Aquest projecte utilitza leds SMD connectats a plaques de circuit imprès en vidre. Els LED s’apaguen i s’encenen, simulant el moviment de sorra, segons la posició del cub 3D a l’espai.
A continuació, un vídeo en 3D del cub en acció.



La llista següent inclou els materials necessaris per construir un cub:



144 peces LED SK6805-2427 ( )






Habitatge

Material i eines addicionals necessaris per al projecte

Assecador
soldadura de punta fina regular
Impressora 3d
impressora làser

fil prim
Pins PCB
pasta de soldadura a baixa temperatura
clorur fèric

cola regular (per exemple, UHU Hart)
segellant de silicona
paper fotogràfic
acetona

Fabricació de PCB transparent

El problema obvi de les plaques de circuit imprès és que no són transparents. A continuació es descriu en detall com es poden fer plaques de circuit imprès transparents.
Primer heu de tallar les diapositives del microscopi a trossos quadrats mitjançant un tallador de vidre de 50,8 mm.



Mira aquest vídeo per entendre com fer-ho.



El fitxer .stl adjunt té el model plantilla, per facilitar la mesura de la longitud desitjada. Necessitareu 4 gots, però és millor fer-ho amb un marge de 6 a 8 peces
.
Després d’això, talleu la cinta de coure a trossos lleugerament més grans que els substrats de vidre tallats.

Netegeu el suport i la làmina de coure amb alcohol o acetona i, a continuació, enganxeu-los. Assegureu-vos que no hi hagi bombolles d'aire al seu interior. Utilitzeu Norland NO81, que és una cola ràpida ultra UV que es recomana per unir metall al vidre. Poliu un costat del paper de coure amb paper de seda per fer-lo més dur. Per curar l’adhesiu, podeu utilitzar una làmpada UV per comprovar els bitllets.



Un cop fixat l’adhesiu, talleu la làmina per la vora del substrat de vidre.

La foto mostra una placa de circuit imprès i una plantilla de pasta de soldat del projecte d’un autor.



Transferiu el disseny de la placa de circuit imprès de paper fotogràfic a coure de la manera que us convingui. Podeu utilitzar LUT o el mètode que he descrit aquí.




A continuació, ajusteu el coure. (És possible amb clorur fèrric. Faig servir una barreja de peròxid, llimona i sal ordinària).

Elimineu el tòner mitjançant l'acetona

L’autor utilitza grans LED SK6805-2427, cosa que facilita molt la seva soldadura.
Cobriu totes les pastilles de contacte amb soldadura de baixa temperatura i, a continuació, instal·leu els LED a la part superior, recordant observar l’orientació correcta dels LED, fent referència al diagrama adjunt.



Per soldar els LED instal·lats, l’autor va posar les plaques de circuit al forn i les va escalfar fins que la soldadura es fongués. És cert que encara he hagut d’utilitzar un assecador més tard, ja que no tots els LED es soldaven bé.



Per provar la matriu de LED, podeu utilitzar Arduino Nano on carregar l'esbós NeoPixel Strandtest Adafruit i connecteu-lo a la matriu mitjançant el connector Dupont.

Per a la placa de circuit imprès inferior, necessitareu un tros de placa de circuit imprès de panell de 30x30 mm. A continuació, s'adhereixen diverses puntes de fixació, on després s'adjuntaran les plaques de circuit imprès de vidre. Els pins VCC i GND es connectaven mitjançant un petit tros de fil de coure estanyat. A continuació, tanqueu tot el que queda a través dels forats amb la soldadura, ja que en cas contrari, l’epoxi pot filtrar-se durant l’aboca



Per connectar la matriu LED al PCB inferior, utilitzeu cola UV, però amb una viscositat més alta (NO68). Per alinear correctament les plaques de circuit imprès, utilitzeu una plantilla especial (vegeu el fitxer .stl adjunt). Després d’enganxar-se a la base, les plaques de circuit de vidre es van balancejar una mica, però es van tornar més dures després de ser soldades a les troballes del panell. Per fer-ho, només cal que utilitzeu la soldadura regular i la soldadura regular. Un cop més, és bo comprovar cada matriu després de la soldadura. Les connexions entre Din i Dout de les matrius individuals es van fer mitjançant connectors Dupont connectats als pins de la part inferior de la placa base.




Com que cal que la mida del estoig sigui el més petita possible, s’utilitza TinyDuino. és una placa compatible Arduino en un paquet ultra-compacte. Imagineu-vos que podreu obtenir tot el poder d’un Arduino Uno de mida 1/4. El kit bàsic, que inclou una placa de processador, amb un connector USB per a la programació, una proto-placa per a connexions externes, així com una petita bateria LiPo. L’autor també anava a comprar un acceleròmetre de 3 eixos, que s’ofereix per utilitzar amb TinyDuino, en lloc del mòdul GY-521 que utilitzava en aquest projecte. Això faria encara més compacte el circuit i reduiria les dimensions requerides del cas. El diagrama d’aquest muntatge és bastant simple i es mostra a continuació.



Es van realitzar alguns canvis a la placa de processador TinyDuino, on després es va afegir un commutador extern després de la bateria. Ja hi ha un interruptor a la placa del processador, només calia encaixar el cas. Les connexions a la placa base i al mòdul GY-521 es realitzen mitjançant pals que no permeten el disseny més compacte, però ofereixen una major flexibilitat que la soldadura directa de cables. La longitud dels cables / contactes que hi ha a la part inferior de la placa ha de ser el més curta possible, en cas contrari, ja no es pot connectar a la part superior de la placa del processador.

Després de recollir electrònica, podeu descarregar el codi adjunt i comprovar que tot funciona. El codi inclou les animacions següents que podeu repetir agitant l'acceleròmetre.

Rainbow: animació Rainbow de la biblioteca Arreglat
Sorra digital: es tracta d’una extensió Arenes led animades Adafruits en tres dimensions. Els píxels LED es mouran segons els valors llegits de l’acceleròmetre.
Pluja: els píxels cauen de dalt a baix en funció de la inclinació mesurada per l'acceleròmetre
Confeti: taques de colors a l’atzar que parpellegen i s’esvaeixen de la biblioteca Arreglat

Muntatge

Era important trobar un material adequat que es pogués utilitzar com a motlle. Després d’unes proves d’èxit fallades, l’autor va trobar que la millor manera és imprimir una forma tridimensional i després cobrir-la amb segellant de silicona. Imprimiu una capa des d’una caixa de 30 x 30 x 60 mm mitjançant el paràmetre “espiralitzar el contorn exterior” del fitxer Cura (fitxer .stl). A continuació, cobriu-la amb una fina capa de silicona al seu interior, que us farà molt fàcil treure el motlle després d’abocar-lo. El motlle es va unir a la placa de circuit inferior també mitjançant segellant de silicona.Assegureu-vos que no hi hagi forats perquè la resina no es pugui filtrar i no es formin buits.

Després d’eliminar el motlle, podeu veure que el cub sembla molt transparent a causa de la superfície llisa del motlle de silicona. No obstant això, hi haurà algunes irregularitats associades a un canvi en el gruix de la capa de silicona. També, la superfície superior es pot deformar més a prop de les vores.



Per tant, l’autor va polir tots els cops amb paper de seda. Originalment estava previst per polir el cub, al final es va decidir que el cub es vegi millor amb una superfície mat.



El recinte d’electrònica es va desenvolupar amb Autodesk Fusion 360 i després es va imprimir en una impressora 3D. Un forat rectangular a la paret per l’interruptor i diversos forats a la part posterior per instal·lar el mòdul GY-521 mitjançant els cargols M3. Fixeu la placa del processador TinyDuino a la placa inferior, que després bloquegeu la caixa amb els cargols M2.2. Primer, instal·leu l’interruptor en la caixa amb cola calenta, després instal·leu el mòdul GY-521 i, a continuació, introduïu amb cura la junta i la bateria.



La matriu LED es va connectar a la placa base amb els connectors Dupont, i la placa del processador es pot connectar simplement des de baix. Finalment, enganxeu la placa de circuit imprès inferior de la matriu LED a l’allotjament mitjançant cola universal (UHU Hart).



Fitxers d'impressió i firmware: