RGB ultimative Propeller Anzeige

13 Schritt:Schritt 1: Propeller Anzeige Theory Schritt 2: Die LED-Leiter Schritt 3: Die Motortreiberschaltung Schritt 4: Motor Mechanik - Die komplizierte Art Schritt 5: Motor Mechanik - Die frustrierende Weise Schritt 6: Motor Mechanik - der einfache Weg Schritt 7: 3D-Druck Die Parts Schritt 8: Montage der Teile Schritt 9: Der Software Schritt 10: Hinzufügen von Extras, IR, SD Card Schritt 11: Bestell Circuit Boards Schritt 12: Die Arbeits Prototypen Schritt 13: Die fertiges Design

RGB ultimative Propeller Anzeige

Wie viele ich etwas finden, äußerst zufriedenstellend zu beobachten Leuchtanzeigen in Ehrfurcht. Von Bonfire Night Feuerwerk zu recht in Spielgrafik und sogar ein 8x8x8 RGB LED Würfel ich zurück im Jahre 2013 gebaut.

Ich habe viele Versuche einer zuverlässigen RGB propeller Uhr im Laufe der Jahre und obwohl ich hatte viele Prototypen und läuft sie schien nie zu bleiben, die für lange oder ist gut genug für mich zu schreien. Dies ist mein Versuch, eine stabile Konstruktion, die für eine lange Zeit dauern sollte.

Das Display verfügt über 24 x RGB-LEDs, ein flimmerfreies Bild für das menschliche Auge und ist stark genug, zum Anzeigen und Bearbeiten von einfachen 3D-Netze in Echtzeit. Ebenfalls enthalten sind Zeitmechanismen, um eine Uhr und Synchronisationsmechanismen zu fahren, um das Bild stabil unabhängig von der Motordrehzahl zu halten.

Schritt 1: Propeller Anzeige Theory


  1. RGB ultimative Propeller Anzeige

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    RGB ultimative Propeller Anzeige

    Ein Propeller Anzeige besteht aus einer einzigen Reihe von LEDs, die von einem Motor versponnen werden. Da der Motor dreht die LEDs die LEDs ein- und ausgeschaltet werden mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht ein stabiles Bild, um innerhalb des Bogens der LEDs angezeigt.

    A micocontroller Gehirn werden die LEDs zum richtigen Zeitpunkt ein- und ausgeschaltet werden, um das Bild zu zeichnen. Wie die Schaltung dreht sich um einen Onboard-Sensor, beispielsweise einem Hall-Effekt oder Infrarotstrahlunterbrecher verwendet, um die Mikrosteuerung zu synchronisieren und so das angezeigte Bild statisch.

    Nach meiner Erfahrung als eingebettetes Ingenieur der schwierige Teil ist nicht die Schaltung, aber die Mechaniker. Vor allem die Auswahl der richtigen Motor für den Job und die Schaffung einer Art, um die Stromversorgung des circuity wie sie sich dreht.

Schritt 2: Die LED-Leiter

  1. RGB ultimative Propeller Anzeige

    RGB ultimative Propeller Anzeige

    Die LEDs werden mit einem einfachen Puffersystem mit billig und heiter 74 Serie Oktalpuffer Chips angetrieben. Es gibt einige nette LED-Treiber-Chips verfügbar, aber wenn Sie wissen, was Sie tun und haben viel Rechenleistung in Ihrem Mikrocontroller dann sind das keine Notwendigkeit.

    Die LEDs I verwendet werden, sind sehr kleine gemeinsame Anode LEDs SMD-Typ I von Farnell gekauft. Sie waren teuer, aber sind komplett mit einer Linse und sehen sehr gut beleuchtet. Sie sind auch sehr klein, ich ursprünglich versucht, eine Anzeige von 32 LEDs mit einer viel größeren LED und wenn dies funktionierte sehr gut, es war ein bisschen zu groß, um mit hoher Geschwindigkeit Spinnen werden ohne Sicherheitskäfig.

    Um die LEDs ich 8 Datenpins von der Microcontroller und einem Taktstift zu fahren. Die 8 Datenanschlüsse sind mit dem Eingang des ersten Oktalpuffer IC und den Kathoden der ersten 8 LEDs verbunden. Die 8 Ausgänge aus dem ersten Puffer IC werden dann auf die 8 Eingänge der zweiten Puffer IC und den Kathoden der zweiten 8 LEDs zugeführt. Das Taktsignal wird an alle Puffer ICs so dass sie alle Takt gemeinsam gleichzeitig eingespeist. Mit dieser Technik erhalten (8 + 1) * 8 = 72 Bits des Steuer oder 72/3 = 24 RGB LEDs. Wenn 11-Puffer ICs wurden dann verwendet, die Anzahl der RGB-LEDs geht bis zu 32.

    Die LED-Anodenkontakte sind alle miteinander verbunden und dann zugeführt, um den Drain-Pin eines Logikpegel P-Kanal-FET. Auf diese Weise können alle LEDs ausgeschaltet, wie wir Uhr die Daten umgeschaltet werden. Ohne die FET Sie neigen dazu, etwas Licht über die Innenanzeige, wenn die äußere Display aufleuchtet, die am besten vermieden wird verschmiert zu bekommen. Diese Schmiereffekt ist in der Abbildung dargestellt.

    Die roten LEDs haben eine niedrigere Treiberspannung als die grünen und blauen Kanäle, so dass die Widerstände sind dazu da, damit die Farbintensität zu einheitlichen für alle drei Farben zu bleiben.

    Natürlich müssen Sie nicht auf RGB-LEDs zu verwenden, wird die normale LEDs genauso gut funktionieren und Ihnen 3 x die Auflösung für die gleiche Anzahl von Steuersignalen. Ich bin nur eine Schwäche für den hübschen Farben.

Schritt 3: Die Motortreiberschaltung


  1. Der Motortreiber besteht aus zwei Teilen.

    1) Der Schaltkreis, um den Motor anzutreiben, um es zu drehen.

    2) Der Schaltkreis, um die Spannung an die Anzeigeschaltung weiterzugeben.

    Die Schaltung, um die Motordreh ist sehr einfach und kann mit einem einfachen Transistor und Diode erreicht werden. Der Transistor ist mit dem PWM-Ausgang von einem zweiten Mikrocontroller angetrieben oder kann einfach in eine Gleichspannung verbunden werden. Die Gleichspannung sollte so gewählt werden, dass die Anzeige bei etwa 60 Zyklen pro Sekunde ausgeführt werden, wenn bis zu beschleunigen, um zu versuchen und am besten dabei, alle sichtbaren Flackern werden.

    Die Schaltung / Mechanik passieren die Spannung an der Drehanzeigeschaltung ist ein bisschen komplizierter.

Schritt 4: Motor Mechanik - Die komplizierte Art

  1. RGB ultimative Propeller Anzeige

    Background, können Sie diesen Schritt überspringen, wenn Sie mögen.

    Eine Methode, die ich verwendet habe, das funktioniert, ist das Gleichstrommotor selbst verwenden, um durch den Strom an die Anzeigeschaltung weiterzugeben. Innerhalb des Motors ist ein Mechanismus, damit die rotierende Wicklung des Motors an von den Motoren festen Anschlüsse mit gefederten Kontakte, hug mit einem Kommutator auf der Motorwelle befestigt versorgt werden. Durch die Verschaltung in die Motoren Spulen und bringen Sie die Kabel durch die Vorderseite des Motors können wir Strom zu versorgen.

    Beginnen Sie mit einem günstigen DC-Motor, habe ich eine 28 Pence Motor von Rapid.

    Aufbiegen Metalllaschen, die die Kunststoffrückplatte in Position zu halten und entfernen Sie die Kunststoff darauf achten, daß die Kontaktfedern beschädigen.

    Entfernen Sie die Motorspindel.

    Grind die Vorderachse montieren vom Motor mit einem Schleifstein, bis Sie mit einer ziemlich großen Loch in der Vorderseite des Gehäuses übrig sind.

    3D-Druck eine Halterung für ein Kugellager 0612, dass auch Steckplätze über die Vorderseite des Motorgehäuses.

    Laser schneiden eine kleine Kunststoffscheibe, die im Inneren des Lagers mit einem zentralen Loch für die Motorachse sitzen fest wird.

    Fügen Sie zusätzliche Löcher in der Scheibe, damit drei Drähte zu kommen die Vorderseite des Motorgehäuses.

    Löten Sie drei dünnen, isolierten Drahtstücke an die drei Phasen des Motors und dann füttern diese Drähte durch die Öffnung in dem Motorgehäuse und durch die drei Löcher in der Laser-Schnittplatte.

    Wiedereinbau des Motors kümmert sich um die Kontakte wieder und biegen Sie die Metalllaschen wieder an ihrem Platz.

    Überprüfen Sie den Motor frei dreht.

    Das funktioniert und war mein prefarred Verfahren für eine Zeit, aber es gibt eine Reihe von Schlüsselschattenseiten.

    1. Alle der Strom für die LEDs werden über die Motorkontakte bedeutet, dass sie sehr viel schneller Verschleiß versorgt werden.

    2. Es ist eine ziemlich große Aufgabe, um einen Motor zu tun

    3. Der Motor muss Spinnen werden für die Anzeige an die Macht bedeutet, Fehlersuche kann bedeuten, Demontage

    4. Die Motoren Geschwindigkeit nicht leicht ohne Bewirken auch die Spannung an die Anzeigeschaltung eingespeist gesteuert werden

    5. Anzeigeschaltung benötigt zusätzliche 6 zusätzliche Dioden auszubilden Spannungsgleichrichterbrücken bedeutet weitere Spannungsabfälle in den Versorgungsschienen

Schritt 5: Motor Mechanik - Die frustrierende Weise


  1. Background, können Sie diesen Schritt überspringen, wenn Sie mögen.

    Eine weitere Möglichkeit, die Anzeige-Elektronik Antrieb ist mit einem Generator zu erstellen, da der Motor dreht die Anzeigeschaltung dieses dann dreht eine große Spule, die senkrecht zu einer Reihe von Magneten verläuft. Die Spinnspule erzeugt seine eigene Macht.

    Dies wird in einer Menge guter prop Uhr Designs gezeigt und ist bekannt, dass auch langfristig arbeiten, wie in einem kürzlich erschienenen Artikel von Elektor gesehen, aber für mich ist es zu viel Aufwand. Ich habe sogar meine eigene Spulenwickelmaschine Gizmo und für mich ist es immer noch zu sehr nach Aufwand.

    Es gibt auch den Nachteil, dass der Motor nicht nur, um die Anzeige zu drehen, sondern auch erzeugen genügend Drehmoment Kraft, genug elektrische Energie, um die Anzeige zu fahren erstellen.

    Ich brauchte etwas einfacher ...

Schritt 6: Motor Mechanik - der einfache Weg


  1. Um Ihnen das Leben so einfach wie möglich ging ich mit der Schleifringe Ansatz.

    Beide Signale werden durch die Anzeigeschaltung, Stromversorgung und Erdung erforderlich.

    Die Energie wird durch an die Anzeigeschaltung unter Verwendung der Motorwelle und dem Motorgehäuse zugeführt. Die Steuerung PCB passt auf die 2mm Motorwelle und Lote auf, um einen schönen elektrische Verbindung zu geben. Ein Multi-Litze gegen das Motorgehäuse mit den 3D-Druck Mechanik statt. Der Strom wird von dem Motorkörper an der Motorwelle über die Motoren Metallbuchse übertragen.

    Der Boden wird durch die auf die Anzeige mit einem Schleifring-Technik zugeführt. Eine feste Metallplatte, gehalten ist neben dem Spinn Schaltungen. Die Schaltung hat dann Federkontakte, die Kontakt mit dem Metallring wie die Anzeige dreht sich zu machen. Ich begann mit Hilfe eines Drucklagers mit Innenabmessungen größer als die Breite der Gleichstrommotor. Dies bot hervorragenden elektrischen Kontakt, sondern auch einen Schläger beim Spinnen. Also nahm ich die rotierenden Teile des Lagers und verwendet nur eine Seite. Die andere Seite des Steckers I unter Verwendung eines 3D-Druckteil und eine Mehr Litze. Der Draht berührt den Metallring an drei Stellen, um zu versuchen und sorgen für einen guten elektrischen Kontakt zu allen Zeiten. Die Seite der Drucklager hat eine schöne abgerundete Nut, die um den Draht in Spiel auf dem Metall zu halten hilft.

    Vorteile habe ich diese Technik

    1) Es funktioniert gut, vorausgesetzt, Sie auf den Punkt säumen den Motor und Teller.

    2) Es scheint langfristig dauern

    3) Es ist leicht zu warten, wenn nötig

    4) Die Anzeige kann, ohne die Stromversorgung des Motors mit Strom versorgt werden

    5) Die Motordrehzahl kann einfach mit PWM etc. gesteuert werden

Schritt 7: 3D-Druck Die Parts


  1. Es gibt drei für diesen Build erforderlich 3D gedruckte Teile.

    1) Der Stand, um den Gleichstrommotor zu halten.

    2) Die Schutzschiene, Synchronisation Magnet und Schleifringgehäuse.

    3) Die Anzeige PCB Schleifringkontaktgehäuse.

    Jedes der Teile wurde mit PLA bei 0,3 mm Schichthöhe ohne Trägermaterial gedruckt.

    Beachten Sie die Teile für mein RepRap Drucker optimiert, so müssen Sie die CAD, um einen schönen festen Sitz zu bekommen zwicken.

Schritt 8: Montage der Teile

  1. RGB ultimative Propeller Anzeige

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    RGB ultimative Propeller Anzeige

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    Um die Montage zu beginnen ich zuerst entfernt die Isolation von etwa 1 Zoll meiner Multi-Litze und einge dies durch das Loch in der 3D-Druck Schutzteil. Ich gespreizten sich die Stränge des Kabels und schnappte der Seite der Drucklager in Position gewährleistet es möglichst bündig mit der 3D-gedruckte Oberfläche wurde dann.

    Ich habe dann den Motor eingeführt und verwendet eine CD, die vor der perfekt mit dem Metall-Lagerplatte ausgekleidet Motor zu bekommen. Ich brauchte einige Zeit, dies zu tun, bis es perfekt war und verwendet gut Sekundenkleber auf beiden Seiten der 3D-Druck, um den Motor und die Lagerplatte in Position zu fixieren dann. Nur vorsichtig sein, keine Kleber in den Motor oder auf das Kontaktteil der Lagerplatte zu bekommen.

    Ich habe dann schob die anderen 3D-gedruckten Schleifringteil über meine Anzeige PCB, gesäumt es so war es von zentraler Bedeutung für die Motorachse Loch auf der Leiterplatte geklebt und diese an Ort und Stelle.

    Wenn alles trocken war ich fügte der Multi-Litze mit dem Schleifring Teil und an Ort und Stelle vor, durch den Leistungs Pads auf meinem PCB verbunden geklebt. Ich schob das PCB in Platz auf der Motorachse und wieder nahm sich Zeit, um dies korrekt nivelliert vor dem Löten der Leiterplatte direkt auf die Motorwelle.

    Ein weiteres Stück der mehradrige Draht wird an der Unterseite des Motorträgers auf dem 3D-Druck stehen und der Motor an Ort und Stelle, um den Fuß mit Bindebänder gehalten wurde.

    Zusätzliche Drähte wurden dann an die Motorklemmen, mir 4 Leitungen insgesamt, 2 für den Motor und 2 für die Anzeige-Elektronik verlötet.

Schritt 9: Der Software

  1. RGB ultimative Propeller Anzeige

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    Ich habe die Software eine Reihe von Jahren mit Flowcode 4. Ich schrieb Versionen für AVR / Arduino und dsPIC. Der aktuelle Entwurf benutzt die dsPIC für die zusätzliche Rechenleistung, aber beide sind praktikable Möglichkeiten.

    Ich schrieb die Software als eine benutzerdefinierte C-Komponente und verwendet Flowcode, um die Funktionen aus der Bibliothek rufen Sie dann.

    Es gibt eine Diskussion um die aktuelle Software von den Flowcode-Foren zur Verfügung:

    http: //www.matrixtsl.com/mmforums/viewtopic.php f = ...?

    Die kompilierte Firmware auf das Gerät mit einem PICKIT3 Programmierer über das 6-Wege ICSP Steckdose geladen.
    Ich habe begonnen, die Software mit Flowcode 6, die weitaus leistungsfähiger ist und mir erlauben wird, eine voll funktionsfähige Simulation zu erstellen, um zu einer Beschleunigung der Zeit Erstellen von Animationen etc. Dies wird zur Zeit auf den Link unten und der Simulation so weit ist in gezeigt geteilt Redo das Bild.
    http: //www.matrixtsl.com/mmforums/viewtopic.php f = ...?

Schritt 10: Hinzufügen von Extras, IR, SD Card

  1. RGB ultimative Propeller Anzeige

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    Auf meinem Anzeigeschaltung habe ich beschlossen, einige zusätzliche Funktionen hinzuzufügen. Der vollständige schema für meine LED-Anzeigeschaltung ist in der beiliegenden gezeigt.

    Eine gefilterte IR-Empfänger, mir zu erlauben, um Dinge wie die Uhrzeit und einfache Spiele spielen mit einem Standard-TV-Fernbedienung zu tun (Kreis Space Invaders anyone?).

    Eine Micro-SD-Kartensteckplatz, mir zu erlauben sprites, Animation Skripte und alles, was zu groß, um in die Mikrocontroller beschränkt Speicher passen zu speichern.

    An einer Stelle habe ich versucht, ein Mikrofon, damit ich Audiofrequenz-basierte Visualisierungen tun konnte, aber der Lärm von der Spinn Display dazu geneigt, die Umgebungsgeräusche zu überwältigen.

    Ein Lautsprecher und Batterie-Backup RTC vielleicht auch schön Ergänzungen für die Alarmfunktion zu ermöglichen.

    Bluetooth oder Wifi wäre auch eine gute Option, jetzt, dass einfache Embedded-Module können für die sehr niedrigen Kosten direkt aus China zu finden sein.

    Einige Leute haben mehrere Waffen von LEDs, um die Aktualisierungsrate, ohne dass die Motordrehzahl zu erhöhen. Unter Verwendung von drei Sätzen von LEDs auf dem Display auch spinnen viel stabiler als zwei oder ein Vergleich und so nicht fein ausbalanciert mit technischen blau tack sein.

Schritt 11: Bestell Circuit Boards


  1. Die Motortreiberschaltung kann mit so etwas aus dem Regal, wie ein Arduino mit einem Motortreiber Schild oder proto Schild erfolgen. Die Anzeigeschaltung jedoch werden wahrscheinlich zu speziell für Ihre spezifischen Komponenten hergestellt werden.

    Um Ihre eigenen Leiterplatte für die Anzeige finden Sie einige gute PCB-Design-Software wie Adler oder Proteus benötigen. Software mit einer Arbeits und effiziente automatische Routenfunktion massiv in Quetschen in allen Signalspuren zu helfen.

    Ihre Leiterplatten können online von Anbietern wie Eurocircuits, die recht gute Preise auf geringe Menge PCB bieten und Werkzeuge an, um Ihren Entwurf zu überprüfen, bevor Sie den Auftrag vergeben gekauft werden.

    Die Kosten werden an Bord des kleineren Größe so das Board ist die billiger wird basierend.

    Für meine neuesten Charge von PCBs hatte ich eine Anzahl von Leiterplatten professionell mit Komponenten. Wenn jemand möchte, um eine dieser Boards besitzen dann lass es mich wissen. Es ist zuerst mahlt zuerst Ich fürchte, zu kommen. Ich werde auch in einem Motor zu werfen, etwas Draht und sogar die 3D-Druckteile und Drucklagerseite, wenn nötig. Die CAD-Datei beigefügt sollten Sie die unbewohnten PCBs direkt bestellen möchten.

    Wenn Ihr einfach deine eigenen Bretter, dann bestellen Sie Ihre Leiterplatte mit einer Oberflächenmontage-Maske, die Ihnen erlaubt, Lotpaste gelten und backen Sie Ihr Board in einem Toaster über oder Reflow-Ofen, wenn Sie eine haben. Ich habe meine SMD Boards seit Jahren mit einem 10 £ Toaster von eBay gebacken und es gibt viele Tutorials gibt, wie man es auch tun.

Schritt 12: Die Arbeits Prototypen

  1. RGB ultimative Propeller Anzeige

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    Gezeigt werden ein paar Aufnahmen der verschiedenen Prototypen durch die Jahre.

Schritt 13: Die fertiges Design

  1. RGB ultimative Propeller Anzeige

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    Dank für das Betrachten meiner instructable Ich hoffe, dass Sie die Reise genossen haben, und wenn Sie auf den Aufbau einer Propelleranzeige planen dann lassen Sie mich wissen, wie Ihr immer auf.
    Durch das Spiel mit dem Schleifring gelang es mir, machen das Display laufen sehr leise wie in dem Video zu sehen ist, wie man sehen kann mein Handy macht einige ziemlich bizarre Dinge wie gehen in und out of sync mit der LED-PWM. Das menschliche Auge die Anzeige statisch ist.
    Ich bin derzeit mit einem 16F1937 mit PWM-Steuerung auf einen Motortreiber, um den Gleichstrommotor anzutreiben. Die Motordrehzahl wird dann über ein Potentiometer gesteuert. Dies ist derzeit eine große E-blocks-Setup kann aber leicht, indem sie eine zweite PCB miniaturisiert werden. Wenn ich um dies werde ich ein Update veröffentlichen.
    Die LED-Platine ist derzeit Leistung durch einen Gleichstromversorgung Bank bis 3,6 V eingestellt, um Konto für den Diodenspannungsabfall zu nehmen. Auch dieses wird an den Motortreiber PCB zugesetzt werden.
    Die Anzeige wurde schnell mit einem Klecks blau tack aber mit ein wenig mehr Zeit, ich könnte eine weit bessere Arbeit, die mir erlauben sollte, um den Motor noch schneller laufen, ohne Vibrationen zu tun ausgeglichen. Dann hoffentlich mein Telefon könnte ein Foto besser zu nehmen.
    Jetzt zu knacken auf einige Animationen und erhalten Sie die IR-Lauf, so dass wir ein paar Spiele zu spielen ...