Escultura de Zoetrope de mà: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Per joshua.brooks Segueix més de l'autor:

Aquesta instrucció és una versió miniaturitzada de la mida de la palma de les belles escultures de John Edmark. L'escultura està il·luminada internament per un estroboscòpic d'alta brillantor per proporcionar l'animació. La part giratòria es va imprimir en una impressora 3D Ember i la placa estroboscòpica es va crear mitjançant el ja desaparegut programa Autodesk Circuits.

Llista de peces:

• 1 x escultura de flor impresa en 3D

• 1 x placa de circuit LED estroboscòpica (OSHPARK)

  • 6 x LED d'alta brillantor (CREE XP-E de Digikey en blanc, verd o vermell)
  • 1 x microcontrolador (ATtiny-85 de Digikey)
  • 3 x MOSFET (MOSFET dual IRF7103PbF de Digikey)
  • 1 x Fototransistor (LTR-301 de Digikey)
  • 1 x fotodiode (LTE-302 de Digikey)
  • 1 x cada resistència 1206 de 330Ω (ERJ-8GEYJ331V de Digikey)
  • 1 x 1kΩ 1206 resistència (ERJ-8GEYJ102V de Digikey)
  • 1 x 10kΩ 1206 resistència (ERJ-8GEYJ103V de Digikey)
  • Condensadors de 6 x 100nF 1206 (CL31A106KACLNNC de Digikey)
  • 1 capçal femení de 6 pins (PPTC061LFBN-RC de Digikey)
  • 1 capçalera masculina de 3 pins (PREC003SAAN-RC de Digikey)
• 1 x servo motor de rotació contínua (Parallax # 900-00008 de Digikey)
• Broca de 1 x 1/16 polzades de diàmetre, broca de 12 polzades (Bosch BL2731 d'Amazon)
• 2 x 2 suports de bateries AAA (Keystone Electronics 2468 de Digikey)

• 1 commutador lliscant (SS-12E17 de Jameco o equivalent)

Pas 1: demanar la placa de circuit

A continuació es troba un fitxer ZIP amb tot el necessari per fer la comanda. Utilitzeu aquest fitxer per fabricar el vostre PCB. Hi ha moltes fabricacions de plaques de circuits impresos per aquí. Recomano OSHPark.com per obtenir un saldo de baix cost, alta qualitat i velocitat mitjana per lliurar a qualsevol part del món. Hi he creat un projecte per facilitar la comanda.

Pas 2: munteu la placa de circuit: peces de muntatge superficial

Els meus taulers van arribar en un grup de 4 units amb petites pestanyes (vaig demanar 12 taulers). Tenia peces per muntar-ne dues simultàniament. Vaig trencar les pestanyes de manera que només estava treballant amb dues.

He utilitzat un forn de reflux per soldar les peces de muntatge superficial, tot i que podeu utilitzar una pistola de calor per al mateix propòsit (detalls a continuació). Vaig utilitzar el forn de reflux i les instruccions d’aquest instructiu per soldar les meves peces.

1. Apliqueu pasta de soldadura a tots els coixinets de muntatge superficial a la part superior de les taules amb una xeringa. Assegureu-vos d’enganxar-los a tots els coixinets, i no massa perquè no s’acabi tenint un pont massa. Es contraurà de nou als coixinets si no s'aplica massa. A la imatge superior, la pasta cobreix clarament diversos coixinets, però no era massa pasta per provocar un pont un cop cuita.

2. Col·loqueu amb cura cadascun dels components al seu lloc al tauler.

   • Per als LED, els dos quadrats petits de cantonades estan orientats cap al forat central del tauler.
   • Els tres xips MOSFET dobles tenen la mateixa orientació. Vegeu la imatge per al posicionament del pin 1 dels MOSFET i de l'ATTiny85.
   • La posició de les resistències està il·lustrada en una de les imatges anteriors. R1 és 10 kΩ, R2 és 330 Ω, R3 és 1 kΩ. L’orientació no importa.
   • Tots els condensadors són iguals i l'orientació no importa.
3. Utilitzeu el forn de reflux segons les instruccions per escalfar el tauler i completar la soldadura.

Pas 3: Altern: Reflou amb una pistola de calor

Si no teniu accés a un forn de reflux, podeu acabar la soldadura amb una pistola de calor amb poc flux d'aire. Col·loqueu la placa de circuit sobre una superfície que dissiparà la calor (he utilitzat una tapa de bol Chipotle) i escalfeu la placa amb cura utilitzant la pistola de calor amb un flux d'aire baix fins que tota la soldadura passi s'hagi convertit en plata brillant. Si el bufador és massa fort, pot provocar que les parts s’allunyin dels coixinets durant el procés de reflux.

Nota: la imatge superior és de la primera versió (prova de concepte) de la placa de circuit. Sembla una mica diferent perquè tenia un forat addicional i no incloïa el microcontrolador ATtiny85 a la placa

Pas 4: Munteu la placa de circuit: parts del forat passant

Col·loqueu les dues capçaleres (femella de 6 pins i mascle de 3 pins) de manera que queden cap per avall des de la part inferior de la placa de circuit. Soldeu-los al lloc (soldadura aplicada a la part superior del tauler).

Connecteu les parts del codificador òptic a banda i banda del forat més petit de la placa. Han de sortir del costat superior del tauler, amb el costat de l’objectiu (amb la protuberància) enfrontats. El que té el punt vermell (el fototransistor, LTR-301) se situa entre els dos grans forats de la placa. El que té el punt groc (el fotodiode, LTE-302) se situa a l’altre costat del forat més petit. La soldadura per a aquests s’aplica a la part inferior del tauler.

Després de soldar les parts del codificador, retalleu els passadors i la soldadura perquè quedi al màxim amb la part inferior de la placa. Això permet que el tauler es quedi el més baix possible a la part superior del servo.

Pas 5: Programació del microcontrolador

He utilitzat una placa Arduino UNO per actuar com a dispositiu de programació del controlador seguint aquesta instrucció. En ell, mostra el següent mapatge des de pins Arduino a pins ATtiny per a la programació:

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

Els punts de connexió estan etiquetats a la imatge superior. Utilitzeu un cable de connexió per fer les connexions adequades.

Començant per un Arduino UNO (o equivalent) que està configurat com a programador (vegeu la instrucció més amunt), obriu el projecte bloom.ino a continuació a l'IDE Arduino. abans de programar, haureu de realitzar el següent a l’IDE Arduino:

• Eines → Programador → Arduino com a ISP
• Eines → Tauler → ATtiny85 (rellotge intern de 8 MHz)
• Eines → Grava el carregador d'arrencada

A continuació, programa amb normalitat.

Pas 6: Modifiqueu el motor

Cal modificar el motor, sobretot eliminant peces innecessàries, incloses la carcassa superior i la major part de l’engranatge.

1. Comenceu afegint un tros de cinta d'un costat del motor a la part inferior i cap a l'altre costat sense tapar els cargols inferiors. Això mantindrà la part inferior tancada quan s’eliminin els cargols. Vaig utilitzar cinta adhesiva blava a les imatges per fer-la visible. Al final, he utilitzat cinta negra, però no apareix a les imatges.
2. Traieu el cargol que subjecta la fixació de plàstic X a la part superior del motor i traieu el plàstic X.
3. Traieu els 4 cargols de la part inferior. Mantingueu els cargols. Podeu utilitzar-los opcionalment més endavant al projecte.
4. Traieu la tapa superior del motor per exposar els engranatges.
5. Traieu-ne tots, excepte l’engranatge inferior central. Podeu disposar d’aquests engranatges. No els necessitareu.

A continuació, traureu part del plàstic de la carcassa del motor per acomodar la placa de circuit.

1. Traieu la resta de material i reserveu-lo. La necessitareu més endavant.
2. Afaiteu la protuberància de plàstic més gran (a l’esquerra de la imatge de primer pla) a la part superior amb una serra / arxiu. Això permetrà que la placa de circuit s'adapti a aquesta zona.
3. Arxiveu els laterals de la part elevada a l'altre costat (a la dreta a la imatge del primer pla).

Col·loqueu la placa de circuit a la part superior del servo i assegureu-vos que s’adapti bé i tan a ras com sigui possible. Si no encaixa bé, feu els ajustos necessaris perquè encaixin. Traieu la placa de circuits del servo per al següent pas.

Pas 7: Substituïu l'eix

Substituïu l'eix per un de més llarg. Això ajudarà el zoètrop a no oscil·lar quan gira.

1. Amb unes alicates, traieu el petit eix metàl·lic que manté l’engranatge restant al seu lloc i deixeu-lo de banda.
2. Tallar 41 mm (1 5/8 polzades) de l'extrem culata (costat no tallant) de la broca amb una serra de tall o bons talladors.
3. Arxiveu els extrems per suavitzar-los amb un fitxer o un paper de vidre.
4. Torneu a col·locar l’engranatge i col·loqueu el nou eix al seu lloc. Premeu l'eix cap avall fins que quedi assegut al forat.

És possible que l’eix se senti segur, però l’experiència m’ha demostrat que amb el pas del temps es pot afluixar i ser difícil de mantenir al seu lloc mitjançant la pressió manual. Una manera de solucionar-ho és agafar un martell i prémer suaument el nou eix cap al forat.

Pas 8: bateries

Aquest pas mostra algunes proves i errors per part meva en crear originalment aquest dispositiu. El meu primer pla havia estat tenir sempre la placa alimentada i confiar en que el microcontrolador supervisés un polsador per engegar tota la resta. Vaig descobrir que, fins i tot quan el servo no es mou, traurà una petita quantitat de corrent de les bateries perquè acabin drenant-se fins i tot quan el dispositiu no s’utilitza. Més endavant vaig afegir un interruptor lliscant per encendre el dispositiu per desconnectar completament les bateries quan no s’utilitza.

Comenceu col·locant els dos suports de bateries (sense bateries) a banda i banda del servomotor de manera que els cables sòlids s’enfrontin i es superposin. Utilitzeu cinta extraïble per mantenir les bateries al seu lloc. Originalment, havia soldat els dos cables superiors junts, però després els vaig tallar per afegir l'interruptor de corredissa. Recomano fer-ho encara, perquè soldar aquests dos cables junts afegeix una rigidesa que ajuda a la resta del procés. És fàcil tallar posteriorment aquests cables per afegir el commutador de corredissa. Així, amb tot això, soldeu els dos cables superiors junts.

Utilitzant la placa de circuits com a guia, doblegueu els cables inferiors de manera que queden cap amunt i alineats amb els forats més externs de la capçalera femenina de 6 pins de la placa de circuit. Retalleu els cables amb talladors de fil perquè siguin prou llargs per connectar-se de manera sòlida a la capçalera femenina quan la placa de circuit estigui a la part superior del servomotor. La part superior de la placa de circuit hauria d’estar alineada al mateix nivell que la part superior dels suports de la bateria.

Traieu la cinta que subjecta les bateries al servo i poseu un tros de cinta de doble cara a banda i banda del servo. Torneu a col·locar el servo entre els suports de la bateria i col·loqueu-lo de nou de manera que la part superior de la placa de circuit quedi al mateix nivell que la superior dels suports de la bateria i premeu-los fermament.

Pas 9: ajuntar les coses

Afegiu un pont de cable sòlid entre els connectors PB0 i PB1 de la capçalera femella de la placa de circuit. Aquí era on tenia intenció de connectar un polsador per engegar el dispositiu. Afegir el pont farà que s’engegui quan s’aplica la potència.

Col·loqueu la placa de circuit a la part superior del servo.

Emboliqueu els cables del servo al voltant de la base i connecteu-los a la capçalera masculina de 3 pins de la placa de circuit. Si mirem la capçalera, el costat de terra (fil negre o marró) quedarà a la dreta. És possible que calgui fer alguna cosa per aconseguir que això s’emboliqui sense massa deixades. A continuació, enganxeu els cables al seu lloc. Vaig utilitzar una mica de cinta adhesiva negra (cinta de tela).

A continuació, afegirà el commutador de diapositives per controlar l’alimentació. El commutador de diapositives té tres pins. Només en feu servir dos: el central i un dels passadors laterals (no importa quin). Amb talls, retalleu el passador lateral no utilitzat.

Mantingueu el commutador de diapositives al seu lloc pel pal de filferro soldat dels suports de bateria units. Marqueu un punt als cables entre on es soldaran els passadors del commutador de diapositives (he utilitzat un bolígraf negre).

Talleu els pals de filferro que prèviament heu soldat junts per tenir un petit espai que coincideixi perfectament amb l’espaiat entre dos dels passadors del commutador de diapositives. Soldeu el commutador de diapositives per salvar la bretxa dels cables.

Pas 10: Zoetrope Base (opcional)

Volia tenir una bona base impresa en 3D per al dispositiu. Aquí teniu el disseny a TinkerCAD. No és necessari crear aquesta base perquè el dispositiu funcioni, però sembla bonic. A continuació s’inclou el fitxer d’impressió.

Pas 11: model de Zoetrope

El model 3D de la part giratòria de TinkerCAD es pot trobar aquí.

A continuació trobareu el STL d’aquest model, així com un fitxer TAR que conté les capes en rodanxes per imprimir. No incloc la instrucció per imprimir a la impressora Autodesk Ember, ja que existeixen diverses instruccions per utilitzar aquesta impressora, com aquesta.

Pas 12: Acabat de tocs

Les tres pestanyes de la impressió 3D s'han de fer opacs, en cas contrari, les parts del codificador òptic de la placa de circuit no podran detectar-les de manera fiable. Vaig fer servir esmalt d’ungles negre i això va funcionar molt bé. Originalment, simplement vaig provar un bolígraf Sharpie negre, però no era fiable com a interruptor òptic.

Un cop les pestanyes s’han tornat opaques, hauríeu d’anar-hi bé. Col·loqueu el zoòtrop a l’eix i engegueu l’alimentació.