愿景持久性员工

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介绍:持久性持久性领导员工

关于:我教学数学,但我也喜欢制作东西。我在我的地下室教导了一个机器人专业团队(FTC 4137滨海)和arduino,电子和机器人的修补程序。

众所周知,即使在光线关闭后,人眼也会保持“看到”它的一小部分。这被称为视觉或POV的持久性,并且它允许通过快速移动LED移动一个LED,在快速连续的时间内绘制图像的一线。如果您在线搜索(例如,ETSY),您可以根据此想法找到相当多的玩具:POI,员工等等。

但是,这些都很贵:POV工作人员的典型价格的数字分辨率的开头为500美元,他们使用专有软件,因此没有简单的方法来修改其行为或添加额外的功能。因此,在寻找喜欢用光线绘画的朋友的生日礼物时,我决定使用易于使用的组件创建自己的开源版本。

我的项目建立了杰出的Phillip Burgess和Erin St Blaine的工作从Adafruit;然而,我做了一些改变,升级了电子设备。
以下是该项目的主要功能:

  • 这是一个双面的工作人员,总长度为141厘米(55英寸);它不可收回。工作人员的每一面都有两个50cm / 72像素的LED条带,总共288个LED。因此,您可以使用它来显示具有72-PX分辨率的图像。
  • 工作人员由两个18650年的锂离子电池供电,这应该足够至少1小时显示,可能与图像的强度相比显示2小时。电池可以通过Micro-USB连接器充电;全充电时间约为5小时。
  • 图像(以位图格式)可以通过将员工连接到计算机来轻松上传到工作人员,其中它显示为USB存储设备。它有足够的内存有大约50个图像。
    在一个单独的纯文本文件中描述了图像显示的顺序,您可以在该文件中放置图像和持续时间的列表。一个图像可以在这里列出几次,或者根本没有。
  • 工作人员包含一个惯性运动单元(IMU),可用于检测员工何时运动。该软件使用它来调整图像的更新频率,因此无论您旋转的速度如何,图像都不会延伸或压缩。您还可以使用它来控制您的节目:例如水平停止员工用作移动到幻灯片中下一个图像的信号。
  • 该软件基于Arduino IDE。它可以在开源许可证下提供,很容易修改以满足您的需求。


这个项目是开源的;所有代码和原理图可在我的github库根据麻省理工学院执照。

补给品:

您需要以下用品:

  • APA102(DOTSTAR)LED条带,144个LED /米,黑色PCB,来自adafruit.或者阿里巴巴全球速卖通.您需要4条50厘米(72个LED);您还可以购买更长的条带并将其切成50厘米。条带不应防水。Adafruit条带有防水护套,您可以删除并丢弃。
  • 两个18650锂离子电池.寻找高容量(至少3000mAh),保护来自知名制造商如松下、三星或三洋的电池;我推荐这些电池三洋或者松下.不要试图通过在eBay或亚马逊上购买无名单电池来节省资金。
  • 聚碳酸酯管,11f(55英/ 141厘米),1英寸的外径,来自flowtoys.com.
  • 两个终止网球夹子从亚马逊的管子
  • 1/2英寸平方木头销钉, 从Homedepot.或者其他任何五金店。你需要4英尺(或2英尺)
  • adafruit.ItsyBitsy M4或者ITSYBITSY NRF52840微控制器.nRF52840稍贵一些,但它配备了蓝牙功能,这开启了许多额外的可能性。然而,我的代码的当前版本不使用蓝牙-这是计划在未来的升级。不要使用32u4或M0 ItsyBitsy -它们没有足够的RAM来满足我们的目的。
  • 风俗POV盾牌板为其ybitsy和两种定制配电板由自己设计。您可以通过从下载原理图,BOM和Gerber文件来使它们自行github或者从...一起购买所有三个我的商店tindie
  • 摇臂交换机
  • 接线:最好使用硅胶绝缘布线,因为它比普通PVC绝缘更灵活。您需要20个AWG电源供电(2.5米红色,1米黑色)和24-26 AWG用于信号(两种不同颜色的颜色,每厘米)
  • 8毫米直径的黑色收缩包管, 1米
  • JST XH 4位置连接器用15厘米或更长引线,22awg。这种连接器通常用作锂电池组充电的平衡引线。请注意,4位连接器将作为3s平衡引线出售(每个电池电池和一个共同接地)。
    如果您喜欢自己的连接器,可以从Digikey或Mouser购买JST XH外壳和触点,并制作自己的引线;这将简化下面的一些步骤。
  • 3D印刷垫片和开关挂载.步骤文件可以在硬件文件夹github库.您需要3个垫片和一个开关挂载。您可以使用任何3D打印机和任何类型的灯丝(PLA,ABS,...)。
  • 窄的(2mm)黑色拉链.注:大多数4英寸拉链的宽度为0.1"=2.5毫米,这对我们来说太宽了-你真的需要2mm或更窄。
  • 分离的男性, 0.1”

如果您从Aliexpress购买LED,准备等待3-4周免费送货选择,上述组件的总价格约为150美元(包括运费)。如果您从Adafruit购买您的LED,请将60美元增加到上面的价格。

如果您选择喷漆的木销子黑色更好的外观(推荐),您也需要黑色喷漆。

你可以从我在Tindie上的商店购买包含上述部分(但不是全部)的部件套件:https://www.tindie.com/stores/irobotics/.这样,当你只需要一个开关时,你就可以避免买十个开关。

工具

您需要通常的工具和用品:线剥线,冲洗刀具,剪刀,体面焊接铁,收缩包装,电动胶带,热枪,用于缩小收缩包装,锋利的模型刀或公用事业刀。毋庸置疑,您还需要一台计算机来编程微控制器和USB充电器来为电池充电。

假设您已经有一些Arduino和基本电子项目的经验,至少在板头焊接或电线拼接的水平。

第1步:概述

组装的工作人员将包括以下子组件:

  • 两台18650年的电池和接线在工作人员中间。电池通过3D印刷间隔件彼此分离,并从LED组件分开;电池+间隔物的总长度约为28厘米。
  • 两个LED组件,一个在工作人员的两侧。每个组件由两个50厘米的LED条连接到一个木销子。LED条将被焊接到一个圆形的电源分配板在榫的内部末端。LED组件通过JST XH连接器相互连接和电池,插入配电板上的头。
  • 在工作人员的一端,有一个开关,两根电线导致中间的电池,并通过endcap保护,开关为开关
  • 在杆的另一端是由ItsyBitsy微控制器组成的控制器,该微控制器连接到定制的POV屏蔽板上,由端帽保护。4线电缆插入POV屏蔽上的JST XH头;电线沿着LED组件的长度延伸到中心
  • 网球拍握把覆盖在员工中间的电池组件,更好地抓住。

第2步:软件

如果您使用的是我的TINDIE商店的零件套件,其中包括ITSYBITSY M4(此选项在2020年增加),您可以跳过此步骤 - ITSYBITSY已经预编程为您!

我们首先编程其ysybitsy微控制器。这可以通过以下两种方式之一完成:

- 使用预先构建的二进制文件。这是一个有很少或没有编程经验的人的最简单方法。但是,这不允许您为您的需求定制员工

- 从来源建设。这提供了最灵活性,因为它很容易修改代码以满足您的需求,但需要一些(非常适度的)熟悉Arduino IDE。

在这两种情况下,您都需要从github库.下载源代码档案(或源code.tar.gz如果您在Linux上);尽管名称,但此档案不仅包含源代码,还包含二进制文件和示例图像。下载后,将其提取到临时位置。

使用预构建二进制文件

使用Micro-USB电缆将其其ybitsy连接到计算机。(如果您第一次执行此操作,您可能会收到有关安装驱动程序的消息;在这种情况下,等待它告诉您您的硬件已准备好使用。)双击“重置”按钮;您的ItsyBitsy应该在您的计算机上显示为外部驱动器,名称Itsym4boot..在文件浏览器窗口中打开该驱动器;内部你应该看到文件电流。UF2index.htm., 和UF2_INFO.TXT

现在在另一个文件浏览器窗口中打开从github下载的归档文件中提取的目录。在it目录中查找二进制文件并在那里找到符合您拥有的ITSY的类型的子目录(M4或NRF52840)。在它内部,您将找到两个文件:formatter.uf2.povstaff-vX.X.UF2,其中x.x是版本号。

您首先需要上传和运行formatter.uf2.文件,它将格式化微控制器的内部闪存以供将来使用(你只需要做一次)。为此,请拖动该文件formatter.uf2.ITSY **启动驾驶;如果您收到问题,请“您要在没有其属性的情况下复制此文件,请单击”是“。之后,IttrayBitsy将重新启动,ITSY **启动将从您的计算机中消失,格式化程序脚本将运行;您将看不到任何可见的输出。

再次双击重置按钮;ITSY **启动驱动器应再次出现在您的计算机上。这一次,拖动povstaff-vX.X.UF2到它。再次,其ybitsy将重新启动。
这是全部-微控制器现在包含povstaff软件。

从来源编译

您将需要Arduino IDE(版本1.8.6或更高)。确保你已经安装了以下库:

  • Adafruit DotStar
  • Adafruit BusIO
  • Adafruit Tinyusb.
  • Adafruit统一传感器
  • Adafruit MPU6050
  • adafruit spiflash.
  • SDFAT - Adafruit Fork.注意:您需要Adafruit Fork,而不是原来的SDFAT库!

这一页如果您需要帮助安装库。

按照描述为您的单板安装单板支持文件这里(对于它的ybitsy m4)或这里(ItsyBitsy nrf52840)。通过将ItsyBitsy连接到计算机,选择适当的板类型和端口,并运行眨眼草图。如果使用其ybitsy m4,请在菜单中选择工具- > USB堆栈- > TinyUSB。

接下来,您需要格式化电路板上包含的QSPI闪存存储。要这样做,请在菜单中找到文件 - >示例 - > adafruit spiflash-> sdfat_format.编辑线

#define disk_label“ext flash”

用您选择的标签替换EXT Flash,最多11个符号(例如“Povstaff”)。将草图上传到您的电路板,并在115200波特开始串行监视器。您应该看到一条消息,要求您确认重新格式化;回复“确定”确认,您应该看到消息“格式化闪存”。

您现在准备将主要草图上传到董事会。在github中提取的存档中,查找文件代码/ povstaff / povstaff.ino并在Arduino IDE中打开它。将其上传到ITSY的贝迪板。

警告:将图像上传到ITSYBitsy只能在将其焊接到POV屏蔽板后完成:该软件依赖于屏蔽上的分压器电路,以检测电路板连接到USB。如果要在没有屏蔽的情况下测试电路板,请使用跳线连接A1引脚至3.3V。

第3步:焊接POV盾牌

把雄头焊接到ItsyBitsy上;对于ItsyBitsy M4,只焊接沿板的两个长边的头。现在焊接的POV屏蔽板到这些标题下面的Itsy Bitsy,形成一个“三明治”的两个板,如上图所示。注意:POV屏蔽的所有部件都应该在外面,而不是在三明治里面!

完成焊接后,使用对角线切割器来修剪头部的长销,以便它们不在路上。

第4步:制作LED组件

  1. 拿1/2英寸木销钉并用钢锯切割它们以产生两件51厘米每个。尽量保持削减广场。
  2. 可选:喷涂碎片黑色并留下干燥。这将使工作人员更加抛光(虽然它是off;一旦开启,没有人会注意到销钉的颜色是什么)。
  3. 获得LED条带。如果它们在防水架内,请取下并丢弃垫片。如果他们有任何电线焊接,那就脱掉焊接;使用辫子芯吸取多余的焊料。如果您订购了1米或2米条,请将它们切成50厘米的碎片,确保在每个条带的开始时尽可能地留下尽可能大的焊接垫(这应该是简单的,通常通过焊接50cm的通常更长的条带,所以你将只是撤消别人的工作)。
  4. 如照片所示,焊接突破公头部到每个LED条带的开头。最简单的方法是通过将男性标题塞入一条长长的女性头部,将其平整在工作台(理想情况下,在硅胶或其他耐热垫上),并将它们贴在垫子上以保持标题,如上图所示。然后将LED条带对齐并使用一些重量,以便在焊接标题时将其固定到位。
    请注意:您正在将标题的短边焊接到条带中,留下长的一侧。
    你将焊接非常接近第一个LED,所以请仔细观察你的铁 - 不要碰到LED!
  5. 所有APA102条带有4条信号线:地面GND.,常见的缩写G),时钟CLK,或CI.对于时钟),数据日子,或),vcc.,或5V..然而,在制造商之间存在这些信号线的顺序在制造商之间变化。因此,现在是将来使用下来的好时机。将条带放在桌子上,然后将条带向左开始,并记下信号,从上到下,并将其标记为... D.例如,对于上面照片中的条带,您将获得以下列表:
    • 一个=接地
    • B = CLK
    • c = dat.
    • d = vcc.

    通过其余的装配保持此列表 - 您将多次引用它。

  6. 从LED背面的粘合带上取下背纸,并将条带连接到木销钉上,使焊接标头上的塑料间隔物与定位末端齐平。将另一条带连接到定位的另一侧。重复另一个销钉。
  7. 如照片所示,将配电板焊接到标题上。电路板应与木销钉的末端齐平。使用对角线切割器切断额外的头销。

您现在应该有两个完成的LED组件。
注意:LED条带上的粘合剂不是很强,所以你的条带可能开始剥落。没关系;我们稍后会制作更加永久的依恋。

步骤5:接线控制板

  1. [如果您在2020年12020年或以后从我的Tindie商店购买的零件套件,您可以跳过此步骤 - 只需使用包含55厘米的带有55厘米的JST XH连接器。
    取一个带引线的JST XH连接器。焊接额外的硅酮线(22- 24awg)到引线,使总长度约55-57厘米(包括连接器)。建议您选择与所携带信号相匹配的电线颜色,使用红色表示VCC,黑色表示GND等。你可以看到哪根线携带哪个信号,通过把它插进POV屏蔽板的头,并查看头旁边的标签。
    尝试使接头尽可能小,使得在管内部很容易;为了使其更容易,错开了拼接,在不同位置的不同导线(例如,从连接器切割Vcc和GND 10cm,以及来自连接器的其他两个线)的连接。
  2. 以上一步中创建的一个LED组件为例。注意,配电板上还有4个洞没有被使用。你刚刚制作的线材组件的4根线材,每根线材都要剥离约5mm,将剥离的线材通过这些孔(从LED组件的侧面)进行焊接,如图所示。信号(VCC, GND,…)应该使用你在步骤3中写下的表格匹配到板上(A, B, C, D)的标签。
  3. 为了隐藏电线,使它看起来更整洁,采取8毫米收缩包装管。剪下50-51厘米长的一段。通常情况下,这种直径的收缩包装管作为扁平销售,有字母在一边。用剪刀把管子纵向切开,从一端到另一端,在有字母的一边做。小心地把电线放进油管和安排它沿着销子,打开的一面下来。确保电线平放,不要互相交叉。
  4. 使用Ziptie将LED条带保持给定位器。Zipties应适用于LED之间的空格(这就是我们需要2mm宽的原因)。Zipties的头部应位于销钉的空侧的中间(没有LED或布线) - 不是在角落!
    放置Zipties每7-8厘米左右。收紧它们并修剪。

第6步:电池接线

在这一步中,您将焊接到锂离子电池。如果做得不好,可能会很危险!请仔细阅读所有使用说明,并佩戴护目镜。你在自担风险!

  1. 切割约5-6厘米的20AWG红线;从一端大约1厘米,焊接到18650次电池之一的正端子小心以下说明这一页.现在焊接13厘米黑色20AWG线到负极端子。再一次,肯定会遵循指示!与其他电池重复相同。
  2. 采用两台JST XH连接器,带引线。如果引线长于15厘米,将它们切成15厘米(包括连接器)。将每个连接器插入LED组件结束时每个连接器,并在板上(a ... d)上的标签与您在步骤3中创建的表一起以识别信号(VCC,GND,..。)对于每个导线引线。使用彩色收缩包裹管,彩色电动胶带,或一些其他方式来标记电线;完成此操作后,您可以从LED组件拔下连接器。
  3. 从每个导线引线带约1cm。第一线组件的焊料CLK线到第二个钢管线;在焊接之前,不要忘记将缩小管放在电线上。用DAT线重复相同;使用热枪来缩小管道。确保组装线束的总长度从一个JST XH连接器到另一个,至少28厘米。
  4. 为开关引线剪下两根70厘米长的红色20awg电线。如图所示,将其中一根与两个JST XH连接器上的两个VCC引线焊接在一起,将另一根与电池正极上的两个引线焊接在一起。再次,不要忘记在焊接前把热缩管放在电线上;一旦你完成焊接,使用热风枪收缩管。
  5. 使用来自电池负端子的两个引线焊接两个XH连接器的GND引线,如接线图所示。不要忘记收缩管。
  6. 用电子胶带把电线粘到电池上,把电池分开放置5cm(稍后,我们将在它们之间放置一个4.5cm的3d打印间隔)。确保电线在电池表面没有互相交叉-如果他们这样做,结果可能不适合在管。测试电池组件是否适合在管内(如果它是一个紧密的适合是OK)。
    JST XH接头两端与电池端至少5cm距离。如果电池之间有额外长度的电线是可以的-有空间隐藏它。

第七步:接线开关

  1. 将剩余的LED组件(不是用控制板引线的一个)放置在电池组件上,在开关引线的一侧,将3D打印的间隔物放在侧面。在LED组件的末端和木销钉侧面运行开关通过配电板中的切口。它们应该足够长,以跑装配的长度,并在木销钉结束后至少另外5厘米;如果它们更长,将它们修剪到5厘米范围内超出定位器的末端。
  2. 距离每个开关线的末端大约5毫米,如图所示,每个开关线引线和将它们焊接到开关的端子。它无关紧要哪个终端。在继续之前,请确保开关处于OFF位置。
  3. 如在步骤5中,使用8mm收缩管,以隐藏沿着木销沿跑的电线。使用Zipties将管子连接到销钉上。

第八步:集合员工

按此顺序排列所有件:
——开关
- LED组件(带开关引线)
——电池组装
- 第二个LED组件(带控制板引线)
- 控制板(ITSYBITSY + POV盾牌)

将电线从电池插入LED组件上的JST XH标头。将控制器电线插入POV屏蔽板上的JST XH标题。

通过转动开关进行基本测试;如果电池充电(至少部分地),LED应闪烁2秒,显示电池电压。

将3D印刷间隔物放在两节电池之间,也可以在电池和每个LED组件之间,如照片所示。将开关放在3D印刷开关支架中。从一些柔软的材料(例如包装泡沫)中切出薄(5mm或更小)22mm直径的圆圈,并将其插入控制板和木销钉之间。

现在小心地将整个组件插入聚碳酸酯管,首先控制板端。如果您已经正确完成了一切,请完全插入一次,控制板将从管末端停止小于1cm。

第9步:完成

拿两个PVC端盖。使用模型刀或美工刀在其中一个上切一个大约11x17mm或稍多一点的矩形开口(它不需要非常精确)。我还使用了平切刀进行修整。

将端盖放在工作人员的开关端上的开口。将另一个端盖放在另一端。

最后,将网球套带贴在管的中间部分,其中包含电池组件。你可以看这个视频,看看正确的方式使用overgrip tape:https://www.youtube.com/watch?v=hnc34xlubww.确保保持磁带之间的重叠小 - 如果使它们太大,胶带将在电池+间隔组件结束之前用完。

恭喜你,你完成了你的工作!!

步骤10:首次使用

要测试您的员工,请确保开关已关闭。从包含控制板的侧面取下盖子;使用Microusb电缆将员工连接到计算机。它应该显示为外部USB驱动器,名称Povstaff

转到从GitHub中包含提取的存档的目录(参见步骤2);查找目录图像。它应该包含一些样本位图文件和文件ImageList.txt..将所有这些文件拖到Povstaff文件夹中,然后弹出(如您通常会弹出USB驱动器)。断开工作人员从计算机的连接并更换盖子。

工作人员现在准备使用了。要使用它,请转动开关;工作人员应该简要闪烁,显示电池电压,然后腾出空白,等待您开始节目。刚开始旋转工作人员,它会生命!

有关完整的操作说明,包括上传自己的图像并创建自己的幻灯片的说明,请查看该文件user_guide.pdf.在提取的github存档中。

第11步:最终评论

以下是一些关于这个设计和未来计划的想法。

  • 目前,有两种方法可以从一个图像切换到下一个:提供图像在ImageList.txt文件中应该显示图像的持续时间,或在水平位置停止员工。我计划尝试使用其他方式来控制展示 - 例如使用蓝牙应用程序。如果有人有建议,我很乐意听到他们。
  • 电池连接到LED时,将完成工作人员。即使是LED关闭,它们仍然消耗大量功率(约300mA),减慢充电过程。再次,要考虑未来发布的东西
  • 让员工可折叠会很好,所以它可以变成几个痘痘。这需要大量工作 - 既有机械(制作刚性连接和设计电气连接,也可以轻松堵塞/拔出)和电子(我们需要两个控制器板)。所以这是一个更长的项目。

如果您有任何意见或建议,请在下面写下它们!

致谢

我想感谢adafruit.用于开发此项目中使用的大部分软件和硬件,并在开源许可证下提供可用。我还要感谢所有人adafruit不和谐为了他们的帮助。

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    23讨论

    0.
    Crispernakisan.

    6天前

    哦,Geez,现在我有另一个新项目添加到列表中。;)

    0.
    Shurik179.

    6天前回复

    你的“想要制作”列表多长时间?

    0.
    Crispernakisan.

    4天前回复

    哈!它需要另一个项目来编目所有项目......

    0.
    AGBarber

    2个月前

    非常酷!如果能看到工作人员的工作视频,那就太好了,但我猜POV效果是很难拍摄的。

    0.
    Shurik179.

    回复2个月前

    我尝试拍摄视频,但实际上,POV效果在视频中变得更加不那么可见 - 人眼没有以与真实光的反应相同的方式对视频作出反应。我猜谁让专业人士的视频表明了解一些提高效果的技巧 - 或者有更好的相机。我会在这个工作......

    1
    iAmNaN

    回复2个月前

    大多数摄像机的记录速度是每秒24帧或更多,比人眼的速度快两倍多。我能想到的唯一解决办法就是找到一种以10-12帧的FPS进行记录的方法。

    0.
    nkukich

    11天前回复

    在大多数情况下,人眼可以检测高达〜60 fps的帧。

    0.
    iAmNaN

    11天前回复

    你说得对。别听我的

    0.
    nkukich

    11天前回复

    如果您降低ISO并减少相机上的快门速度,则应获得合适的录制。(大多数手机摄像机应用程序将仿真这些设置)

    1
    Patbarre443.

    回复2个月前

    你好!POV的同事。

    你有Adobe Premier或After Effect吗?如果您使用员工视频使用回声效果,它应该显示视频效果。

    我不记得我们使用的确切参数了因为我们已经有一段时间没有自己做产品演示视频了但如果你摆弄一下就会明白。

    0.
    Shurik179.

    回复2个月前

    非常感谢!
    我还没有Adobe Premier,但会得到它-至少暂时-并将发挥回声效果

    1
    Patbarre443.

    回复2个月前

    祝你好运。如果你只是想要一个短夹子或两个完成,我可以为你运行它,所以你不必购买总理。

    你可以和我联系patrickb@proteusled.com.

    0.
    Shurik179.

    11天前回复

    伟大的!这让我很高兴看到我的项目对其他人有用。
    你有任何意见/建议吗?

    0.
    Handy_Bear

    7周前

    哇,这真是个了不起的计划和工程!投票支持你!

    0.
    Shurik179.

    7周前的回复

    谢谢!

    0.
    穆罕默德一

    2个月前

    惊人的项目。漂亮的创造力

    1
    CRAIGH23

    2个月前

    太棒了,我一直想做这样的东西。你有没有想过增加一个加速开关(也许只是一个简单的滚珠开关)来检测旋转的变化,以触发变化,并自动打开和关闭耗电电路

    1
    Shurik179.

    回复2个月前

    实际上,已经有了一个惯性运动单元——它包含加速度计和陀螺仪——所以与其增加一个机械开关,倒不如增加一个电子负载开关来断开led。
    目前代码只是在工作人员休息时关闭LED(使用IMU检测),但不幸的是,即使在关闭时,每个LED仍然消耗约1mA。一个负荷开关就可以解决这个问题——而且成本很低。
    它仍然会让微控制器保持供电,但有办法用它节省电力,而且无论如何,它是一个更小的电流消耗。
    再次,要考虑下一个版本的东西......

    1
    马列Kamal

    2个月前

    我做到了,我喜欢它!说真的,我唯一的问题是它有时嘴巴有时但除此之外,它很棒!那个做这一点是天才!