這次小編給大家?guī)淼氖莵碜匀鹗康?Maker drtonis 博士的翻頁顯示器項目。

過年在網(wǎng)上逛的時候,看到一個叫Vestaboard的翻蓋顯示器,挺酷的一個翻蓋展示,但價格貴得要死。我琢磨了一下,決定自己動手做一個,就當(dāng)滿足一下小興趣。

我最初的計劃很簡單。我是做硬件的,所以我的DIY版本不會做得那么高端。控制器我覺得用ESP芯片做就行了,它可以連WiFi更新時間或者連網(wǎng)站。所以我的DIY版就主要集中在硬件方面,軟件部分比較簡單,以后可以慢慢改進(jìn)。主要的設(shè)計用Fusion360畫圖,打印件我有3D打印機(jī)。

一般人寫這種成功項目的文章,但我這個有點不同。整個項目我忙活了將近7個月,結(jié)果還是不太滿意。主要問題等下討論。不過,我對我的構(gòu)思和制作思路還是很滿意的,就是一些結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計。最后為了完成這個項目,我讓顯示部分勉強(qiáng)工作了。非常感謝Seeedstudio贊助了XIAO ESP32和PCBA,我真的需要他們的幫助,因為這個項目成本比我平時DIY要高多了。與Seeed的溝通非常專業(yè),他們也給了很大支持。

材料清單

硬件：

XIAOESP32C3 * 1

28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī) 5V *36

PCB 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板 *3

A3144霍爾傳感器 *36

軟件：

Fusion 360

Arduino IDE

其他：

3D打印機(jī)

耗材

杜邦線若干

M３螺絲

３*１ｍｍ磁鐵若干

自貼紙

更多的時間、耐心

第一步：結(jié)構(gòu)設(shè)計

在開始這個項目之前結(jié)構(gòu)部分最重要的設(shè)計就是翻頁裝置，這里需要保持翻頁簾的流暢性同時還要保證滾輪轉(zhuǎn)動不會卡死，因為是DIY 3D打印很難保證每個翻頁裝置的精度可以讓其流暢運行。

Vestaboard的顯示器的轉(zhuǎn)輪使用了64個翻頁簾，為了盡可能還原，因此也采用相同的數(shù)量，顯示比例為22:6，翻頁簾的制作數(shù)量為22*6*64，對于DIY來說確實是個天文數(shù)字，因此最終將翻頁簾的數(shù)量控制在2304，顯示比例為12:3。

結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后就是漫長的3D打印制作環(huán)節(jié)。

第二步：控制功能驗證

對于需要同時控制大量步進(jìn)電機(jī)的項目而言，普通開發(fā)板和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板直連的方式肯定是不可取的，因為沒有哪一款開發(fā)板可以有上百個IO口，因此這里需要使用移位寄存器，這種方式幾乎杜絕了引腳不夠用的問題。電機(jī)的齒輪減速比為64：1，步距角為5.625度（360/5.625 = 64步）。這意味著一個電機(jī)需要 64*64 = 4096 步才能讓輸出軸轉(zhuǎn)上一圈，因此移位寄存器使用 64 位/字符是比較合適的。

關(guān)于歸位——滾輪位置檢測的問題，這里使用了A3144霍爾傳感器通過檢測滾輪上的磁鐵的位置來判斷當(dāng)前滾輪是否歸位。

第三步：翻頁簾制作

翻頁簾是整個設(shè)計中最脆弱的部分，需要有足夠的平整度還要足夠輕薄，否則整個設(shè)備的重量和功耗就會成倍增加，在這里使用3D打印完成該環(huán)節(jié)的制作。翻頁簾上的文字使用貼紙粘貼（雖然每張紙都很薄但是幾千張紙加起來還是很厚）

第四步：PCB設(shè)計

因為需要驅(qū)動多個步進(jìn)電機(jī)傳統(tǒng)的固定方式不太友好，包括線路整理，所以這里使用PCB打樣，將電機(jī)的驅(qū)動、移位寄存器、霍爾傳感器、供電全部集成在一塊板子上，這里用到了Seeed Studio的Fusion業(yè)務(wù)，他們免費幫我制作了需要用到的PCB板。在使用A3144時一定需要正確安裝，錯誤的安裝方式會導(dǎo)致元件發(fā)熱，嚴(yán)重時會讓打印件發(fā)生形變，以至于轉(zhuǎn)輪卡死。經(jīng)過測試后將A3144與磁鐵的距離控制在1.3毫米是比較合理的。

第五步：組裝搭建

在整體組裝值之前需要先對單獨的轉(zhuǎn)輪進(jìn)行測試，看看它們是否可以流暢的轉(zhuǎn)動

總的打印零件包括

轉(zhuǎn)輪架36?個??

轉(zhuǎn)輪 36個翻頁簾 36*64個

第六步：代碼

為方便后期更新固件，代碼可以使用OTA的方式升級

目前代碼運作邏輯是：

上電歸位

顯示完成后展示白色背景

翻轉(zhuǎn)到指定頁面

之后代碼會陸續(xù)更新日歷顯示、天氣狀況、時鐘等信息，如果大家對作品感興趣歡迎訪問鏈接：https://github.com/drtonis/FlapClock

小貼士

Fab Academy 是一個由麻省理工學(xué)院比特與原子中心的 NeilGershenfeld 主導(dǎo)的數(shù)字化制造項目，基于麻省理工的快速原型課程——MAS 863：如何制造（幾乎）任何東西。它提供長達(dá)5個月的數(shù)字制造項目，可以在任意一個參與的實驗室里開展。2023年，XIAO首次作為Fab Academy 學(xué)員學(xué)習(xí)課程中的指定教具，支持學(xué)員進(jìn)行項目學(xué)習(xí)和創(chuàng)作，今年的畢業(yè)項目如果大家有興趣，歡迎移步進(jìn)行了解。

關(guān)于XIAO開發(fā)板

Seeed Studio XIAO是一系列緊湊型開發(fā)板，擁有強(qiáng)大的微控制器和豐富的外設(shè)。所有XIAO開發(fā)板均采用SAMD21、nRF52840和ESP32C3等功能強(qiáng)大的流行芯片，特別適合應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、可穿戴設(shè)備的原型開發(fā)。此外，它所有表面的電子元器件都放置在電路板的同一側(cè)，郵票孔和貼片封裝設(shè)計可以讓用戶輕松地將XIAO集成到自己的電路板中，以實現(xiàn)快速批量生產(chǎn)，如果大家有興趣，歡迎移步進(jìn)行了解。

審核編輯：湯梓紅