinkerCAD boleh didapati di sini.

STL dari model ini dan juga fail TAR yang mengandungi lapisan yang dihiris untuk dicetak boleh didapati di bawah. Saya tidak memasukkan arahan untuk mencetak pada pencetak Autodesk Ember kerana terdapat beberapa arahan untuk menggunakan pencetak ini, seperti ini.

Langkah 12: Menyentuh Sentuhan

Ketiga tab cetakan 3D perlu dibuat legap, jika tidak, bahagian pengekod optik pada papan litar tidak akan dapat mengesannya lulus. Saya menggunakan cat kuku hitam, dan itu berfungsi dengan baik. Pada mulanya saya hanya mencuba pen Sharpie hitam, tetapi tidak boleh dipercayai sebagai gangguan optik.

Sebaik sahaja tab menjadi legap, anda mesti bersedia. Letakkan zoetrope pada poros, dan hidupkan kuasa!