Info
- Beschreibung
- eine elekromechanische, pixelbasierte Anzeige, die jeden Pixel in 4 Farben anzeigen kann.
- Kategorie
- Basteln
- Beteiligte
- climber314
- Status
- In Arbeit
- Start-Datum
- 2025-01
- Letzte Aktivität
- 2025-06
Inhaltsverzeichnis
Projekthintergrund/Motivation
Gängige elektromechanische anzeigen können nur 2 Farben ausgeben, gängig sind dabei schwarz-weiß oder schwarz-grün. Ich habe vor einigen Jahren im Technikmuseum Berlin eine Pixelwand gesehen, die mit elektromechanischen Pixeln die Farben schwarz, weiß, rot und blau an jeder Position zeigen kann. Dies geschieht durch das Drehen von Körpern, die auf verschiednen Seiten eine unterschiediche Farbe haben. Ich hatte seit dem die Idee das nachzubauen. Als ich dann diesen Winter das erste mal auf dem CCC war und von all den tollen Bastelstücken überrascht und begeistert war, hatte ich die Motivation dazu gefunden.
Grundsätzliche Überlegungen
Design:
Der Pixel soll 4 Farben zeigen sollen: Definitiv Schwarz und Weiß, vielleicht rot-blau oder rot-grün . Neonfarben währen auch cool. Durch Signale mit Logikspannung soll ein Elektromagnet den Pixel drehen.
Mechanik:
Rotor: Der Pixel wird als Würfel ausgeführt. Senkrecht befindet sich ein Sackloch in dem Würfel. Das Ende des Sacklochs läuft konisch zu, so dass der Würfel hier an einem Punkt am Stator gelagert wird. Der Würfel verfügt über eine Vertiefung um einen Permanentmagneten aufzunehmen. Die N-S-Richtung des Magneten ist senkrecht zu der Richtung des Sacklochs.
Stator:: Der Stator besteht aus einem senkrechten Zylinder, der in das Sackloch des Würfels passt. An der Spitze des Zylinders befindet sich ein Kegel, mit steilerem Anstieg des Mantels als bei dem konisch zulaufenden Ende des Sacklochs, um hier den Rotor auf einem Punkt zu lagern. Der Stator beinhaltet Vertiefungen um Elektromagnete aufzunehmen.
Elektrik:
Die Elektromagneten können nicht direkt von den Pins eines Mikrocontrolers mit Spannung beaufschlagt werden, weil sie mehr Strom benötigen als die Pins ausgeben können.
Logik
Möglichst wenig Pins pro Pixel verbrauchen. Vielleicht ist am Ende alles mit einem Arduino steuerbar.
Projektverlauf/Tagebuch
14.-16.2.25
- 8 Versionen von verschiedenen Rotor-Stator-Kombinationen wurden in PLA 3D gedruckt.
Die Idee Induktivitäten als Elektromagneten zu verwenden wurde verworfen: zu schwach und der Ferromagnetische Kern lässt den Permanentmagneten an ihnen stoppen. Fertige Elektromagneten sind zu groß. 4 selbstgewickelte Spulen lassen den Würfel nicht von einem Zustand in den nächsten drehen und das Stator design war so, dass ein größerer Rotor gedruckt werden musste. Der Stator mit 8 Intigrierten, selbstgewickelten Spulen kann fast alle Zustände zu dem nächsten wechseln. Gegenüberliegende Spulen werden zu einer langen Spule kombiniert.
17.-20. Verschiedene Ideen zur Spulenansteuerung wurden erdacht. Meine Transistorschaltung hat nicht funktioniert. Verstehe ich was Transistoren machen?
21.2 Der Zustandswechsel wunde kontroliiert und verschiedene Tabellen (Tab. 1) dazu angelegt. Mir wurde die Idee Relais zu verwenden nahgebracht. Nach einer erfolglosen Suche nach passenden Relais im Hackspace wurde mir ein Board mit Relais gegeben, dass Pinausgänge 12 V Relais ansteuern lässt. Ich habe es nich zum laufen gebracht, fand die Idee aber gut und hab mir welche bestellt.
Tab.1: rot2
22.2 Die Boards sind da :o\ Laut Dokumentation muss man die Eingangspins auf low ziehen. Ich hab das gesten natürlich mit high probiert. Wie mache ich hier Zeilenumbrüche? Das aktuelle Problem mit dem Relaiboard ist, dass ich 5 V Logikspannung, 12 V Relaispannung und ca. 3 V Spulenspannung brauche.
Idee: Tatsächliche Schrittmotoren oder Servos benutzen
bis 5.3 Es wurde nach Schrittmotoren gesucht und sehr kleine Schrittmotoren gefunden. 8 mm Durchmesser, 9,3 mm Länge. 3V 18°/Schritt
5.3 Die Schrittmotoren wirden bestellt.
19.3 Die Motoren sind da und sie sind toll.
bis 29.3 Verschiedene Versuche die Motoren mit A4899 Treibern anzusteuern haben nicht funktioniert.
29.3 Im Datenblatt zu A4899 steht zwar, dass die Motorversorgungsspannung recht klein sien kann, aber in allen Anwendungen, sind immer spannungnen größer 8 V. https://forum.arduino.cc/t/bipolarer-stepper-motor-3v/1007060/13 Uwefet sagt hier, dass für den Motor das der falsche Treiber ist. Meine Motorspulen haben 20 Ω. DRV8825 Treiber sind wohl für 3 V Motoren geeignet. Die Treiber sind bestellt und sollen Montag ankommen. Mal schauen.
bis 7.5 Ansteuerung funktioniert. Platine in KiCAD designt.
7.5. Platine V1.2 bei AISLER bestellt
14.5. Platine zusammengelötet und ausprobiert. Zuckt nur.
21.5 Kalte Lötstellen. Der Motor ist nicht richtig verlötet gewesen. Die Platine konnte nur von der Rückseite gelötet werden, weil neben dem Motor kein Platz für den Lötkolben ist. Erste überlegungen zu caselations
22.5 Platine entlang der Kontaktlöcher durchgeschnitten: Die sind durchgehend aus Metall. Der Motor konnte jetzt vernünftig angelötet werden und funktioniert jetzt. Es kam bedenken auf, da der Motor nicht sauber 90° fährt.
28.5 Möglichkeiten: -Trotzdem machen und die Flächen der Würfel leicht rund machen -Anderen Motor nehem: zB 28BYJ48 der ist aber groß. --Nachteil: Größer, teurer, JST XHP 5 Stecker, sunken cost fallacy --Vorteil: Sicher nachbestellbar, bekanntes Datenblatt, 12 V Version mit aktuellem Treiber oder 5 V Version mit ULN2003, mit ULN2003 auch eigentlich gar nicht mehr teurer und der Stecker ist auch kein Problem mehr, Dafür muss dann aber der treiber mit den Entsprechenden Schitten auf den richtigen pins angesteuert werden. Damit ist es vielleicht wieder teurer. -> Ausprobieren ob ich das Multiplexen kann. Außerdem: Im Technikmuseum das Original angeguckt. Es heißt Colormotion und wurde von Text Light hergestellt. 1989 stand sie in Bochum.
17.6. 5V 28BYJ-48 ULN2003 dreht sich zu langsam. ca 6 s für 90°
24.6. Versuch den Rotor so wie beim Colourmotion zu machen