Màn hình thể tích cỡ nhỏ

 (mitxela.com)
3 điểm bởi GN⁺ 2023-12-03 | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp

Tóm tắt: phát triển bo mạch ma trận LED siêu nhỏ cho màn hình 3 chiều

  • Ý tưởng về một cây nến điện tử xuất hiện trong cuộc trò chuyện với những người sáng tạo; mục tiêu là tạo ra thứ gì đó trông như một ngọn nến nhấp nháy từ mọi góc nhìn.
  • Đã có đề xuất về màn hình dựa trên hiệu ứng lưu ảnh (persistence-of-vision), nhưng có ý kiến cho rằng nó cần quá nhiều cơ cấu hỗ trợ.
  • Với suy nghĩ rằng nếu motor và pin đủ nhỏ thì toàn bộ hệ thống có thể quay được, một bo mạch ma trận LED đã được thiết kế và đặt hàng rất nhanh.

Quá trình chế tạo

  • Đặt hàng các bảng mạch nhỏ từ Trung Quốc với chi phí thấp; tốc độ giao hàng là yếu tố quan trọng.
  • Sử dụng máy pick-and-place Charmhigh CHM-T36VA để lắp ráp bảng mạch nhanh chóng.
  • Ma trận LED đơn giản chỉ có một loại linh kiện nên việc nạp reel diễn ra rất nhanh.
  • Tạo nguyên mẫu bằng stencil được khắc bằng laser; dự kiến ma trận LED sẽ còn hữu ích về sau.

Lựa chọn vi điều khiển và pin

  • Cần một vi điều khiển có đủ bộ nhớ flash; Raspberry Pi Pico từng là ứng viên nhưng không phù hợp vì kích thước quá lớn.
  • Chọn bo Waveshare RP2040-tiny, được thiết kế với số linh kiện tối thiểu nên phù hợp cho nguyên mẫu.
  • Sử dụng pin lithium-ion sạc lại LIR2450, có dung lượng và khả năng cấp dòng tốt hơn các loại pin kích thước nhỏ hơn.

Chế tạo nguyên mẫu

  • Dùng giá đỡ pin in 3D bằng PETG, nhưng do thành quá mỏng nên mỗi lần nguyên mẫu rơi là lại bị gãy.
  • Hoàn thiện nguyên mẫu bằng cách hàn lên bảng mạch có cảm biến IR và LED.
  • Thiết lập một mạch đơn giản để điều khiển motor và cấp nguồn.

Phát triển phần mềm

  • Theo dõi cảm biến IR để đo tốc độ quay và điều chỉnh tốc độ hiển thị.
  • Sử dụng ARM Cortex-M0 hai nhân của RP2040 để điều khiển ma trận LED với thời gian chính xác.
  • Triển khai logic điều khiển tốc độ motor đơn giản để duy trì tốc độ khung hình ổn định.

Giám sát pin và sạc

  • Thêm bộ chia điện áp dùng GPIO để theo dõi điện áp pin.
  • Sử dụng bộ sạc độc lập để sạc pin, rồi phải tìm phương án thay thế khi bộ sạc bị hỏng.
  • Dùng bo chuyển đổi USB cho RP2040-tiny để vừa sạc pin cho nguyên mẫu vừa có thể lập trình.

Tạo dữ liệu 3D

  • Dùng Blender để tạo dữ liệu cực tọa độ 3D và chuyển đổi cho phù hợp với ma trận LED.
  • Tạo dữ liệu thể tích bằng mô phỏng chất lỏng và mô phỏng lửa, rồi hiển thị chúng trên nguyên mẫu.

Ý kiến của GN⁺

Điều quan trọng nhất trong dự án này là quá trình hiện thực hóa một ý tưởng sáng tạo và thành quả tạo ra từ nó. Việc phát triển bo mạch ma trận LED siêu nhỏ cho màn hình 3 chiều mang đến một chủ đề hấp dẫn cho những ai yêu thích thách thức kỹ thuật và đổi mới. Quá trình giải quyết các vấn đề phức tạp và khám phá công nghệ mới có thể truyền cảm hứng cho nhiều kỹ sư phần mềm, và những dự án như vậy có thể đóng vai trò quan trọng trong việc định hình tương lai của công nghệ.

Bài viết liên quan

1 bình luận

 
GN⁺ 2023-12-03
Ý kiến trên Hacker News

  • Đề xuất ý tưởng cải tiến

    • Nếu có sẵn một động cơ cùng loại, có thể tháo hai chiếc ra để tạo hệ thống truyền điện khi quay.
    • Phải hy sinh hai động cơ để làm từng cụm, nhưng nếu dùng nắp và bộ chỉnh lưu thì sẽ lắp khít hoàn hảo, rất đáng tin cậy và không cần lo về pin.
    • Bộ chỉnh lưu có thể cung cấp tín hiệu cho biết cụm lắp ráp đã quay được một vòng, nhờ đó có thể giữ hình ảnh ổn định dựa trên vị trí thực.
    • Cũng có thể truyền điện qua cảm ứng, nhưng họ không truyền hiệu quả được, và phải tăng điện áp nguồn đến mức bắt đầu lo cháy nổ.
    • Lời khuyên này xuất phát từ một dự án nghệ thuật tại Burning Man năm 2001.

  • Ý tưởng mà nhìn lại thì quá hiển nhiên

    • Thành phẩm làm thủ công từ các linh kiện rời khá thô sơ lại rất cuốn hút, đến mức người ta tự hỏi vì sao sang Giáng sinh năm sau vẫn chưa thấy các phiên bản đủ màu, độ phân giải cao được bán bởi mọi cửa hàng dropship 7 ký tự ngẫu nhiên trên Amazon.

  • Một dự án nhỏ rất hấp dẫn

    • Khuyến nghị xem thêm các dự án khác; một số trong đó trước đây đã từng được giới thiệu trên Hacker News.

  • Triển lãm cho người ở London hoặc khách ghé thăm

    • 180 Studios thường xuyên tổ chức các triển lãm nghệ thuật sử dụng công nghệ kiểu này, và rất đáng để xem nếu bạn quan tâm đến nghệ thuật và công nghệ.

  • Cách quạt hologram hoạt động

    • Toàn bộ thiết bị điện tử đều nằm trên phần quay, và quạt dùng truyền điện không dây để cấp nguồn cho bo mạch phía trên.

  • Khả năng của truyền điện cảm ứng

    • Tò mò liệu có thể dùng truyền điện cảm ứng để khỏi cần pin hay không.
    • Chỉ cần cấp điện cho LED, nên động cơ có thể gắn ở phần đế.
    • Có thể đặt hai cuộn dây lồng vào nhau và đặt trên lõi ferrite.

  • Dự án đầy sáng tạo

    • Không có đủ trí tưởng tượng để nghĩ ra những dự án hay như thế này, nhưng nhờ Internet vẫn có thể thấy những tác phẩm ấn tượng mà mọi người đã tạo ra.

  • Tốc độ cập nhật của màn hình OLED

    • Tò mò liệu các màn hình OLED giá rẻ có thể cập nhật đủ nhanh để đạt độ phân giải cao hơn hay không.
    • Có thể hoạt động được, nhưng khoảng trống giữa các lát cắt hướng tâm có thể lớn hơn nhiều so với khoảng cách điểm ảnh, nên nhìn còn tệ hơn.

  • Làm khối hoặc quả cầu acrylic

    • Đặt một bề mặt chiếu bên trong, xoay quanh một trục có thể quay.
    • Hút không khí ra để máy chạy êm hơn và có thể dùng các tấm rất mỏng.
    • Dùng từ trường bên ngoài để làm quay, rồi dùng 2-3 máy chiếu ở các góc khác nhau để chiếu hình đã hiệu chỉnh méo và đồng bộ với chuyển động quay.
    • Có thể tự làm màn hình Star Wars của riêng mình như một dự án hobby.

  • Giải quyết vấn đề ở trung tâm

    • Đặt hai bo mạch LED úp ngược ở phía trên.
    • Một bo có thể dịch LED đi nửa bước để tạo hiệu ứng xen kẽ, qua đó tăng gấp đôi độ phân giải.