منحوتة زويتروب المحمولة باليد: 12 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

بواسطة joshua.brooks

هذه التعليمات عبارة عن نسخة مصغرة بحجم راحة اليد لمنحوتات أزهار تتحول إلى أزهار جميلة لجون إدمارك. يتم إضاءة التمثال داخليًا بواسطة ستروب عالي السطوع لتوفير الرسوم المتحركة. تمت طباعة الجزء الدوار على طابعة Ember 3D ، وتم إنشاء اللوحة القوية باستخدام برنامج Autodesk Circuits الذي توقف عن العمل الآن.

قائمة الاجزاء:

• 1 × 3D مطبوعة بلوم النحت

• 1 × LED لوحة دوائر كهربائية ستروب (OSHPARK)

  • 6 × مصابيح LED عالية السطوع (CREE XP-E من Digikey باللون الأبيض أو الأخضر أو الأحمر)
  • 1 × متحكم (ATtiny-85 من Digikey)
  • 3 x MOSFETs (IRF7103PbF Dual MOSFET من Digikey)
  • 1 × ترانزستور ضوئي (LTR-301 من Digikey)
  • 1 × Photodiode (LTE-302 من Digikey)
  • 1 × كل مقاوم 330 × 1206 (ERJ-8GEYJ331V من Digikey)
  • 1 × 1kΩ 1206 المقاوم (ERJ-8GEYJ102V من Digikey)
  • 1 × 10kΩ 1206 المقاوم (ERJ-8GEYJ103V من Digikey)
  • مكثفات 6 × 100nF 1206 (CL31A106KACLNNC من Digikey)
  • 1 × رأس أنثى 6 سنون (PPTC061LFBN-RC من Digikey)
  • رأس ذكر 1 × 3 سنون (PREC003SAAN-RC من Digikey)
• 1 × محرك سيرفو مستمر الدوران (Parallax # 900-00008 من Digikey)
• 1 × 1/16 بوصة قطرها ، 12 بوصة مثقاب (Bosch BL2731 من أمازون)
• 2 × 2 حامل بطارية AAA (Keystone Electronics 2468 من Digikey)

• 1 × مفتاح منزلق (SS-12E17 من Jameco ، أو ما يعادله)

الخطوة 1: طلب لوحة الدوائر

يمكن العثور أدناه على ملف مضغوط يحتوي على كل ما يلزم للطلب. استخدم هذا الملف لتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. هناك العديد من الشركات المصنعة للوحات الدوائر المطبوعة. أوصي بـ OSHPark.com للحصول على توازن بين التكلفة المنخفضة والجودة العالية والسرعة المتوسطة لتقديمها في أي مكان في العالم. لقد قمت بإنشاء مشروع هناك لتسهيل الطلب.

الخطوة 2: قم بتجميع لوحة الدائرة - أجزاء تركيب السطح

وصلت لوحاتي في مجموعة من 4 لوحات مرفقة بعلامات تبويب صغيرة (طلبت 12 لوحة). كان لدي أجزاء لتجميع اثنين منهم في وقت واحد. لقد قطعت علامات التبويب بحيث كنت أعمل مع اثنين فقط.

لقد استخدمت فرن إعادة التدفق لحام أجزاء تثبيت السطح ، على الرغم من أنه يمكنك استخدام مسدس حراري لنفس الغرض (التفاصيل أدناه). لقد استخدمت فرن إعادة التدفق والتعليمات من هذه التعليمات لتلحيم أجزائي.

1. ضع معجون اللحام على جميع وسادات التثبيت السطحية أعلى اللوحة (الألواح) باستخدام حقنة. تأكد من لصق جميع الفوط ، وليس كثيرًا حتى لا ينتهي بك الأمر مع وسادات التجسير كثيرًا. سوف يتقلص مرة أخرى إلى الفوط إذا لم يتم تطبيق الكثير. في الصورة أعلاه ، من الواضح أن المعجون يغطي العديد من الفوط ، لكن هذا لم يكن معجونًا كثيرًا بحيث لا يتسبب في تجسير بمجرد طهيه.

2. ضع بعناية كل من المكونات في مكانها على السبورة.

   • بالنسبة لمصابيح LED ، يواجه مربعا الزاوية الصغيران بعيدًا عن الفتحة المركزية للوحة.
   • جميع شرائح MOSFET المزدوجة الثلاثة لها نفس الاتجاه. انظر الصورة لتحديد موضع الدبوس 1 لوحدات الترانزستورات الفلورية MOSFET و ATTiny85.
   • تم توضيح موضع المقاومات في إحدى الصور أعلاه. R1 تساوي 10kΩ ، R2 تساوي 330 Ω ، R3 تساوي 1kΩ. التوجه لا يهم.
   • جميع المكثفات متشابهة ولا يهم الاتجاه.
3. استخدم فرن إعادة التدفق وفقًا للتعليمات لتسخين اللوحة وإكمال اللحام.

الخطوة 3: البديل: إعادة التدفق باستخدام مسدس حراري

إذا لم يكن لديك إمكانية الوصول إلى فرن إعادة التدفق ، فيمكنك إنهاء اللحام باستخدام مسدس حراري مع تدفق هواء منخفض. ضع لوحة الدائرة على سطح يبدد الحرارة (لقد استخدمت غطاء وعاء Chipotle) وقم بتسخين اللوحة بعناية باستخدام مسدس حراري مع تدفق هواء منخفض حتى تتحول قاعدة اللحام إلى الفضة اللامعة. إذا كان المنفاخ قويًا جدًا ، فقد يتسبب في انحراف الأجزاء عن الوسادات أثناء عملية إعادة التدفق.

ملاحظة: الصورة أعلاه مأخوذة من الإصدار الأول (إثبات المفهوم) للوحة الدائرة. يبدو مختلفًا بعض الشيء لأنه يحتوي على ثقب إضافي ولا يتضمن متحكم ATtiny85 على السبورة

الخطوة 4: قم بتجميع لوحة الدائرة - الأجزاء عبر الفتحة

ضع الرأسين (6 سنون أنثى و 3 سنون ذكر) بحيث يكونان متجهين لأسفل من الجانب السفلي للوحة الدائرة. قم بتثبيتها في مكانها (يتم تطبيق اللحام على الجانب العلوي من اللوحة).

قم بتوصيل أجزاء المشفر البصري على جانبي فتحة اللوحة الأصغر. يجب أن يبرزوا خارج الجانب العلوي للوحة ، مع مواجهة جانب العدسة (مع النتوء) لبعضهم البعض. يتم وضع النقطة ذات النقطة الحمراء (الترانزستور الضوئي ، LTR-301) بين الفتحتين الكبيرتين في اللوحة. يتم وضع النقطة ذات النقطة الصفراء (الثنائي الضوئي ، LTE-302) على الجانب الآخر من الفتحة الأصغر. يتم تطبيق لحام هذه على الجانب السفلي من اللوحة.

بعد أن يتم لحام أجزاء المشفر ، قم بقص المسامير واللحام لجعله متدفقًا مع الجزء السفلي من اللوحة قدر الإمكان. هذا للسماح للوحة بالجلوس في أدنى مستوى ممكن في الجزء العلوي من المؤازرة.

الخطوة الخامسة: برمجة المتحكم الدقيق

لقد استخدمت لوحة Arduino UNO للعمل كجهاز برمجة لوحدة التحكم باتباع Instructable. في ذلك ، يُظهر التعيين التالي من دبابيس Arduino إلى دبابيس ATtiny للبرمجة:

• 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)

نقاط الاتصال موضحة في الصورة أعلاه. استخدم سلك التوصيل لإجراء التوصيلات المناسبة.

بدءًا من Arduino UNO (أو ما يعادله) الذي تم إعداده كمبرمج (انظر Instructable أعلاه) ، افتح مشروع bloom.ino أدناه في Arduino IDE. ستحتاج إلى تنفيذ ما يلي في Arduino IDE قبل البرمجة:

• أدوات → مبرمج → Arduino كـ ISP
• أدوات → لوحة → ATtiny85 (ساعة داخلية 8 ميجا هرتز)
• أدوات → حرق Bootloader

ثم قم بالبرمجة كالمعتاد.

الخطوة 6: قم بتعديل المحرك

يحتاج المحرك إلى التعديل ، غالبًا عن طريق إزالة الأجزاء غير الضرورية ، بما في ذلك الغلاف العلوي ومعظم التروس.

1. ابدأ بإضافة قطعة من الشريط اللاصق من جانب واحد من المحرك ، عبر الجزء السفلي والجانب الآخر دون تغطية المسامير اللولبية السفلية. سيؤدي هذا إلى إغلاق الجزء السفلي عند إزالة البراغي. لقد استخدمت الشريط اللاصق الأزرق في الصور لجعله مرئيًا. في النهاية استخدمت شريطًا أسود ، لكنه لم يظهر في الصور.
2. قم بإزالة البرغي الذي يحمل الملحق X البلاستيكي الموجود أعلى المحرك في مكانه وقم بإزالة البلاستيك X.
3. قم بفك البراغي الأربعة من الأسفل. احتفظ بالبراغي. يمكنك اختياريا استخدامها لاحقًا في المشروع.
4. قم بإزالة الغطاء العلوي للمحرك لكشف التروس.
5. قم بإزالة الكل باستثناء الترس المركزي السفلي. يمكنك التخلص من هذه التروس. لن تحتاجهم.

بعد ذلك ، ستقوم بإزالة بعض البلاستيك من مبيت المحرك لاستيعاب لوحة الدائرة.

1. قم بإزالة الترس المتبقي وضعه جانبًا. ستحتاجه لاحقا.
2. احلق النتوء البلاستيكي الأكبر (على اليسار في الصورة المقربة) في الأعلى باستخدام منشار / ملف. سيسمح هذا للوحة الدائرة بتلائم هذه المنطقة.
3. ابردي جوانب الجزء المرتفع على الجانب الآخر (على اليمين في الصورة المقربة).

قم بتركيب لوحة الدائرة فوق الجزء العلوي من المؤازرة وتأكد من أنها تناسبها بشكل جيد ومتدفق قدر الإمكان. إذا لم يكن مناسبًا جيدًا ، فقم بإجراء التعديلات حسب الضرورة لتناسبه. قم بإزالة لوحة الدوائر من المؤازرة للخطوة التالية.

الخطوة 7: استبدل المحور

استبدل المحور بآخر أطول. سيساعد هذا الزويتروب على عدم التمايل عند الدوران.

1. باستخدام الزردية ، قم بإزالة المحور المعدني الصغير الذي يثبت الترس المتبقي في مكانه وضع الترس جانبًا.
2. اقطع 41 مم (1 5/8 بوصة) من طرف المؤخرة (الجانب غير المقطوع) لقمة الحفر باستخدام منشارا أو قواطع جيدة.
3. ابردي النهاية (النهايات) لتنعيمها باستخدام ملف أو ورق صنفرة.
4. أعد الترس إلى مكانه وقم بتركيب المحور الجديد في مكانه. اضغط على المحور لأسفل حتى يستقر في الفتحة.

قد يشعر المحور بالأمان ، لكن التجربة أظهرت لي أنه بمرور الوقت يمكن أن يصبح فضفاضًا ويصعب الحفاظ عليه في مكانه عن طريق الدفع بالضغط اليدوي. هناك طريقة لحل هذه المشكلة وهي أن تأخذ مطرقة وتضغط برفق على المحور الجديد لأسفل في الحفرة.

الخطوة 8: حزم البطارية

تُظهر هذه الخطوة بعض التجارب والخطأ من جانبي عند إنشاء هذا الجهاز في الأصل. كانت خطتي الأولى هي تشغيل اللوحة دائمًا ، والاعتماد على المتحكم الدقيق الذي يراقب زرًا ضغطًا لبدء تشغيل كل شيء آخر. اكتشفت أنه حتى عندما لا تتحرك المؤازرة ، فإنها ستسحب كمية صغيرة من التيار من البطاريات بحيث ينتهي بها الأمر بالتجفيف حتى عندما لا يكون الجهاز قيد الاستخدام. أضفت لاحقًا مفتاحًا منزلقًا لتشغيل الجهاز من أجل فصل البطاريات تمامًا عند عدم استخدامه.

ابدأ بوضع حاملي البطارية (بدون بطاريات) على جانبي محرك المؤازرة بحيث تواجه الأسلاك الصلبة بعضها البعض وتتداخل. استخدم شريطًا قابلًا للإزالة لتثبيت حزم البطاريات في مكانها. في الأصل ، كنت قد قمت بلحام السلكين العلويين معًا ، لكنني قمت بقصهما لاحقًا لإضافة مفتاح الشريحة. أوصي بالاستمرار في القيام بذلك ، لأن لحام هذين السلكين معًا يضيف صلابة تساعد في بقية العملية. من السهل قطع هذه الأسلاك لاحقًا لإضافة مفتاح الشريحة. لذلك ، مع ما يقال ، قم بتوصيل السلكين العلويين معًا.

باستخدام لوحة الدائرة كدليل ، قم بثني الأسلاك السفلية بحيث تكون متجهة للأعلى وتصطف مع معظم الثقوب الخارجية على الرأس الأنثوي ذي 6 سنون للوحة الدائرة. قم بقص الأسلاك باستخدام قواطع الأسلاك بحيث تظل طويلة بما يكفي لتوصيلها بقوة في الرأس الأنثوي عندما تكون لوحة الدائرة في مكانها أعلى محرك سيرفو. يجب أن يصطف الجزء العلوي من لوحة الدائرة الكهربائية مع أسطح حاملات البطاريات.

قم بإزالة الشريط الذي يحمل حزم البطاريات على المؤازرة ، ثم ضع قطعة من الشريط على الوجهين على جانبي المؤازرة. ضع المؤازرة في مكانها بين حاملي البطاريات ، واضبط وضعها مرة أخرى بحيث يكون الجزء العلوي من لوحة الدائرة متدفقًا مع الجزء العلوي من حاملات البطارية ، واضغط بقوة معًا.

الخطوة 9: وضع الأشياء معًا

أضف وصلة توصيل سلكية صلبة بين موصلات PB0 و PB1 للرأس الأنثوي للوحة الدائرة. هذا هو المكان الذي كنت أنوي توصيله بزر ضغط لبدء تشغيل الجهاز. ستؤدي إضافة العبور إلى جعله يبدأ عند توصيل الطاقة.

ضع لوحة الدائرة في مكانها أعلى المؤازرة.

لف الأسلاك من المؤازرة حول القاعدة وقم بتوصيلها برأس ذكر ثلاثي السنون على لوحة الدائرة. بالنظر إلى الرأس ، سيكون الجانب الأرضي (سلك أسود أو بني) على اليمين. قد يستغرق الأمر بعض الوقت حتى يتم التفاف هذا بشكل جيد دون الكثير من الركود المتبقي. ثم قم بربط الأسلاك في مكانها. لقد استخدمت بعض الشريط اللاصق الأسود (شريط من القماش) لي.

بعد ذلك ، ستضيف مفتاح الشرائح للتحكم في الطاقة. يحتوي مفتاح الشرائح على ثلاثة دبابيس. ستستخدم اثنين فقط من هذه: المركز الأول والأخر من الدبابيس الجانبية (لا يهم أيهما). باستخدام القواطع ، قم بقص الدبوس الجانبي غير المستخدم.

امسك مفتاح الشرائح في مكانه بواسطة عمود السلك الملحوم لحوامل البطاريات المتصلة. ضع علامة على نقطة على الأسلاك بين المكان الذي سيتم فيه لحام دبابيس تبديل الشرائح لاحقًا (لقد استخدمت قلمًا حادًا أسود).

قم بقص دعامات الأسلاك التي سبق أن قمت بلحامها معًا للحصول على فجوة صغيرة تتطابق بشكل وثيق مع التباعد بين اثنين من المسامير على مفتاح الشرائح. جندى مفتاح الشرائح لسد الفجوة في الأسلاك.

الخطوة 10: قاعدة Zoetrope (اختياري)

كنت أرغب في الحصول على قاعدة مطبوعة ثلاثية الأبعاد للجهاز. هذا هو التصميم على TinkerCAD. ليس من الضروري إنشاء هذه القاعدة حتى يعمل الجهاز ، لكنها تبدو جميلة. يتم تضمين ملف الطباعة أدناه.

الخطوة 11: نموذج Zoetrope

يمكن العثور على النموذج ثلاثي الأبعاد للجزء الدوار في TinkerCAD هنا.

يمكن العثور أدناه على STL من هذا النموذج بالإضافة إلى ملف TAR الذي يحتوي على الطبقات المقطعة للطباعة. لا أقوم بتضمين تعليمات الطباعة على طابعة Autodesk Ember نظرًا لوجود العديد من التعليمات لاستخدام هذه الطابعة ، مثل هذه.

الخطوة 12: اللمسات الأخيرة

يجب أن تكون علامات التبويب الثلاث للطباعة ثلاثية الأبعاد غير شفافة ، وإلا فلن تتمكن أجزاء التشفير البصري للوحة الدائرة من اكتشاف مرورها بشكل موثوق. لقد استخدمت طلاء أظافر أسود ، وقد نجح ذلك بشكل رائع. في الأصل ، جربت ببساطة قلم Sharpie الأسود ، لكنه لم يكن موثوقًا به كمقاطعة بصرية.

بمجرد أن تصبح علامات التبويب غير شفافة ، يجب أن تكون على ما يرام. ضع zoetrope على العمود ، وقم بتشغيل الطاقة!