Questo progetto utilizza LED SMD collegati a circuiti stampati in vetro. I LED si spengono e si illuminano, simulando il movimento della sabbia, in base alla posizione del cubo 3D nello spazio.
Sotto, un cubo 3D video in azione.



L'elenco seguente include i materiali necessari per costruire un cubo:



144 pezzi SK6805-2427 LED ( )






alloggiamento

Materiali e strumenti aggiuntivi richiesti per il progetto

Asciugacapelli
saldatore a punta sottile regolare
Stampante 3d
stampante laser

filo sottile
Pin PCB
pasta per saldatura a bassa temperatura
cloruro ferrico

colla normale (ad es. UHU Hart)
sigillante siliconico
carta fotografica
acetone

Produzione di PCB trasparente

L'ovvio problema con i circuiti stampati è che non sono trasparenti. Di seguito viene descritto in dettaglio come realizzare circuiti stampati trasparenti.
Per prima cosa devi tagliare i vetrini del microscopio in pezzi quadrati usando un tagliavetro da 50,8 mm.



Guarda questo video per capire come farlo.



Il file .stl allegato ha il modello modello, per facilitare la misurazione della lunghezza desiderata. Avrai bisogno di 4 bicchieri, ma è meglio fare con un margine di 6 - 8 pezzi
.
Successivamente, tagliare il nastro di rame in pezzi leggermente più grandi dei substrati di vetro tagliato.

Pulire il supporto e il foglio di rame con alcool o acetone, quindi incollarli insieme. Assicurarsi che non vi siano bolle d'aria all'interno. Utilizzare Norland NO81, che è una colla UV rapida consigliata per l'incollaggio di metallo su vetro. Carteggiare un lato della lamina di rame con carta vetrata per renderlo più ruvido. Per polimerizzare l'adesivo, è possibile utilizzare una lampada UV per controllare le banconote.



Dopo aver fissato l'adesivo, tagliare la pellicola lungo il bordo del supporto di vetro.

La foto mostra un circuito stampato e uno stencil per pasta saldante dal progetto di un autore.



Trasferisci il design del circuito stampato dalla carta fotografica al rame in qualsiasi modo conveniente per te. Puoi usare LUT o il metodo che ho descritto qui.




Quindi, incidere il rame. (È possibile con il cloruro ferrico. Uso una miscela di perossido, limone e sale ordinario).

Rimuovere il toner utilizzando l'acetone

L'autore utilizza grandi LED SK6805-2427, che facilita notevolmente la loro saldatura.
Coprire tutti i cuscinetti di contatto con saldature a bassa temperatura, quindi installare i LED in alto, ricordando di osservare il corretto orientamento dei LED, facendo riferimento allo schema allegato.



Per saldare i LED installati, l'autore ha inserito i circuiti stampati nel forno e li ha riscaldati fino a quando la saldatura si è sciolta. È vero, ho dovuto comunque usare un asciugacapelli in seguito, poiché non tutti i LED erano saldati bene.



Per testare la matrice LED, è possibile utilizzare Arduino Nano in cui caricare lo schizzo Strandtest Adafruit NeoPixel e collegalo alla matrice usando il connettore Dupont.

Per il circuito stampato inferiore, è necessario un pezzo di un circuito stampato della breadboard che misura 30x30 mm. Quindi saldare ad esso diverse punte dei pin, dove successivamente verranno collegati i circuiti stampati in vetro. I pin VCC e GND sono stati collegati usando un piccolo pezzo di filo di rame stagnato. Quindi chiudere tutti i fori passanti rimanenti con la saldatura, perché altrimenti l'epossidico potrebbe fuoriuscire durante il getto.



Per collegare la matrice LED al PCB inferiore, utilizzare la colla UV, ma con una viscosità più elevata (NO68). Per un corretto allineamento dei circuiti stampati, utilizzare un modello speciale (consultare il file .stl allegato). Dopo aver incollato alla base, i circuiti stampati di vetro oscillavano un po ', ma diventarono più duri dopo essere stati saldati ai risultati sulla breadboard. Per fare questo, basta usare il normale saldatore e la normale saldatura. Ancora una volta, è bello controllare ogni matrice dopo la saldatura. Le connessioni tra Din e Dout delle singole matrici sono state realizzate utilizzando connettori Dupont collegati ai pin nella parte inferiore della breadboard.




Poiché è necessario ridurre al minimo le dimensioni della custodia, viene utilizzato TinyDuino. è una scheda compatibile con Arduino in un pacchetto ultracompatto. Immagina di essere in grado di ottenere la piena potenza di un Arduino Uno in 1/4! Il kit di base, che include una scheda processore, con un connettore USB per la programmazione, una scheda protettiva per connessioni esterne e una piccola batteria LiPo. L'autore avrebbe anche acquistato un accelerometro a 3 assi, che viene offerto per l'uso con TinyDuino, invece del modulo GY-521 che ha usato in questo progetto. Ciò renderebbe il circuito ancora più compatto e ridurrebbe le dimensioni richieste del case. Lo schema di questo assemblaggio è abbastanza semplice ed è riportato di seguito.



Alcune modifiche sono state apportate alla scheda del processore TinyDuino, dove è stato aggiunto un interruttore esterno dopo la batteria. C'è già un interruttore sulla scheda del processore, era solo breve per adattarsi al case. Le connessioni alla breadboard e al modulo GY-521 sono realizzate utilizzando alette che non consentono il design più compatto, ma offrono una maggiore flessibilità rispetto alla saldatura diretta dei fili. La lunghezza dei fili / contatti nella parte inferiore della breadboard deve essere il più corta possibile, altrimenti non è più possibile collegarlo alla parte superiore della scheda del processore.

Dopo aver raccolto elettronica, puoi scaricare il codice allegato e verificare che tutto funzioni. Il codice include le seguenti animazioni che è possibile ripetere agitando l'accelerometro.

Arcobaleno: animazione arcobaleno dalla biblioteca FastLED
Digital Sand: questa è un'estensione Sabbia led animata di Adafruits in tre dimensioni. I pixel LED si sposteranno in base ai valori letti dall'accelerometro.
Pioggia: i pixel cadono dall'alto verso il basso a seconda della pendenza misurata dall'accelerometro
Confetti: macchie colorate casuali che lampeggiano e svaniscono dalla libreria FastLED

montaggio

Era importante trovare un materiale adatto che potesse essere usato come stampo. Dopo alcuni test di prova non riusciti, l'autore ha scoperto che il modo migliore è stampare una forma tridimensionale e quindi coprire con sigillante siliconico. Stampa uno strato da una scatola di 30 x 30 x 60 mm usando il parametro "spirale profilo esterno" nel file Cura (file .stl). Quindi coprilo con un sottile strato di silicone all'interno, che renderà molto facile rimuovere lo stampo dopo il versamento. Lo stampo è stato attaccato al circuito stampato inferiore anche usando sigillante siliconico.Assicurarsi che non vi siano fori in modo che la resina non possa fuoriuscire e che non si formino vuoti.

Dopo aver rimosso lo stampo, puoi vedere che il cubo sembra molto trasparente a causa della superficie liscia dello stampo in silicone. Tuttavia, ci saranno alcune irregolarità associate a una variazione dello spessore dello strato di silicone. Inoltre, la superficie superiore può essere deformata più vicino ai bordi.



Pertanto, l'autore ha lucidato tutti i dossi con carta vetrata. Inizialmente era stato progettato per lucidare il cubo, alla fine, si è deciso che il cubo avesse un aspetto migliore con una superficie opaca.



La custodia dell'elettronica è stata sviluppata utilizzando Autodesk Fusion 360 e quindi stampata su una stampante 3D. Un foro rettangolare nel muro per l'interruttore e diversi fori nella parte posteriore per installare il modulo GY-521 utilizzando le viti M3. Collegare la scheda del processore TinyDuino alla piastra inferiore, che quindi blocca il case con le viti M2.2. Innanzitutto, installa l'interruttore nella custodia usando colla a caldo, quindi installa il modulo GY-521, quindi inserisci con cura la guarnizione e la batteria.



La matrice LED è stata fissata alla breadboard utilizzando i connettori Dupont e la scheda del processore può essere semplicemente collegata dal basso. Infine, incollare il circuito stampato inferiore della matrice LED sull'alloggiamento usando la colla universale (UHU Hart).



File per stampa e firmware: