Detta projekt använder SMD-lysdioder anslutna till glastryckta kretskort. Lysdioderna slocknar och tänds och simulerar sandens rörelse beroende på 3D-kubens läge i rymden.
Nedan, en video 3D-kub i aktion.



Följande lista innehåller material som behövs för att bygga en kub:



144 st SK6805-2427 lysdioder ( )






hölje

Ytterligare material och verktyg som krävs för projektet

Hårtork
vanlig tunnspets lödkolv
3d-skrivare
laserskrivare

tunn tråd
PCB-stift
lödpasta med låg temperatur
järnklorid

vanligt lim (t.ex. UHU Hart)
silikon tätningsmedel
fotopapper
aceton

Transparent PCB-tillverkning

Det uppenbara problemet med kretskort är att de inte är transparenta. Följande beskriver i detalj hur man skapar transparenta kretskort.
Först måste du klippa mikroskopglaset i fyrkantiga bitar med en 50,8 mm glasskärare.



Se den här videon för att förstå hur du gör det.



Den bifogade .stl-filen har modellen mall för att göra det lättare att mäta önskad längd. Du behöver fyra glas, men det är bättre att göra med en marginal på 6 - 8 stycken
.
Skär sedan koppartejpen i bitar som är något större än de skurna glasunderlagen.

Rengör underlaget och kopparfolien med alkohol eller aceton och lim sedan ihop dem. Se till att det inte finns några luftbubblor inuti. Använd Norland NO81, som är ett snabbt UV-lim som rekommenderas för att fästa metall till glas. Slipa ena sidan av kopparfolien med sandpapper för att göra det grovare. För att härda limet kan du använda en UV-lampa för att kontrollera sedlar.



Skär folien längs kanten på glasunderlaget när limmet har satt sig.

Bilden visar ett tryckt kretskort och en stencil för lödpasta från en författares projekt.



Överför kretskortdesignen från fotopapper till koppar på något sätt som är bekvämt för dig. Du kan använda LUT eller metoden som jag beskrev här.




Därefter etsar du koppar. (Det är möjligt med järnklorid. Jag använder en blandning av peroxid, citron och vanligt salt).

Ta bort toner med Acetone

Författaren använder stora lysdioder SK6805-2427, vilket i hög grad underlättar deras lödning.
Täck över alla kontaktdynor med lågtemperaturlöd, och installera sedan lysdioderna ovanpå, och kom ihåg att observera korrekt riktning för lysdioderna, med hänvisning till bifogade diagram.



För att löda de installerade lysdioderna satte författaren kretskorten i ugnen och värmde dem tills lödningen smält. Det var sant att jag fortfarande var tvungen att använda en hårtork senare, eftersom inte alla lysdioder lodde bra.



För att testa LED-matrisen kan du använda Arduino Nano att lägga in skissen i Strandtest Adafruit NeoPixel och anslut den till matrisen med Dupont-anslutningen.

För det nedre tryckta kretskortet behöver du en bit av ett brödbräda tryckt kretskort som mäter 30x30 mm. Löd sedan till det flera stiftspetsar, där efter det glastryckta kretskortet kommer att fästas. VCC- och GND-stiften var anslutna med användning av en liten bit konserverad koppartråd. Stäng sedan alla återstående genom hål med löd, eftersom annars kan epoxin läcka under hällningen.



För att fästa LED-matrisen på botten-kretskortet, använd UV-lim men med högre viskositet (NO68). Använd en speciell mall för korrekt anpassning av kretskort (se bifogad .stl-fil). Efter limning på basen svängde glaskretskorten lite, men blev tuffare efter att de lödts till fynden på brädskivan. För att göra detta, använd bara din vanliga lödkolv och vanligt löd. Återigen är det trevligt att kontrollera varje matris efter lödning. Anslutningarna mellan Din och Dout för de enskilda matriserna gjordes med Dupont-anslutningar anslutna till stiften på botten av brädskivan.




Eftersom du måste göra målstorleken så liten som möjligt används TinyDuino. är ett Arduino-kompatibelt kort i ett ultrakompakt paket. Föreställ dig att du kan få full kraft av en Arduino Uno i 1/4 storlek! Baspaketet, som innehåller ett processorkort, med ett USB-kontakt för programmering, ett protokort för externa anslutningar, samt ett litet LiPo-batteri. Författaren skulle också köpa en 3-axlig accelerometer som erbjuds för användning med TinyDuino istället för GY-521-modulen som han använde i detta projekt. Detta skulle göra kretsen ännu mer kompakt och minska de nödvändiga måtten på fodralet. Diagrammet för denna enhet är ganska enkelt och ges nedan.



Vissa ändringar gjordes på TinyDuino-processorkortet, där en extern strömbrytare lades till efter batteriet. Det finns redan en omkopplare på processorkortet, det var bara kort att passa in i fallet. Anslutningar till brödskivan och GY-521-modulen görs med hjälp av stiftflikar som inte tillåter den mest kompakta designen, men ger större flexibilitet än direktlödning av ledningar. Längden på ledningarna / kontakterna längst ner på brädskivan bör vara så kort som möjligt, annars kan du inte längre ansluta den till toppen av processorkortet.

Efter att du samlat elektronik, kan du ladda ner den bifogade koden och verifiera att allt fungerar. Koden innehåller följande animationer som du kan upprepa genom att skaka på accelerometern.

Rainbow: Rainbow-animering från biblioteket FastLED
Digital Sand: Detta är en förlängning Adafruits animerad ledande sand i tre dimensioner. LED-pixlar rör sig enligt värdena som läses från accelerometern.
Regn: pixlar faller från topp till botten beroende på lutningen mätt med accelerometern
Konfetti: slumpmässiga färgade fläckar som blinkar och bleknar ur biblioteket FastLED

montering

Det var viktigt att hitta ett lämpligt material som kunde användas som en form. Efter några misslyckade prövningstester fann författaren att det bästa sättet är att skriva ut en tredimensionell form och sedan täcka med silikontätning. Skriv ut ett lager från en 30 x 30 x 60 mm ruta med parametern "spiralize ytterkontur" i Cura-filen (.stl-fil). Täck sedan det med ett tunt lager av silikon inuti, vilket gör det mycket enkelt att ta bort formen efter hällning. Formen fästes på bottenkretsskivan med användning av silikontätning.Se till att det inte finns några hål så att hartset inte kan läcka ut och att tomrum inte bildas.

När du har tagit bort formen kan du se att kuben ser mycket genomskinlig ut på grund av den släta ytan på silikonformen. Det kommer emellertid att finnas vissa oregelbundenheter förknippade med en förändring av tjockleken på silikonskiktet. Dessutom kan den övre ytan deformeras närmare kanterna.



Därför polerade författaren alla knölar med sandpapper. Det var ursprungligen planerat att polera kuben, i slutändan beslutades att kuben ser snyggare ut med en matt yta.



Elektronikhöljet utvecklades med Autodesk Fusion 360 och trycktes sedan på en 3D-skrivare. Ett rektangulärt hål i väggen för brytaren och flera hål på baksidan för att installera GY-521-modulen med M3-skruvarna. Fäst TinyDuino-processorkortet på bottenplattan, som sedan låser fodralet med M2.2-skruvarna. Installera först brytaren i höljet med hett lim, installera sedan GY-521-modulen och sätt sedan försiktigt packningen och batteriet.



LED-matrisen fästes på brödskivan med hjälp av Dupont-anslutningarna, och processorkortet kan enkelt anslutas underifrån. Limma slutligen det nedre tryckta kretskortet på LED-matrisen till huset med universallim (UHU Hart).



Filer för utskrift och firmware: