3डी डिजिटल रेत: 11 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

यह परियोजना मेरे डॉटस्टार एलईडी क्यूब की निरंतरता की तरह है जहां मैंने ग्लास पीसीबी से जुड़ी एसएमडी एलईडी का इस्तेमाल किया। इस परियोजना को पूरा करने के कुछ ही समय बाद, मुझे एडफ्रूट द्वारा एनिमेटेड एलईडी रेत दिखाई दी, जो रेत के दानों की गति का अनुकरण करने के लिए एक एक्सेलेरोमीटर और एक एलईडी मैट्रिक्स का उपयोग करता है। मैंने सोचा कि एक्सेलेरोमीटर के साथ जोड़े गए मेरे एलईडी क्यूब का एक बड़ा संस्करण बनाकर इस परियोजना को तीसरे आयाम में विस्तारित करना एक अच्छा विचार होगा। मैं क्यूब को एपॉक्सी राल में डालने का भी प्रयास करना चाहता था।

यदि आप क्यूब को एक्शन में देखना चाहते हैं तो वीडियो तक नीचे स्क्रॉल करें।

चरण 1: सामग्री का बिल

निम्नलिखित सूची में घन के निर्माण के लिए आवश्यक सामग्री शामिल है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है

• 144 पीसी SK6805-2427 एलईडी (जैसे aliexpress)
• माइक्रोस्कोप स्लाइड (जैसे amazon.de)
• कॉपर टेप (0.035 x 30 मिमी) (उदा. ebay.de)
• TinyDuino मूल किट - लिथियम संस्करण
• एक्सेलेरोमीटर मॉड्यूल (जैसे ASD2511-R-A टिनीशील्ड या GY-521)
• प्रोटोटाइप पीसीबी (30 x 70 मिमी) (जैसे amazon.de)
• स्पष्ट कास्टिंग राल (जैसे conrad.de या amazon.de)
• 3डी प्रिंटेड हाउसिंग

निर्माण के लिए आवश्यक अतिरिक्त सामग्री और उपकरण

• गर्म हवा टांका लगाने वाला लोहा
• ठीक टिप के साथ सामान्य टांका लगाने वाला लोहा
• थ्री डी प्रिण्टर
• लेजर प्रिंटर
• ड्यूपॉन्ट कनेक्टर्स
• पतला तार
• पीसीबी हैडर पिन
• कम तापमान मिलाप पेस्ट
• पीसीबी वगैरह (जैसे फेरिक क्लोराइड)
• धातु-कांच के लिए यूवी इलाज गोंद (जैसे NO61)
• सामान्य प्रयोजन गोंद (जैसे यूएचयू हार्ट)
• सिलिकॉन सीलेंट
• टोनर ट्रांसफर पेपर
• एसीटोन

चरण 2: ग्लास पीसीबी बनाना

इस प्रक्रिया को पहले से ही मेरे डॉटस्टार एलईडी क्यूब के मेरे पिछले निर्देश में विस्तार से वर्णित किया गया है, इसलिए, मैं बस संक्षेप में चरणों पर जाऊंगा।

1. माइक्रोसॉप स्लाइड्स को ५०.८ मिमी लंबाई के टुकड़ों में काटें । सही लंबाई हासिल करने में मेरी मदद करने के लिए मेरे पास 3डी प्रिंटेड जिग है (संलग्न.stl फाइल देखें)। आपको ४ स्लाइड्स की आवश्यकता होगी, मैं ६ से ८ टुकड़े बनाने की सलाह देता हूं।
2. कांच के सब्सट्रेट पर तांबे की पन्नी को गोंद करें। मैंने यूवी इलाज गोंद NO61 का इस्तेमाल किया।
3. एक लेजर प्रिंटर का उपयोग करके टोनर ट्रांसफर पेपर पर पीसीबी के साथ संलग्न पीडीएफ को प्रिंट करें। बाद में अलग-अलग टुकड़ों को काट लें।
4. पीसीबी डिजाइन को कॉपर क्लैड पर ट्रांसफर करें। मैंने इस उद्देश्य के लिए एक लैमिनेटर का इस्तेमाल किया।
5. उदा का उपयोग करके तांबे को हटा दें। फ़ेरिक क्लोराइड
6. एसीटोन का उपयोग करके टोनर निकालें

चरण 3: मिलाप एलईडी

अपने डॉटस्टार एलईडी क्यूब में मैंने एपीए102-2020 एलईडी का इस्तेमाल किया और योजना इस परियोजना में उसी प्रकार के एलईडी का उपयोग करने की थी। हालांकि, एलईडी के अलग-अलग पैड के बीच की छोटी दूरी के कारण सोल्डरिंग ब्रिज बनाना बहुत आसान है। इसने मुझे हर एक एलईडी को हाथ से मिलाप करने के लिए मजबूर किया और मैंने वास्तव में इस परियोजना पर भी यही काम किया। दुर्भाग्य से, जब मेरे पास परियोजना लगभग समाप्त हो गई थी तो अचानक कुछ सोल्डर ब्रिज या खराब संपर्क दिखाई देने लगे, जिसने मुझे फिर से सब कुछ अलग करने के लिए मजबूर किया। मैंने तब थोड़ा बड़ा SK6805-2427 एल ई डी में जाने का फैसला किया, जिसमें एक अलग पैड लेआउट है जो उन्हें सोल्डर के लिए और अधिक आसान बनाता है।

मैंने सभी पैड्स को लो मेल्टिंग सोल्डर पेस्ट से ढक दिया और फिर एलईडी को ऊपर रख दिया। संलग्न योजनाबद्ध का हवाला देकर एल ई डी के सही अभिविन्यास का ध्यान रखें। उसके बाद मैंने पीसीबी को हमारे किचन में गर्म प्लेट पर रखा और सोल्डर के पिघलने तक सावधानी से गर्म किया। इसने अच्छी तरह से काम किया और मुझे अपने गर्म हवा के टांका लगाने वाले लोहे के साथ केवल थोड़ा सा काम करना पड़ा। एलईडी मैट्रिक्स का परीक्षण करने के लिए मैंने Adafruit NeoPixel स्ट्रैंडटेस्ट उदाहरण चलाने वाले एक Arduino नैनो का उपयोग किया और इसे ड्यूपॉन्ट तारों का उपयोग करके मैट्रिक्स से जोड़ा।

चरण 4: निचला पीसीबी तैयार करें

नीचे के पीसीबी के लिए मैंने एक प्रोटोटाइप बोर्ड से 30 x 30 मिमी का टुकड़ा काटा। मैंने इसके बाद कुछ पिन हेडर्स को इसमें मिलाया, जहां बाद में ग्लास पीसीबी को जोड़ा जाएगा। वीसीसी और जीएनडी पिन चांदी के तांबे के तार के एक छोटे टुकड़े का उपयोग करके जुड़े हुए थे। फिर मैंने सोल्डर के साथ छेद के माध्यम से शेष सभी को सील कर दिया क्योंकि अन्यथा एपॉक्सी राल कास्टिंग प्रक्रिया के दौरान रिस जाएगा।

चरण 5: ग्लास पीसीबी संलग्न करें

एलईडी मैट्रिस को नीचे के पीसीबी से जोड़ने के लिए मैंने फिर से एक यूवी इलाज गोंद का उपयोग किया लेकिन उच्च चिपचिपाहट (NO68) के साथ। उचित संरेखण के लिए मैंने एक 3डी प्रिंटेड जिग का उपयोग किया (संलग्न.stl फ़ाइल देखें)। कांच को चिपकाने के बाद भी पीसीबी थोड़े लड़खड़ाते थे लेकिन पिन हेडर में टांके लगाने के बाद वे और अधिक कठोर हो गए। इसके लिए मैंने सिर्फ अपने सामान्य सोल्डरिंग आयरन और रेगुलर सोल्डर का इस्तेमाल किया। फिर से सोल्डरिंग के बाद हर मैट्रिक्स का परीक्षण करना एक अच्छा विचार है। अलग-अलग मेट्रिसेस के दीन और डाउट के बीच कनेक्शन नीचे की तरफ पिन हेडर से जुड़े ड्यूपॉन्ट तारों के साथ किए गए थे।

चरण 6: इलेक्ट्रॉनिक्स इकट्ठा करें

क्योंकि मैं आवास के आयाम को जितना संभव हो उतना छोटा बनाना चाहता था, मैं एक नियमित Arduino नैनो या माइक्रो का उपयोग नहीं करना चाहता था। इस १/२ एलईडी क्यूब ने १४९वें दिन मुझे टाइनीडुइनो बोर्डों से अवगत कराया जो इस परियोजना के लिए एकदम सही लग रहा था। मुझे मूल किट मिली जिसमें प्रोसेसर बोर्ड, प्रोग्रामिंग के लिए एक यूएसबी शील्ड, बाहरी कनेक्शन के लिए एक प्रोटो बोर्ड और साथ ही एक छोटी रिचार्ज करने योग्य लीपो बैटरी। पूर्व-निरीक्षण में मुझे 3-अक्ष एक्सेलेरोमीटर शील्ड भी खरीदनी चाहिए थी जो वे GY-521 मॉड्यूल का उपयोग करने के बजाय प्रदान करते हैं जो कि मैं अभी भी झूठ बोल रहा था। इससे सिक्यूट और भी कॉम्पैक्ट हो जाता और आवश्यक आयामों को कम कर देता आवास का। इस निर्माण के लिए योजनाबद्ध काफी आसान और नीचे संलग्न है। मैंने टाइनीडुइनो प्रोसेसर बोर्ड में कुछ संशोधन किया, जहां मैंने बैटरी के बाद एक बाहरी स्विच जोड़ा। प्रोसेसर बोर्ड में पहले से ही एक स्विच है, लेकिन यह सिर्फ छोटा था आवास के माध्यम से फिट। प्रोटो बोर्ड और जीवाई -521 मॉड्यूल से कनेक्शन जहां पिन हेडर का उपयोग किया जाता है जो सबसे कॉम्पैक्ट डिजाइन की अनुमति नहीं देता है लेकिन सीधे तारों को टांका लगाने की तुलना में अधिक लचीलापन प्रदान करता है। टी प्रोटो बोर्ड के निचले भाग में तारों/पिनों की लंबाई यथासंभव कम होनी चाहिए अन्यथा आप इसे प्रोसेसर बोर्ड के शीर्ष पर प्लग नहीं कर सकते।

चरण 7: कोड अपलोड करें

इलेक्ट्रॉनिक्स को इकट्ठा करने के बाद आप संलग्न कोड अपलोड कर सकते हैं और परीक्षण कर सकते हैं कि सब कुछ काम कर रहा है। कोड में निम्नलिखित एनिमेशन शामिल हैं जिन्हें एक्सेलेरोमीटर को हिलाकर पुनरावृत्त किया जा सकता है।

• इंद्रधनुष: FastLED पुस्तकालय से इंद्रधनुष एनीमेशन
• डिजिटल सैंड: यह एडफ्रूट्स एनिमेटेड एलईडी सैंड कोड का तीन आयामों का विस्तार है। एलईडी पिक्सल एक्सेलेरोमीटर से रीडआउट वैल्यू के अनुसार आगे बढ़ेंगे।
• वर्षा: एक्सेलेरोमीटर द्वारा मापे गए झुकाव के अनुसार पिक्सेल ऊपर से नीचे की ओर गिरते हैं
• कंफ़ेद्दी: बेतरतीब ढंग से रंगीन धब्बे जो झपकाते हैं और FastLED लाइब्रेरी से आसानी से फीके पड़ जाते हैं

चरण 8: कास्टिंग

अब एलईडी मैट्रिक्स को राल में डालने का समय आ गया है। जैसा कि मेरे पिछले निर्माण में एक टिप्पणी में सुझाव दिया गया था कि यह अच्छा होगा यदि रेजिन और कांच के अपवर्तक सूचकांक मेल खाएंगे ताकि कांच अदृश्य हो। राल के दोनों घटकों के अपवर्तक सूचकांकों को देखते हुए मैंने सोचा कि यह दोनों के मिश्रण राशन को थोड़ा अलग करके संभव हो सकता है। हालांकि, कुछ परीक्षण करने के बाद मैंने पाया कि मैं राल की कठोरता को बर्बाद किए बिना अपवर्तक सूचकांक को स्पष्ट रूप से बदलने में सक्षम नहीं था। यह बहुत बुरा नहीं है क्योंकि कांच केवल हल्का दिखाई देता है और अंत में मैंने राल की सतह को वैसे भी खुरदरा करने के लिए तैयार किया। एक उचित सामग्री ढूंढना भी महत्वपूर्ण था जिसे मोल्ड के रूप में इस्तेमाल किया जा सके। मैं लोनसोलसर्फर के रेजिन क्यूब जैसी समान परियोजनाओं में ढलाई के बाद मोल्ड को हटाने में आने वाली कठिनाइयों के बारे में पढ़ रहा था। अपने स्वयं के कुछ असफल परीक्षणों के बाद मैंने पाया कि सबसे अच्छा तरीका यह था कि एक मोल्ड 3 डी प्रिंट किया जाए और फिर सिलिकॉन सीलेंट के साथ लेपित किया जाए। मैंने क्यूरा (.stl फ़ाइल संलग्न) में "सर्पिलाइज़ बाहरी समोच्च" सेटिंग का उपयोग करके 30 x 30 x 60 मिमी बॉक्स की एक परत मुद्रित की है। इसे अंदर की तरफ सिलिकॉन की एक पतली परत के साथ लेप करने से मोल्ड को बाद में निकालना बहुत आसान हो जाता है। मोल्ड को नीचे पीसीबी से भी सिलिकॉन सीलेंट का उपयोग करके जोड़ा गया था। सुनिश्चित करें कि कोई छेद नहीं हैं क्योंकि निश्चित रूप से राल रिस जाएगा और राल में हवा के बुलबुले भी बनेंगे। दुर्भाग्य से, मेरे पास कुछ छोटे रिसाव थे, जो मुझे लगता है कि छोटे हवा के बुलबुले के लिए जिम्मेदार है जो मोल्ड की दीवार के पास बनते हैं।

चरण 9: चमकाने

मोल्ड को हटाने के बाद आप यह जान सकते हैं कि मोल्ड की चिकनी सिलिकॉन लेपित सतह के कारण घन बहुत स्पष्ट दिखता है। हालांकि, सिलिकॉन परत की मोटाई में भिन्नता के कारण कुछ अनियमितताएं थीं। साथ ही आसंजन के कारण ऊपरी सतह किनारों की ओर मुड़ी हुई थी। इसलिए, मैंने 240 ग्रिट सैंडिंग पेपर का उपयोग करके गीली सैंडिंग द्वारा आकार को परिष्कृत किया। मूल रूप से, मेरी योजना हर चीज को फिर से महीन पीसकर ले जाने की थी, हालांकि, अंत में मैंने फैसला किया कि घन खुरदरी सतह के साथ अच्छा दिखता है इसलिए मैंने 600 ग्रिट के साथ समाप्त किया।

चरण 10: आवास में माउंट

इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आवास को ऑटोडेस्क फ्यूजन 360 और फिर 3 डी प्रिंटेड के साथ डिजाइन किया गया था। मैंने M3 स्क्रू का उपयोग करके GY-521 मॉड्यूल को माउंट करने के लिए स्विच के लिए दीवार में एक आयताकार छेद और पीठ में कुछ छेद जोड़े। TinyDuino प्रोसेसर बोर्ड नीचे की प्लेट से जुड़ा हुआ था जिसे बाद में M2.2 स्क्रू का उपयोग करके आवास से जोड़ा गया था। सबसे पहले मैंने गर्म गोंद का उपयोग करके आवास में स्विच लगाया, फिर GY-521 मॉड्यूल को माउंट किया गया, उसके बाद प्रोटोबार्ड और बैटरी को सावधानी से डाला गया। एलईडी मैट्रिक्स को ड्यूपॉन्ट कनेक्टर्स का उपयोग करके प्रोटो बोर्ड से जोड़ा गया था और प्रोसेसर बोर्ड को बस नीचे से प्लग किया जा सकता है। अंत में मैंने एक सामान्य प्रयोजन चिपकने वाले (यूएचयू हार्ट) का उपयोग करके एलईडी मैट्रिक्स के निचले पीसीबी को आवास से चिपका दिया।

चरण 11: समाप्त घन

अंत में क्यूब समाप्त हो गया है और आप लाइट शो का आनंद ले सकते हैं। एनिमेटेड क्यूब का वीडियो चेकआउट करें।