Patung Zoetrope genggam: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Oleh joshua.brooksIkuti Lainnya oleh penulis:

Instruksi ini adalah versi miniatur, seukuran telapak tangan dari patung mekar indah John Edmark. Patung itu diterangi secara internal oleh strobo kecerahan tinggi untuk memberikan animasi. Bagian yang berputar dicetak pada printer Ember 3D, dan papan strobo dibuat menggunakan program Sirkuit Autodesk yang sekarang sudah tidak berfungsi.

Daftar bagian:

• 1 x patung mekar 3D dicetak

• 1 x papan sirkuit strobo 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 Fototransistor (LTR-301 dari Digikey)
  • 1 x Fotodioda (LTE-302 dari Digikey)
  • 1 x masing-masing resistor 330Ω 1206 (ERJ-8GEYJ331V dari Digikey)
  • 1 x 1kΩ 1206 resistor (ERJ-8GEYJ102V dari Digikey)
  • 1 x 10kΩ 1206 resistor (ERJ-8GEYJ103V dari Digikey)
  • 6 x 100nF 1206 kapasitor (CL31A106KACLNNC dari Digikey)
  • 1 x 6-pin header perempuan (PPTC061LFBN-RC dari Digikey)
  • 1 x 3-pin header laki-laki (PREC003SAAN-RC dari Digikey)
• 1 x Motor servo rotasi terus menerus (Parallax #900-00008 dari Digikey)
• 1 x diameter 1/16 inci, mata bor 12 inci (Bosch BL2731 dari Amazon)
• 2 x 2 tempat baterai AAA (Keystone Electronics 2468 dari Digikey)

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

Langkah 1: Memesan Papan Sirkuit

File ZIP dengan semua yang diperlukan untuk pemesanan dapat ditemukan di bawah. Gunakan file ini untuk membuat PCB Anda. Ada banyak produsen papan sirkuit cetak di luar sana. Saya merekomendasikan OSHPark.com untuk keseimbangan antara biaya rendah, kualitas tinggi, kecepatan sedang untuk dikirim ke mana saja di dunia. Saya telah membuat proyek di sana untuk memudahkan pemesanan.

Langkah 2: Pasang Papan Sirkuit - Bagian Pemasangan Permukaan

Papan saya tiba dalam kelompok 4 yang terpasang dengan tab kecil (saya memesan 12 papan). Saya memiliki bagian untuk merakit dua dari mereka secara bersamaan. Saya membentak tab sehingga saya hanya bekerja dengan dua.

Saya menggunakan oven reflow untuk menyolder bagian pemasangan permukaan, meskipun Anda dapat menggunakan senapan panas untuk tujuan yang sama (detail di bawah). Saya menggunakan oven reflow dan instruksi dari instruksi ini untuk menyolder bagian saya.

1. Oleskan pasta solder ke semua bantalan pemasangan permukaan di bagian atas papan menggunakan jarum suntik. Pastikan untuk menempelkan pasta ke semua bantalan, dan tidak terlalu banyak sehingga Anda tidak terlalu banyak menjembatani bantalan. Ini akan berkontraksi kembali ke bantalan jika tidak terlalu banyak diterapkan. Pada gambar di atas, pasta jelas menutupi banyak bantalan, tetapi pasta ini tidak terlalu banyak untuk menyebabkan bridging setelah dimasak.

2. Tempatkan setiap komponen dengan hati-hati pada tempatnya di papan tulis.

   • Untuk LED, dua kotak sudut kecil menghadap jauh dari lubang tengah papan.
   • Tiga chip MOSFET ganda semuanya memiliki orientasi yang sama. Lihat gambar untuk posisi pin 1 dari MOSFET dan ATTiny85.
   • Posisi resistor diilustrasikan pada salah satu gambar di atas. R1 adalah 10kΩ, R2 adalah 330, R3 adalah 1kΩ. Orientasinya tidak masalah.
   • Semua kapasitor sama dan orientasinya tidak masalah.
3. Gunakan oven reflow sesuai instruksi untuk memanaskan papan dan menyelesaikan penyolderan.

Langkah 3: Alternatif: Reflow Menggunakan Heat Gun

Jika Anda tidak memiliki akses ke oven reflow, Anda dapat menyelesaikan penyolderan menggunakan senapan panas dengan aliran udara rendah. Tempatkan papan sirkuit pada permukaan yang akan menghilangkan panas (saya menggunakan tutup mangkuk Chipotle) dan hati-hati panaskan papan menggunakan pistol panas dengan aliran udara rendah sampai semua solderpase telah berubah menjadi perak mengkilap. Jika blower terlalu kuat, dapat menyebabkan bagian-bagian tersebut terlepas dari bantalan selama proses reflow.

Catatan: gambar di atas adalah dari versi pertama (bukti konsep) dari papan sirkuit. Tampilannya sedikit berbeda karena memiliki lubang tambahan dan tidak menyertakan mikrokontroler ATtiny85 di papannya

Langkah 4: Pasang Papan Sirkuit - Bagian Lubang

Posisikan dua header (6 pin female dan 3 pin male) sehingga menghadap ke bawah dari sisi bawah papan sirkuit. Solder di tempatnya (solder diterapkan di sisi atas papan).

Pasang bagian encoder optik di kedua sisi lubang papan yang lebih kecil. Mereka harus menonjol dari sisi atas papan, dengan sisi lensa (dengan tonjolan) saling berhadapan. Yang dengan titik merah (fototransistor, LTR-301) diposisikan di antara dua lubang besar di papan. Yang dengan titik kuning (fotodioda, LTE-302) diposisikan di sisi lain dari lubang yang lebih kecil. Solder untuk ini diterapkan ke sisi bawah papan.

Setelah bagian encoder disolder, rapikan pin & solder agar rata dengan bagian bawah papan. Ini untuk memungkinkan papan duduk serendah mungkin di atas servo.

Langkah 5: Memprogram Mikrokontroler

Saya menggunakan papan Arduino UNO untuk bertindak sebagai perangkat pemrograman untuk pengontrol dengan mengikuti Instruksi ini. Di dalamnya, ini menunjukkan pemetaan berikut dari pin Arduino ke pin ATtiny untuk pemrograman:

• 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 koneksi diberi label pada gambar di atas. Gunakan kabel pengait untuk membuat sambungan yang sesuai.

Dimulai dengan Arduino UNO (atau setara) yang diatur sebagai programmer (lihat Instruksi di atas), Buka proyek bloom.ino di bawah ini di Arduino IDE. Anda harus melakukan hal berikut di Arduino IDE sebelum memprogram:

• Alat → Programmer → Arduino sebagai ISP
• Alat → Papan → ATtiny85 (jam 8 MHz internal)
• Alat → Bakar Bootloader

Kemudian program seperti biasa.

Langkah 6: Modifikasi Motor

Motor perlu dimodifikasi, sebagian besar dengan menghilangkan bagian yang tidak perlu, termasuk cangkang atas dan sebagian besar roda gigi.

1. Mulailah dengan menambahkan selotip di sekitar dari satu sisi motor, di bagian bawah dan ke sisi lain tanpa menutupi sekrup bawah. Ini akan menahan bagian bawah tetap tertutup saat sekrup dilepas. Saya menggunakan selotip biru dalam gambar untuk membuatnya terlihat. Akhirnya saya menggunakan selotip hitam, tetapi tidak terlihat di gambar.
2. Lepaskan sekrup yang menahan lampiran plastik X di bagian atas motor pada tempatnya dan lepaskan plastik X.
3. Lepaskan 4 sekrup dari bawah. Jauhkan sekrup. Anda dapat menggunakannya secara opsional nanti dalam proyek.
4. Lepaskan tutup atas motor untuk mengekspos roda gigi.
5. Lepaskan semua kecuali gigi tengah bawah. Anda dapat membuang roda gigi ini. Anda tidak akan membutuhkan mereka.

Selanjutnya, Anda akan menghapus sebagian plastik dari rumah motor untuk mengakomodasi papan sirkuit.

1. Lepaskan gigi yang tersisa dan sisihkan. Anda akan membutuhkannya nanti.
2. Cukur benjolan plastik yang lebih besar (di sebelah kiri pada gambar close-up) di bagian atas menggunakan gergaji / kikir. Ini akan memungkinkan papan sirkuit pas di area ini.
3. File sisi bagian yang terangkat di sisi lain (di sebelah kanan dalam gambar close-up).

Pasang papan sirkuit di atas servo dan pastikan terpasang dengan baik dan sehalus mungkin. Jika tidak pas, buat penyesuaian seperlunya agar pas. Lepaskan papan sirkuit dari servo untuk langkah selanjutnya.

Langkah 7: Ganti Gandar

Ganti poros dengan yang lebih panjang. Ini akan membantu zoetrope agar tidak goyah saat berputar.

1. Dengan menggunakan tang, lepaskan poros logam kecil yang menahan roda gigi yang tersisa di tempatnya dan sisihkan roda gigi.
2. Potong 41mm (1 5/8 inci) dari ujung pantat (sisi non pemotongan) mata bor menggunakan gergaji besi atau pemotong yang baik.
3. Kikir ujungnya hingga halus dengan file atau amplas.
4. Pasang kembali roda gigi ke tempatnya dan pasang poros baru pada tempatnya. Tekan gandar ke bawah hingga terpasang di dalam lubang.

Gandar mungkin terasa aman, tetapi pengalaman telah menunjukkan kepada saya bahwa seiring waktu as dapat menjadi longgar dan sulit untuk tetap di tempatnya dengan dorongan tekanan tangan. Cara untuk mengatasi ini adalah dengan mengambil palu dan dengan lembut mengetuk gandar baru ke dalam lubang.

Langkah 8: Paket Baterai

Langkah ini menunjukkan beberapa percobaan dan kesalahan di pihak saya ketika awalnya membuat perangkat ini. Rencana pertama saya adalah selalu menyalakan papan, dan mengandalkan mikrokontroler yang memantau tombol tekan untuk memulai yang lainnya. Saya menemukan bahwa bahkan ketika servo tidak bergerak, itu akan menarik sejumlah kecil arus dari baterai sehingga akhirnya terkuras bahkan ketika perangkat tidak digunakan. Saya kemudian menambahkan sakelar geser untuk menghidupkan perangkat agar benar-benar melepaskan baterai saat tidak digunakan.

Mulailah dengan menempatkan dua dudukan baterai (tanpa baterai) di kedua sisi motor servo sedemikian rupa sehingga kabel padat saling berhadapan dan tumpang tindih. Gunakan selotip yang dapat dilepas untuk menahan unit baterai di tempatnya. Awalnya, saya telah menyolder dua kabel atas bersama-sama, tetapi kemudian memotongnya untuk menambahkan sakelar geser. Saya sarankan tetap melakukan ini, karena menyolder kedua kabel ini bersama-sama menambah kekakuan yang membantu proses selanjutnya. Mudah untuk kemudian memotong kabel ini untuk menambahkan sakelar geser. Jadi, dengan itu, solder dua kabel atas bersama-sama.

Dengan menggunakan papan sirkuit sebagai panduan, tekuk kabel bawah sedemikian rupa sehingga menghadap ke atas dan sejajar dengan lubang paling luar pada header perempuan 6-pin dari papan sirkuit. Pangkas kabel dengan pemotong kawat sedemikian rupa sehingga masih cukup panjang untuk terhubung dengan kuat di header perempuan saat papan sirkuit dipasang di bagian atas motor servo. Bagian atas papan sirkuit, harus sejajar dengan bagian atas dudukan baterai.

Lepaskan selotip yang menahan paket baterai ke servo, dan letakkan selotip dua sisi di kedua sisi servo. Pasang kembali servo pada tempatnya di antara dudukan baterai, posisikan lagi sedemikian rupa sehingga bagian atas papan sirkuit rata dengan bagian atas dudukan baterai, dan tekan bersama-sama dengan kuat.

Langkah 9: Menyatukan Segalanya

Tambahkan jumper kawat padat antara konektor PB0 dan PB1 dari header perempuan papan sirkuit. Di sinilah saya bermaksud menghubungkan tombol tekan untuk memulai perangkat. Menambahkan jumper akan membuatnya menyala saat daya diterapkan.

Letakkan papan sirkuit pada tempatnya di atas servo.

Bungkus kabel dari servo di sekitar pangkalan dan sambungkan ke header laki-laki 3-pin di papan sirkuit. Melihat header, sisi ground (kabel hitam atau coklat) akan berada di sebelah kanan. Mungkin perlu beberapa hal untuk membuat ini terbungkus dengan baik tanpa terlalu banyak sisa kendur. Kemudian rekatkan kabel di tempatnya. Saya menggunakan beberapa pita gaffer hitam (pita kain) untuk milik saya.

Selanjutnya, Anda akan menambahkan sakelar geser untuk mengontrol daya. Slideswitch memiliki tiga pin. Anda hanya akan menggunakan dua di antaranya: pin tengah dan pin samping (tidak masalah yang mana). Dengan menggunakan pemotong, potong pin samping yang tidak digunakan.

Pegang sakelar geser di tempatnya dengan tiang kawat yang disolder dari dudukan baterai yang digabungkan. Tandai titik pada kabel di antara tempat pin slideswitch nantinya akan disolder (saya menggunakan pena sharpie hitam).

Potong tiang kawat yang sebelumnya Anda solder bersama untuk memiliki celah kecil yang sangat cocok dengan jarak antara dua pin pada sakelar geser. Solder sakelar geser untuk menjembatani celah di kabel.

Langkah 10: Zoetrope Base (opsional)

Saya ingin memiliki basis cetak 3D yang bagus untuk perangkat. Berikut desain di TinkerCAD. Tidak perlu membuat basis ini agar perangkat berfungsi, tetapi terlihat bagus. File cetak disertakan di bawah ini.

Langkah 11: Model Zoetrope

Model 3D untuk bagian pemintalan di TinkerCAD dapat ditemukan di sini.

STL dari model ini serta file TAR yang berisi lapisan irisan untuk dicetak dapat ditemukan di bawah. Saya tidak menyertakan instruksi untuk mencetak pada printer Autodesk Ember karena beberapa instruksi untuk menggunakan printer ini ada, seperti ini.

Langkah 12: Sentuhan Akhir

Tiga tab dari cetakan 3D harus dibuat buram, jika tidak, bagian encoder optik dari papan sirkuit tidak akan dapat mendeteksinya dengan andal. Saya menggunakan cat kuku hitam, dan itu bekerja dengan baik. Awalnya saya hanya mencoba pena Sharpie hitam, tetapi tidak dapat diandalkan sebagai pengganggu optik.

Setelah tab dibuat buram, Anda harus melakukannya dengan baik. Tempatkan zoetrope pada poros, dan nyalakan daya!