Настольный додекаэдр бесконечности - Своими руками
Своими руками

Настольный додекаэдр бесконечности

>

Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиВам надоели кубы бесконечности? Тогда давайте посмотри, как можно сделать другую фигуру бесконечности, а именно – додекаэдр (двенадцатигранник).

В принципе, такие изделия самодельщики уже изготавливали, но все они имеют большой размер.
Изделие мастера около 150 мм от угла до угла или 124 мм от плоскости до плоскости. С подставкой высота составляет около 203 мм.
Инструменты и материалы:-Светодиодная лента SK6812 3535 (mini);-Wemos D1 Mini. V3;-Микросхема 74AHCT125N;-Разъем и штекер JST-XH 2,54 мм – 3 шт;-Двенадцать обжимных клемм JST;-Электролитический конденсатор 1000 мкФ, 10 В;-Ползунковый переключатель 19 x 6 x 13 мм;-Адаптер питания 5 В, 10 А;
-Провода;
-Термоусадочная трубка;-Односторонняя зеркальная пленка;-Мыльное средство для пленки;
-Крепеж;
-3D-принтер;-Паяльные принадлежности;-Клеевой пистолет;-Обжимные клещи JST;
-Кусачки;
-Ножницы;
-Ракель;
-Скотч;
-Эпоксидная смола;
-Палочка для мороженого;
-Ацетон;
-Отвертка;
-Фен;
Шаг первый: вводная часть
В додекаэдре используются полосы адресуемых светодиодов типа mini (размер 3535 SMD) SK6812. Они похожи на более распространенные светодиоды WS2812B (также известные как Neopixel), но более компактны. Они скомпонованы в виде отрезков по семь светодиодов на каждом из 30 ребер додекаэдра, всего 210 светодиодов. Для управления светодиодами используется Wemos D1 Mini, установленный на специальной печатной плате, размещенной в основании додекаэдра. Все питается от обычного сетевого адаптера 5 В, 2 А или 5В 10 А если нужна эксплуатация светодиодов на полную мощность.

Мастер написал код для управления светодиодами, включающий 18 различных эффектов.
И додекаэдр, и основание полностью собраны из деталей, напечатанных на 3D-принтере. Грани додекаэдра вырезаны лазером из акрила толщиной 1/8 дюйма или 3 мм и покрыты односторонней зеркальной пленкой.

Практически для всех многогранников “бесконечности” сложная часть – это соединение светодиодных лент в углах многогранника. Чтобы упростить процесс мастер разработал специальные угловые печатные платы, которые припаиваются непосредственно к концам ленты, соединяя их все сразу.

Все файлы проекта можно найти здесь и здесь (последняя ссылка относится к плате управления Wemos).
Посмотреть схемы печатных плат можно здесь и здесь .
Платы:
Плата управления Wemos D1 Mini: находится здесь
20 общих угловых печатных плат: можно найти здесь
Угловая печатная плата с одним основанием: находится здесь
Лазерная резка:
Загрузить файлы для резки лицевой части додекаэдра можно здесь. Всего понадобится 12 граней, вырезанных из прозрачного акрила толщиной 3 мм.
Шаг второй: обзор конструкции
Мастер сконструировал додекаэдр с помощью Fusion360. Ниже можно скачать файл с чертежом в формате PDF. На чертеже представлены только детали, напечатанные на 3D-принтере и вырезанные лазером, но не электроника.

Чертеж включает в себя список компонентов для печати, включая количество и все конкретные инструкции по печати. Если не указано иное, изготавливается только по одной копии каждой части. В инструкциях ниже мастер будет называть части по именам, как указано на чертеже.
Все детали могут быть распечатаны на любом обычном FDM-принтере со стандартным соплом 0,4 мм.

Материал для печати – нить ABS. Это сделано для того, чтобы разгладить их ацетоном.
Сборочный чертеж.pdf
Настольный додекаэдр бесконечностиШаг второй: сборка додекаэдра
Мастер начинает работу с изготовления основного додекаэдра.
Сначала нужно приклеить зеркальную пленку к отдельным элементам додекаэдра, вырезанным из акрила. При приклеивании пленки пыль не должна попадать на поверхность.

Сначала размечает и вырезает пленку. Снимает с акрила защитный слой. Снимает с пленки защитный слой и обрызгивает ее раствором для пленки. Раствор предотвращает прилипание пленки к самой себе и позволяет позиционировать ее в процессе наклеивания.

Затем укладывает пленку на плоскость додекаэдра и разглаживает ракелем. Удаляет излишки жидкости бумажными полотенцами. Оставляет пленку высыхать в течении 1-2 часа.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиРаспечатывает по 30 копий деталей “bracket_half part 1.stl” и “bracket_half part 2.stl”. Половинки почти идентичны, но часть 1 имеет три ячейки, а часть 2 – четыре.

Склеивает каждую пару половинок вместе, как показано на фото, формируя 30 деталей по семь ячеек в каждой.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиДальше приступает к сборке сторон додекаэдра. Сначала будут собраны грани в группы по три, чтобы затем соединить их вместе. Мастер разработал специальный шаблон, который можно скачать здесь.
Устанавливает планки в шаблон. Наносит эпоксидную смолу на торцы акрила. Как показано на фото, устанавливает грани в конструктор так, чтобы их края вошли во внутренние края кронштейна. Зеркальные стороны должны быть обращены к рабочему столу. К остальным граням заготовки тоже приклеивает планки. Затем собирает еще три такие заготовки, но их граням внешние планки не приклеиваются.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиЗатем приклеивает планки к двум из трех оставшихся заготовок, чтобы они соответствовали фото выше.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиСобирает фигуру.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиШаг третий: схема монтажа светодиодной полосы
Светодиоды WS2812B обмениваются данными последовательно, при этом каждый светодиод передает данные следующему, пока не достигнет конца полосы. Чтобы расположить светодиоды на додекаэдре правильно, нужно провести непрерывную линию, проходящую через все его внутренние грани.

Чтобы не ошибиться мастер сделал схему и бумажный шаблон. Шаблон можно собрать в додекаэдр, как показано на фото. Числа на стыках должны соответствуют изображенным. Номера 21 и 8 имеют общий угол.

На поверхности направляющей нанесены различные номера и отметки, расположенные вдоль каждого из ребер додекаэдра. Цифры указывают порядок расположения светодиодов от 1 до 30. Каждая боковая секция содержит семь светодиодов, поэтому с помощью чисел можно определить, какой набор светодиодов находится на этой грани. Например, 1 – это начало полосы, поэтому секция содержит светодиоды 1-7 (В программном обеспечении 0-6) Аналогичным образом, 5 указывает край, содержащий светодиоды 35-42 (от 5 * 7 до 5 * 7 + 7). Данные из разделов подключаются по порядку: 1 подключается к 2, 2 к 3 и т. д.

Стрелки указывают направление данных. В основном они идут по часовой стрелке, но иногда возвращаются назад, например, с 15 по 16.
Наконец, черные, красные и зеленые точки указывают порядок заземления, плюса и контактных площадок на полосках. Это полезно для размещения угловых печатных плат и для тестирования.
Strip Layout.pdf
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиШаг четвертый: угловая печатная плата
Прежде чем приступить к приклеиванию светодиодных полос на додекаэдр, важно разобраться в угловых печатных платах. Эти печатные платы размещаются в каждом из углов додекаэдра и соединяют полосы вместе.

Базовая угловая печатная плата:
Додекаэдр имеет только одну из этих печатных плат, расположенную в первом углу.
Это плата, где провода питания, заземления и передачи данных подключаются к проводам от контроллера. Вот почему все контактные площадки имеют сквозные отверстия
Знак + указывает на положительную площадку, а – на заземляющую площадку. Все три центральных площадки – это площадки для данных.

Общая угловая печатная плата:
Эти платы применяются ко всем углам, кроме основания, т.е. их – 19.
Полярность контактных площадок обозначена + и -, а центральные площадки предназначены для данных.
В отличие от основного угла, две контактные площадки подключаются. Они обозначаются «DIO».
Оставшаяся панель данных используется для «дублирования» данных на новую полосу, т.е. через нее проходит провод.
Важно распределять питание равномерно. С этой целью мастер разработал базовую угловую печатную плату, которая распределяет питание между тремя отдельными соединениями. Каждый разъем JST-XH, через него подключается контроллер, рассчитан на ток около 3 А.
Настольный додекаэдр бесконечностиШаг пятый: светодиодные полосы
Начинает с базовой платы. Дальше мастер отрезает провода длинной 10 см (черный – земля, красный – положительный, а синий – данные).
Припаивает их к плате. Чтобы соединить данные между полосой 5 и полосой 6, припаивает перемычку с обратной стороны, как показано на фото.
Дальше припаивает светодиодные полоски к плате, как показано на фото.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиС помощью термоклея приклеивает полосы к фигуре. Отрезает еще 27 светодиодных полос и, согласно схеме, приклеивает их к граням.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиПрипаивает угловые платы.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиШаг шестой: контроллер
В целом контроллер прост: питание 5 В подается через разъем постоянного тока, который также подключается к переключателю для его включения / выключения. Питание подается от коммутатора на плату управления, которая распределяет мощность на Wemos и светодиоды. Wemos передает данные на светодиоды через преобразователь логического уровня.

Плата контроллера – это плата общего назначения, которую мастер разработал для отключения контактов Wemos и управления светодиодами. В данной работе не используются все соединения.

Если на вашем Wemos нет припаянных ножек, то нужно их припаять.
Переверните плату контроллера и соедините площадку VIN и две крайние правые контактные площадки, как показано на фото.
Далее, припаивает 74AHCT125N на место.

74AHCT125N – это высокоскоростной преобразователь логических уровней (LLC). Wemos выводит сигналы уровня 3,3 В, а SK6812 рассчитан на сигналы уровня 5 В. Итак, чтобы гарантировать, что данные из Wemos могут быть получены светодиодами, нужен LLC. 74AHCT125N – один из немногих LLC, который достаточно быстр для преобразования сигналов. К сожалению, это одностороннее преобразование, поэтому, если вы хотите подключить какие-либо входы (например, кнопки) к контактам D5-D8, вам нужно обойти LLC. Так же можно использовать другие контакты Wemos, но к D5-D8 легче припаяться на печатной плате.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиДальше припаивает три 3-контактных гнездовых разъема JT-XH к контактам D8, D2 и TX на плате контроллера.
Припаивает электролитический конденсатор 1000 мкФ. При монтаже конденсатора убедитесь, что полярность правильная, плюс и земля обозначены на плате знаком + и – соответственно.
Наконец, припаивает Wemos.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиДальше нужна печатная деталь “Mount_base.stl”.
Как показано на фото устанавливает разъем DC Jack в отверстие, а один из язычков переключателя – в разъем. Затем припаивает провода к переключателю и разъему.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиЗатем прикручивает контроллер к основанию. Сначала нужно прикрутить три резьбовые проставки M2 к основанию, как показано на фото. Резьбовые концы стойки должны быть направлены вверх.

Затем припаять заземление и провода питания от переключателя / гнезда постоянного тока к плате управления. Их следует припаять к сквозным отверстиям + и – с маркировкой VIN на конце печатной платы, как показано на фото.
Установить контроллер на проставки и зафиксировать винтами.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиШаг седьмой: окончательная сборка
Перед окончательной сборкой мастер тестирует светодиодную ленту. После того, как додекаэдр полностью закончен, полосы закрываются, не оставляя доступа к ним.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиДальше нужно 30 штук деталей «Bracket_Cover_Full.stl». У трех из них нужно будет обрезать один конец. Эти три детали нужны, чтобы прикрыть края основания додекаэдра, как показано на фото. Обрезанные концы нужны для проводов, идущих от основной платы.
Оставшиеся крышки нужны, чтобы закрыть все открытые края додекаэдра. Детали крепятся с помощью клея.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиДальше нужна деталь Center_wire_guide.stl.
Проденьте провода, идущие от додекаэдра, через центральное отверстие в направляющей. Как показано на фото, направляющая должна плотно прилегать к трем крышкам каретки. Приклейте направляющую.

В нижней части, направляющей для гаек M3 есть три шестигранных отверстия. Отшлифуйте стороны гаек перед тем, как устанавливать их.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиЗатем нужно добавить штекерные разъемы JST-XH к проводам, идущим от додекаэдра.
Все разъемы практически идентичны, за исключением того, у которого есть дополнительная линия передачи данных.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиСледующая деталь “Mount_main.stl”. Крепление имеет треугольное отверстие в центре, окруженное шестью отверстиями M3. Как показано на фото, нужно протолкнуть разъемы JST через центральное отверстие.

Затем нужно закрепить деталь на додекаэдре с помощью трех 5-миллиметровых винтов M3.
Подключаем к плате управления разъемы JST, как показано на фото. Убедитесь, что разъем с проводом данных подключен к контакту D8. Два других разъема просто обеспечивают питание, поэтому их порядок не имеет значения.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиТеперь нужны три детали «Mount_foot.stl» и одна «programming plug.stl».
Ножки используются для удержания частей крепления вместе. Их можно просто приклеить к mount_base.
Чтобы закрепить mount_base и mount_main вместе, нужны три винта M3 8 мм, вставленные в отверстия в ножках.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиШаг восьмой: код
Мастер написал код для додекаэдра, который включает 18 различных эффектов. Его можно найти на Github в папке «Inf_Dodec_Code».
Прежде чем загружать код в Wemos, нужны две библиотеки. PixelStrip. Загружаем все файлы и помещаем их в папку с именем «PixelStrip».

Вторая библиотека Adafruit Neopixel, которую можно загрузить с помощью диспетчера библиотек Arduino IDE. После установки библиотек, нужно открыть Inf_Dodec_Code.ino и загрузить его в Wemos.

Если вы хотите отключить эффект, вам сначала нужно найти его в файле Inf_Dodec_Code.ino. Он будет в switch в основном цикле void (). Эффекты не помечены индивидуально, так как их сложно описать только комментариями. После того, как вы нашли ненужный эффект, вам просто нужно изменить номер на любое число, превышающее общее количество эффектов (например, 99), чтобы отключить его.
Так же можно изменить или добавить свои собственные эффекты.
Все готово.
Настольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечностиНастольный додекаэдр бесконечности

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.