Ce projet utilise des LED SMD fixées sur des cartes de circuits imprimés en verre. Les LED s'éteignent et s'allument, simulant le mouvement du sable, selon la position du cube 3D dans l'espace.
Ci-dessous, un cube vidéo 3D en action.



La liste suivante comprend les matériaux nécessaires pour construire un cube:



144 pièces LED SK6805-2427 ( )






Logement

Matériaux et outils supplémentaires requis pour le projet

Sèche cheveux
fer à souder à pointe fine régulière
Imprimante 3D
imprimante laser

fil mince
Broches PCB
pâte à souder à basse température
chlorure ferrique

colle régulière (par exemple UHU Hart)
mastic silicone
papier photo
acétone

Fabrication transparente de PCB

Le problème évident avec les cartes de circuits imprimés est qu'elles ne sont pas transparentes. Les détails suivants expliquent comment fabriquer des cartes de circuits imprimés transparentes.
Vous devez d'abord couper les lames de microscope en morceaux carrés à l'aide d'un coupe-verre de 50,8 mm.



Regardez cette vidéo pour comprendre comment le faire.



Le fichier .stl joint a le modèle modèle, afin de faciliter la mesure de la longueur souhaitée. Vous aurez besoin de 4 verres, mais il vaut mieux le faire avec une marge de 6 à 8 pièces
.
Après cela, coupez le ruban de cuivre en morceaux légèrement plus grands que les substrats en verre taillé.

Nettoyez le support et la feuille de cuivre avec de l'alcool ou de l'acétone, puis collez-les ensemble. Assurez-vous qu'il n'y a pas de bulles d'air à l'intérieur. Utilisez Norland NO81, qui est une colle UV rapide recommandée pour coller le métal au verre. Poncez un côté de la feuille de cuivre avec du papier de verre pour le rendre plus rugueux. Pour durcir l'adhésif, vous pouvez utiliser une lampe UV pour vérifier les billets.



Une fois l'adhésif durci, coupez la feuille le long du bord du substrat en verre.

La photo montre une carte de circuit imprimé et un pochoir pour la pâte à souder d'un projet d'auteur.



Transférez la conception de la carte de circuit imprimé du papier photo au cuivre de la manière qui vous convient. Vous pouvez utiliser LUT ou la méthode que j'ai décrite ici.




Ensuite, gravez le cuivre. (C'est possible avec du chlorure ferrique. J'utilise un mélange de peroxyde, de citron et de sel ordinaire).

Retirer le toner à l'aide d'acétone

L'auteur utilise de grandes LED SK6805-2427, ce qui facilite grandement leur soudage.
Couvrez toutes les plages de contact avec de la soudure à basse température, puis installez les LED sur le dessus, en vous rappelant d'observer l'orientation correcte des LED, en vous référant au schéma ci-joint.



Pour souder les LED installées, l'auteur a mis les circuits imprimés dans le four et les a chauffés jusqu'à ce que la soudure fonde. Certes, je devais encore utiliser un sèche-cheveux plus tard, car toutes les LED n'étaient pas bien soudées.



Pour tester la matrice LED, vous pouvez utiliser Arduino Nano dans lequel charger l'esquisse Strandtest Adafruit NeoPixel et connectez-le à la matrice à l'aide du connecteur Dupont.

Pour la carte de circuit imprimé inférieure, vous aurez besoin d'un morceau de carte de circuit imprimé de planche à pain mesurant 30x30 mm. Ensuite, soudez-y plusieurs pointes de broches, où ensuite les cartes de circuits imprimés en verre seront fixées. Les broches VCC et GND ont été connectées à l'aide d'un petit morceau de fil de cuivre étamé. Ensuite, fermez tous les trous traversants restants avec de la soudure, car sinon l'époxy pourrait fuir pendant le coulage.



Pour fixer la matrice LED au PCB inférieur, utilisez de la colle UV, mais avec une viscosité plus élevée (NO68). Pour un alignement correct des cartes de circuits imprimés, utilisez un modèle spécial (voir le fichier .stl ci-joint). Après avoir collé à la base, les cartes de circuits imprimés en verre ont oscillé un peu, mais sont devenues plus dures après avoir été soudées aux résultats sur la planche à pain. Pour ce faire, utilisez simplement votre fer à souder ordinaire et votre soudure ordinaire. Encore une fois, il est agréable de vérifier chaque matrice après le soudage. Les connexions entre le Din et le Dout des matrices individuelles ont été faites en utilisant des connecteurs Dupont connectés aux broches au bas de la planche à pain.




Puisqu'il est nécessaire de rendre la taille du boîtier aussi petite que possible, TinyDuino est utilisé. est une carte compatible Arduino dans un boîtier ultra-compact. Imaginez pouvoir obtenir la pleine puissance d'un Arduino Uno en taille 1/4! Le kit de base, qui comprend une carte processeur, avec un connecteur USB pour la programmation, une proto-carte pour les connexions externes, ainsi qu'une petite batterie LiPo. L'auteur allait également acheter un accéléromètre à 3 axes, qui est proposé pour une utilisation avec TinyDuino, au lieu du module GY-521 qu'il a utilisé dans ce projet. Cela rendrait le circuit encore plus compact et réduirait les dimensions requises du boîtier. Le schéma de cet assemblage est assez simple et est donné ci-dessous.



Certaines modifications ont été apportées à la carte processeur TinyDuino, où un commutateur externe a été ajouté après la batterie. Il y a déjà un interrupteur sur la carte processeur, il était juste court pour tenir dans le boîtier. Les connexions à la platine d'essai et au module GY-521 sont effectuées à l'aide de cosses à broches qui ne permettent pas la conception la plus compacte, mais offrent une plus grande flexibilité que le soudage direct des fils. La longueur des fils / contacts en bas de la maquette doit être aussi courte que possible, sinon vous ne pourrez plus la connecter au haut de la carte processeur.

Après avoir collecté électronique, vous pouvez télécharger le code joint et vérifier que tout fonctionne. Le code comprend les animations suivantes que vous pouvez répéter en secouant l'accéléromètre.

Rainbow: animation arc-en-ciel de la bibliothèque Fastled
Digital Sand: Ceci est une extension Adafruits animé sable led en trois dimensions. Les pixels des LED se déplaceront en fonction des valeurs lues sur l'accéléromètre.
Pluie: les pixels tombent de haut en bas selon la pente mesurée par l'accéléromètre
Confettis: taches colorées aléatoires qui clignotent et disparaissent de la bibliothèque Fastled

Assemblage

Il était important de trouver un matériau approprié pouvant être utilisé comme moule. Après quelques essais infructueux, l'auteur a découvert que la meilleure façon était d'imprimer une forme tridimensionnelle, puis de la recouvrir de mastic silicone. Imprimez un calque à partir d'une boîte de 30 x 30 x 60 mm en utilisant le paramètre «spiraliser le contour extérieur» dans le fichier Cura (fichier .stl). Ensuite, recouvrez-le d'une fine couche de silicone à l'intérieur, ce qui facilitera le retrait du moule après le coulage. Le moule a été attaché à la carte de circuit imprimé inférieure en utilisant également du mastic silicone.Assurez-vous qu'il n'y a pas de trous afin que la résine ne puisse pas s'échapper et que des vides ne se forment pas.

Après avoir retiré le moule, vous pouvez voir que le cube semble très transparent en raison de la surface lisse du moule en silicone. Cependant, il y aura des irrégularités associées aux changements d'épaisseur de la couche de silicone. De plus, la surface supérieure peut être déformée plus près des bords.



Par conséquent, l'auteur a poli toutes les bosses avec du papier de verre. Il était initialement prévu de polir le cube, à la fin, il a été décidé que le cube était plus beau avec une surface mate.



Le boîtier électronique a été développé à l'aide d'Autodesk Fusion 360, puis imprimé sur une imprimante 3D. Un trou rectangulaire dans le mur pour l'interrupteur et plusieurs trous à l'arrière pour installer le module GY-521 à l'aide des vis M3. Fixez la carte processeur TinyDuino à la plaque inférieure, qui verrouille ensuite le boîtier avec les vis M2.2. Tout d'abord, installez le commutateur dans le boîtier à l'aide de colle chaude, puis installez le module GY-521, puis insérez soigneusement le joint et la batterie.



La matrice LED a été attachée à la planche à pain à l'aide des connecteurs Dupont, et la carte processeur peut simplement être connectée par le bas. Enfin, collez la carte de circuit imprimé inférieure de la matrice LED sur le boîtier à l'aide de colle universelle (UHU Hart).



Fichiers d'impression et firmware: