Ten projekt wykorzystuje diody LED SMD przymocowane do szklanych płytek drukowanych. Diody LED wyłączają się i świecą, symulując ruch piasku, zgodnie z pozycją sześcianu 3D w przestrzeni.
Poniżej kostka wideo 3D w akcji.



Poniższa lista zawiera materiały potrzebne do zbudowania kostki:



144 szt Diody LED SK6805-2427 ( )






Obudowa

Dodatkowe materiały i narzędzia potrzebne do projektu

Suszarka do włosów
zwykła lutownica z cienką końcówką
Drukarka 3d
drukarka laserowa

cienki drut
Piny PCB
pasta lutownicza w niskiej temperaturze
chlorek żelazowy

zwykły klej (np. UHU Hart)
uszczelniacz silikonowy
papier fotograficzny
aceton

Przejrzysta produkcja PCB

Oczywistym problemem związanym z płytkami drukowanymi jest to, że nie są one przezroczyste. Poniżej opisano szczegółowo, jak wykonać przezroczyste płytki drukowane.
Najpierw należy pociąć szkiełka mikroskopowe na kwadratowe kawałki za pomocą noża do szkła 50,8 mm.



Obejrzyj ten film, aby zrozumieć, jak to zrobić.



Załączony plik .stl ma model szablon, aby ułatwić pomiar żądanej długości. Będziesz potrzebował 4 szklanek, ale lepiej zrobić z marginesem 6-8 sztuk
.
Następnie pociąć taśmę miedzianą na kawałki nieco większe niż cięte podłoża szklane.

Oczyść podłoże i folię miedzianą alkoholem lub acetonem, a następnie sklej je ze sobą. Upewnij się, że w środku nie ma pęcherzyków powietrza. Użyj Norland NO81, który jest szybkim klejem UV zalecanym do łączenia metalu ze szkłem. Przeszlifuj jedną stronę folii miedzianej papierem ściernym, aby była bardziej szorstka. Aby wyleczyć klej, możesz użyć lampy UV do sprawdzania banknotów.



Po związaniu kleju wytnij folię wzdłuż krawędzi szklanego podłoża.

Zdjęcie pokazuje płytkę drukowaną i szablon do pasty lutowniczej z projektu jednego autora.



Przenieś projekt płytki drukowanej z papieru fotograficznego na miedź w dowolny dogodny dla siebie sposób. Możesz użyć LUT lub metody, którą opisałem tutaj.




Następnie wytraw miedź. (Jest to możliwe w przypadku chlorku żelazowego. Używam mieszaniny nadtlenku, cytryny i zwykłej soli).

Usuń toner za pomocą acetonu

Autor wykorzystuje duże diody LED SK6805-2427, co znacznie ułatwia ich lutowanie.
Zakryj wszystkie pola kontaktowe lutem niskotemperaturowym, a następnie zainstaluj diody LED u góry, pamiętając o przestrzeganiu prawidłowej orientacji diod, zgodnie z załączonym schematem.



Aby lutować zainstalowane diody LED, autor umieścił płytki drukowane w piekarniku i podgrzał je, aż stopi się lut. To prawda, że ​​później musiałem użyć suszarki do włosów, ponieważ nie wszystkie diody LED dobrze się lutowały.



Aby przetestować matrycę LED, możesz użyć Arduino Nano, aby załadować szkic Strandtest Adafruit NeoPixel i podłącz go do matrycy za pomocą złącza Dupont.

Do dolnej płytki drukowanej potrzebny jest kawałek płytki drukowanej o wymiarach 30 x 30 mm. Następnie przylutuj do niego kilka końcówek pinów, po których zostaną przymocowane szklane płytki drukowane. Styki VCC i GND zostały połączone za pomocą małego kawałka ocynowanego drutu miedzianego. Następnie zamknij wszystkie pozostałe otwory za pomocą lutu, ponieważ w przeciwnym razie żywica epoksydowa może wyciec podczas nalewania.



Aby przymocować matrycę LED do dolnej płytki PCB, użyj kleju UV, ale o wyższej lepkości (NO68). Aby prawidłowo wyrównać obwody drukowane, użyj specjalnego szablonu (patrz załączony plik .stl). Po przyklejeniu do podstawy szklane płytki drukowane kołysały się nieco, ale stały się twardsze po ich przylutowaniu do ustaleń na płycie chlebowej. Aby to zrobić, po prostu użyj zwykłej lutownicy i zwykłego lutu. Znowu miło jest sprawdzić każdą matrycę po lutowaniu. Połączenia między Din i Dout poszczególnych matryc wykonano za pomocą złączy Dupont połączonych z pinami na spodzie płyty.




Ponieważ konieczne jest, aby wielkość obudowy była jak najmniejsza, stosuje się TinyDuino. to płyta kompatybilna z Arduino w ultrakompaktowej obudowie. Wyobraź sobie, że jesteś w stanie uzyskać pełną moc Arduino Uno w rozmiarze 1/4! Podstawowy zestaw, który zawiera płytę procesora ze złączem USB do programowania, proto-płytkę do połączeń zewnętrznych, a także małą baterię LiPo. Autor zamierzał również kupić 3-osiowy akcelerometr, który jest oferowany do użytku z TinyDuino, zamiast modułu GY-521, którego używał w tym projekcie. Dzięki temu obwód stałby się jeszcze bardziej zwarty i zmniejszyłby wymagane wymiary obudowy. Schemat tego zestawu jest dość prosty i podano go poniżej.



Wprowadzono pewne zmiany w płycie procesora TinyDuino, gdzie po baterii dodano zewnętrzny przełącznik. Na płycie procesora znajduje się już przełącznik, który po prostu pasował do obudowy. Połączenia z płytką ścienną i modułem GY-521 są wykonywane za pomocą końcówek kołkowych, które nie pozwalają na najbardziej kompaktową konstrukcję, ale zapewniają większą elastyczność niż bezpośrednie lutowanie drutów. Długość przewodów / styków na dole płyty pilśniowej powinna być jak najkrótsza, w przeciwnym razie nie będzie można już podłączyć jej do górnej części płyty procesora.

Po zebraniu elektronika, możesz pobrać załączony kod i sprawdzić, czy wszystko działa. Kod zawiera następujące animacje, które można powtarzać, potrząsając akcelerometrem.

Rainbow: Animacja Rainbow z biblioteki Fastled
Cyfrowy piasek: To jest rozszerzenie Adafruits animowany piasek ledowy w trzech wymiarach. Piksele LED poruszają się zgodnie z wartościami odczytanymi z akcelerometru.
Deszcz: piksele spadają z góry na dół w zależności od nachylenia mierzonego przez akcelerometr
Konfetti: przypadkowe kolorowe plamki, które migają i znikają z biblioteki Fastled

Zgromadzenie

Ważne było znalezienie odpowiedniego materiału, który mógłby być użyty jako forma. Po kilku nieudanych próbach próbnych autor stwierdził, że najlepszym sposobem jest wydrukowanie trójwymiarowego kształtu, a następnie pokrycie go szczeliwem silikonowym. Wydrukuj jedną warstwę z pudełka 30 x 30 x 60 mm za pomocą parametru „spiralizuj kontur zewnętrzny” w pliku Cura (plik .stl). Następnie przykryj go cienką warstwą silikonu wewnątrz, co ułatwi wyjmowanie formy po wylaniu. Forma została przymocowana do dolnej płytki drukowanej również za pomocą szczeliwa silikonowego.Upewnij się, że nie ma otworów, aby żywica nie wyciekła i nie powstały puste przestrzenie.

Po usunięciu formy widać, że sześcian wygląda bardzo przezroczysto dzięki gładkiej powierzchni formy silikonowej. Wystąpią jednak pewne nieregularności związane ze zmianą grubości warstwy silikonu. Ponadto górna powierzchnia może zostać zdeformowana bliżej krawędzi.



Dlatego autor wypolerował wszystkie nierówności papierem ściernym. Pierwotnie planowano polerować kostkę, ostatecznie zdecydowano, że kostka wygląda lepiej z matową powierzchnią.



Obudowa elektroniki została opracowana przy użyciu programu Autodesk Fusion 360, a następnie wydrukowana na drukarce 3D. Prostokątny otwór w ścianie na przełącznik i kilka otworów z tyłu do zainstalowania modułu GY-521 za pomocą śrub M3. Przymocuj płytę procesora TinyDuino do dolnej płyty, która następnie zablokuje obudowę za pomocą śrub M2.2. Najpierw zainstaluj przełącznik w obudowie za pomocą kleju na gorąco, następnie zainstaluj moduł GY-521, a następnie ostrożnie włóż uszczelkę i akumulator.



Matryca LED została przymocowana do płyty za pomocą złącza Dupont, a płytę procesora można po prostu podłączyć od dołu. Na koniec przyklej dolną płytkę drukowaną matrycy LED do obudowy za pomocą kleju uniwersalnego (UHU Hart).



Pliki do drukowania i oprogramowania układowego: