制作这款旋转LED球形屏跨越了好几个月的时间,总共制作了三版,现在看到的是最终版。
第一版是我用万用板做的,外形跟现在的基本相似,也是一个圆,圆面上焊接的插装的LED,所有的都是飞线连接,工作量可想而知。做了好几天才焊好。结果还算可以,跟网上传的差不多,但是效果没人家理想,主要是供电做的不好,还有就是插装的LED旋转起来的效果不好。
第二版是用DXP软件制作电路板,画这种图是很累人的,电路板腐蚀是用的盐酸+双氧水,为了防止线被腐蚀断,在画PCB时把线画的都是比较粗的,单面板肯定是画不成的,所以画的PCB是双面的,焊接的LED是用的贴片的,面积明显小了很多,而且更加轻便了,更加像是一件工艺品。制作出来后发现在旋转的情况下,普通0808封装的贴片LED亮度有点小,不过还凑合,还有就是LED个数少,导致分辨率不高,但是作为普通的使用还是足够了。
为了精益求精,制作了第三版,还是采用双面的PCB,只不过采用1206封装的LED,个数比第二版的提高了一倍。由前两次的经验,这次做的还是比较快的,效果还算理想。
通过制作旋转LED球形屏,我学到了很多,发现自己要做的还有很多。下面是我制作旋转LED球形屏的总结。
1. 供电方式
a. 采用模仿电机供电,把固定读硬盘的磁头那一部分取下来当作电刷用,收音机天线的铝管当作换向器,如此可以把直流电通过"电刷"传给"换向器",再传给上部旋转部分的控制器及LED.
实验结果:自制的电刷及换向器的导电效果很不好,时有断电的情况,即使是在上部旋转部分的供电处并联一个很大的电容也不行,效果不理想。
b. 采用电机本身供电,就是从电机的换向器上引线,一般是细铜丝,从电机上部引出,铜线跟电机轴同步,把上部旋转部分固定到电机轴上,电源通过电机本身的电刷及换向器。
实验效果:这种方式是网上很推崇的,也是最稳定的一种。但是由于本人在做硬件改造方面做的不好,改了两个电机都是以失败而告终。
c. 采用在电机上套装与直流电机同样的换向器及电刷,把与电机同规格的换向器及电刷套到电机伸出的轴上,固定的这个换向器与上部的旋转部分相连接,电源通过该电刷把电源传给换向器,再传给上部旋转部分。
实验效果:效果很好,没有出现断电的情况,这样与下部电机基本上没有关系,不会产生很大的干扰。
2. 电机选择
a. 选用直流电机,直流电机控制方便,改变速度效果明显,之前一直在用直流电机。但是直流电机有个最大的缺点就是改装不方便,噪声大,速度跟力矩的比例关系太大。
b. 选用无刷电机,无刷电机改造容易,可以很方便的从中间安装一个轴,这个轴可以固定上部旋转部分,速度快,稳定,力矩也大。但是研究了一星期也没有搞定无刷电机的控制方式,最笨的方法就是直接用硬盘的驱动板,感觉那样没啥意思,就放弃了这种方案。
3. 电路的选择
a. 采用74LS595级联控制LED,电路图简单,布线方便。但是最大的缺点是不能位控,最少是8位控制,不符合最初的设想。
b. 采用矩阵的方式控制LED,通过3片74LS138控制矩阵的X、Y,选择点亮的点,控制方便、灵活、速度快。
4. 书写屏幕的方式
a. 采用自制的电刷,采用自制的电刷,弄四个环当换向器用,这四个环分别连接上部旋转部分的电源正、负、RXD、TXD,通过串口传输数据。
实验结果:数据传输很不稳定,经常出现错误,而且由于制作工艺问题,电刷与换向器连接不是很好,影响速度。
b.采用无线通信的方式,把需要传输的数据通过无线的方式传给上部旋转部分,使上部旋转部分改变显示的内容。
实验结果:经过多次验证,最后确定供电方式采用在电机上套装与直流电机同样的换向器及电刷,电机用直流电机,电路用矩阵的方式控制LED,书写屏幕的方式采用无线通信方式。