Este projeto usa LEDs SMD conectados a placas de circuito impresso de vidro. Os LEDs se apagam e acendem, simulando o movimento da areia, de acordo com a posição do cubo 3D no espaço.
Abaixo, um cubo de vídeo 3D em ação.



A lista a seguir inclui os materiais necessários para construir um cubo:



144 pcs SK6805-2427 LEDs ( )






Habitação

Materiais e ferramentas adicionais necessários para o projeto

Secador de cabelo
ferro de solda de ponta fina regular
Impressora 3d
impressora a laser

fio fino
Pinos PCB
pasta de solda de baixa temperatura
cloreto férrico

cola comum (por exemplo, UHU Hart)
selante de silicone
papel fotográfico
acetona

Fabricação de PCB transparente

O problema óbvio das placas de circuito impresso é que elas não são transparentes. A seguir, descrevemos em detalhes como criar placas de circuito impresso transparentes.
Primeiro, você deve cortar as lâminas do microscópio em pedaços quadrados usando um cortador de vidro de 50,8 mm.



Assista a este vídeo para entender como fazê-lo.



O arquivo .stl anexado possui o modelo modelo, para facilitar a medição do comprimento desejado. Você precisará de 4 copos, mas é melhor fazer com uma margem de 6 a 8 peças
.
Depois disso, corte a fita de cobre em pedaços ligeiramente maiores que os substratos de vidro cortado.

Limpe o suporte e a folha de cobre com álcool ou acetona e cole-os juntos. Verifique se não há bolhas de ar dentro. Use Norland NO81, que é uma cola UV rápida recomendada para colar metal ao vidro. Lixe um lado da folha de cobre com uma lixa para torná-la mais áspera. Para curar o adesivo, você pode usar uma lâmpada UV para verificar as notas.



Depois que o adesivo endurecer, corte a folha ao longo da borda do substrato de vidro.

A foto mostra uma placa de circuito impresso e um estêncil para pasta de solda do projeto de um autor.



Transfira o design da placa de circuito impresso de papel fotográfico para cobre de qualquer maneira conveniente para você. Você pode usar LUT ou o método que descrevi aqui.




Em seguida, grave o cobre. (É possível com cloreto férrico. Eu uso uma mistura de peróxido, limão e sal comum).

Remova o toner usando acetona

O autor usa grandes LEDs SK6805-2427, o que facilita muito sua solda.
Cubra todas as almofadas de contato com solda de baixa temperatura e instale os LEDs na parte superior, lembrando-se de observar a orientação correta dos LEDs, consultando o diagrama em anexo.



Para soldar os LEDs instalados, o autor colocou as placas de circuito no forno e as aqueceu até a solda derreter. É verdade que ainda precisava usar um secador de cabelo depois, pois nem todos os LEDs soldavam bem.



Para testar a matriz de LED, você pode usar Arduino Nano para carregar o esboço Strandtest Adafruit NeoPixel e conecte-o à matriz usando o conector Dupont.

Para a placa de circuito impresso inferior, você precisará de um pedaço de placa de circuito impresso medindo 30x30 mm. Depois, solde várias pontas de pinos, onde depois as placas de circuito impresso de vidro serão conectadas. Os pinos VCC e GND foram conectados usando um pequeno pedaço de fio de cobre estanhado. Em seguida, feche todos os orifícios restantes com solda, pois, caso contrário, o epóxi poderá vazar durante o vazamento.



Para conectar a matriz de LEDs à placa de circuito impresso inferior, use cola UV, mas com uma viscosidade mais alta (NO68). Para alinhamento adequado das placas de circuito impresso, use um modelo especial (consulte o arquivo .stl anexado). Depois de colar na base, as placas de circuito de vidro balançaram um pouco, mas ficaram mais difíceis depois de serem soldadas às descobertas na placa de ensaio. Para fazer isso, basta usar o ferro de soldar e a solda regulares. Novamente, é bom verificar cada matriz após a solda. As conexões entre o Din e o Dout das matrizes individuais foram feitas usando conectores Dupont conectados aos pinos na parte inferior da tábua de pão.




Como é necessário tornar o tamanho da caixa o menor possível, o TinyDuino é usado. é uma placa compatível com Arduino em um pacote ultracompacto. Imagine ser capaz de obter toda a potência de um Arduino Uno em tamanho 1/4! O kit básico, que inclui uma placa processadora, com um conector USB para programação, uma placa proto para conexões externas e uma pequena bateria LiPo. O autor também compraria um acelerômetro de 3 eixos, oferecido para uso com o TinyDuino, em vez do módulo GY-521 que ele usou neste projeto. Isso tornaria o circuito ainda mais compacto e reduziria as dimensões necessárias do gabinete. O diagrama desta montagem é bastante simples e é dado abaixo.



Algumas alterações foram feitas na placa do processador TinyDuino, onde um switch externo foi adicionado após a bateria. Já existe um interruptor na placa do processador, ele foi curto demais para caber no gabinete. As conexões à placa de ensaio e ao módulo GY-521 são feitas usando terminais de pinos que não permitem o design mais compacto, mas oferecem maior flexibilidade do que a soldagem direta de fios. O comprimento dos fios / contatos na parte inferior da placa de ensaio deve ser o mais curto possível, caso contrário, você não poderá mais conectá-lo à parte superior da placa do processador.

Depois que você coletou eletrônica, você pode fazer o download do código anexado e verificar se tudo funciona. O código inclui as seguintes animações que você pode repetir agitando o acelerômetro.

Arco-íris: animação de arco-íris da biblioteca Fastled
Areia Digital: Esta é uma extensão Areia conduzida animada de Adafruits em três dimensões. Os pixels do LED se moverão de acordo com os valores lidos no acelerômetro.
Chuva: os pixels caem de cima para baixo, dependendo da inclinação medida pelo acelerômetro
Confetes: manchas coloridas aleatórias que piscam e desaparecem da biblioteca Fastled

Assembléia

Era importante encontrar um material adequado que pudesse ser usado como molde. Após alguns testes malsucedidos, o autor descobriu que a melhor maneira é imprimir uma forma tridimensional e depois cobrir com selante de silicone. Imprima uma camada de uma caixa de 30 x 30 x 60 mm usando o parâmetro "espiralizar contorno externo" no arquivo Cura (arquivo .stl). Em seguida, cubra-o com uma fina camada de silicone dentro, o que facilitará a remoção do molde após o vazamento. O molde foi preso à placa de circuito inferior também usando selante de silicone.Verifique se não há furos para que a resina não possa vazar e os vazios não se formem.

Depois de remover o molde, você pode ver que o cubo parece muito transparente devido à superfície lisa do molde de silicone. No entanto, haverá algumas irregularidades associadas a uma alteração na espessura da camada de silicone. Além disso, a superfície superior pode ser deformada mais perto das bordas.



Portanto, o autor poliu todos os solavancos com uma lixa. Foi originalmente planejado para polir o cubo; no final, foi decidido que o cubo fica mais bonito com uma superfície fosca.



O gabinete eletrônico foi desenvolvido usando o Autodesk Fusion 360 e depois impresso em uma impressora 3D. Um orifício retangular na parede para o comutador e vários orifícios na parte traseira para instalar o módulo GY-521 usando os parafusos M3. Conecte a placa do processador TinyDuino à placa inferior, que trava a caixa com os parafusos M2.2. Primeiro, instale o interruptor no gabinete usando cola quente, depois instale o módulo GY-521 e insira cuidadosamente a junta e a bateria.



A matriz de LEDs foi conectada à placa de ensaio usando os conectores Dupont, e a placa processadora pode ser simplesmente conectada por baixo. Por fim, cole a placa de circuito impresso inferior da matriz de LEDs ao invólucro usando cola universal (UHU Hart).



Arquivos para impressão e firmware: