Display Volumetrik Kecil

Ringkasan: Pengembangan papan matriks LED ultra-kecil untuk display 3D

• Ide lilin elektronik muncul dari percakapan dengan orang-orang kreatif; tujuannya adalah membuat sesuatu yang terlihat seperti lilin yang berkedip dari semua sudut.
• Display persistence-of-vision sempat diusulkan, tetapi ada pendapat bahwa itu memerlukan terlalu banyak mesin pendukung.
• Dengan pemikiran bahwa jika motor dan baterainya cukup kecil maka seluruhnya bisa berputar, papan matriks LED pun cepat dirancang dan dipesan.

Proses pembuatan

• Memesan papan sirkuit kecil dari Tiongkok dengan harga murah, dan pengiriman cepat merupakan hal yang penting.
• Menggunakan mesin pick-and-place Charmhigh CHM-T36VA untuk merakit papan sirkuit dengan cepat.
• Matriks LED sederhana hanya memiliki satu jenis komponen, sehingga pemuatan reel sangat cepat.
• Membuat prototipe menggunakan stencil yang dietsa dengan laser, dan matriks LED diperkirakan akan berguna di masa depan.

Pemilihan mikrokontroler dan baterai

• Dibutuhkan mikrokontroler dengan memori flash yang cukup; Raspberry Pi Pico sempat menjadi kandidat, tetapi ukurannya terlalu besar sehingga tidak cocok.
• Memilih board Waveshare RP2040-tiny, yang dirancang dengan komponen seminimal mungkin sehingga cocok untuk prototipe.
• Menggunakan baterai lithium-ion isi ulang LIR2450, yang memiliki kapasitas dan kemampuan arus lebih baik dibanding baterai berukuran lebih kecil.

Pembuatan prototipe

• Menggunakan dudukan baterai hasil cetak 3D dari PETG, tetapi karena ketebalan dindingnya tipis, prototipe patah setiap kali terjatuh.
• Prototipe diselesaikan dengan menyolder ke papan sirkuit yang mencakup sensor IR dan LED.
• Menyusun rangkaian sederhana untuk kontrol motor dan suplai daya.

Pengembangan perangkat lunak

• Memantau sensor IR untuk mengukur kecepatan rotasi dan menyesuaikan kecepatan display.
• Menggunakan dual-core ARM Cortex-M0 pada RP2040 untuk mengontrol matriks LED dengan timing yang akurat.
• Mengimplementasikan logika kontrol kecepatan motor sederhana untuk mempertahankan frame rate yang konstan.

Pemantauan baterai dan pengisian daya

• Menambahkan pembagi tegangan menggunakan GPIO untuk memantau tegangan baterai.
• Menggunakan charger mandiri untuk mengisi baterai, dan ketika charger rusak, mencari metode pengisian alternatif.
• Menggunakan board adaptor USB RP2040-tiny agar prototipe bisa diprogram sambil mengisi baterai.

Pembuatan data 3D

• Menggunakan Blender untuk menghasilkan data polar 3D, lalu mengonversinya agar sesuai dengan matriks LED.
• Menghasilkan data volume melalui simulasi fluida dan simulasi api, lalu menampilkannya pada prototipe.

Opini GN⁺

Hal yang paling penting dari proyek ini adalah proses mewujudkan ide kreatif menjadi nyata beserta hasil akhirnya. Pengembangan papan matriks LED ultra-kecil untuk display 3D menawarkan topik yang menarik bagi orang-orang yang menyukai tantangan teknis dan inovasi. Proses memecahkan masalah yang kompleks dan menjelajahi teknologi baru dapat menginspirasi banyak insinyur perangkat lunak, dan proyek semacam ini dapat memainkan peran penting dalam membentuk masa depan teknologi.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Usulan ide perbaikan

  • Jika memiliki motor yang sama sebagai cadangan, dua unit bisa dibongkar untuk membuat sistem transmisi daya berputar.
  • Dua motor dikorbankan untuk membuat tiap unit, tetapi dengan menggunakan cap dan komutator, hasilnya pas sempurna, sangat andal, dan tidak perlu khawatir soal baterai.
  • Komutator dapat memberikan sinyal bahwa rakitan telah berputar satu putaran penuh, sehingga stabilitas gambar dapat dipertahankan berdasarkan posisi aktual.
  • Transfer daya melalui induksi juga memungkinkan, tetapi tidak berhasil menyalurkannya secara efisien, dan harus menaikkan tegangan sumber sampai ke tingkat yang cukup mengkhawatirkan dari sisi kebakaran.
  • Saran ini berasal dari proyek seni Burning Man tahun 2001.

• Ide yang terasa jelas jika dilihat kembali

  • Hasil rakitan tangan dari komponen-komponen terpisah yang relatif primitif ini memang menarik, tetapi tetap membuat penasaran mengapa pada Natal berikutnya kita belum melihat versi penuh warna beresolusi tinggi dijual oleh semua perusahaan dropship acak bernama 7 huruf di Amazon.

• Proyek kecil yang menarik

  • Disarankan untuk melihat proyek-proyek lainnya juga, beberapa di antaranya pernah ditampilkan di Hacker News sebelumnya.

• Pameran untuk warga London atau pengunjung

  • 180 Studios sering mengadakan pameran seni yang menggunakan teknologi seperti ini, dan layak dikunjungi jika tertarik pada seni dan teknologi.

• Cara kerja kipas hologram

  • Semua perangkat elektronik berada di bagian yang berputar, dan kipas tersebut menggunakan transfer daya nirkabel untuk memberi daya pada papan bagian atas.

• Kemungkinan transfer daya induktif

  • Menarik untuk dipikirkan apakah transfer daya induktif bisa digunakan agar tidak memerlukan baterai.
  • Karena hanya LED yang perlu diberi daya, motornya bisa dipasang pada basis.
  • Dua kumparan dapat ditempatkan saling di dalam satu sama lain dan diletakkan pada inti ferit.

• Proyek yang kreatif

  • Saya tidak punya cukup imajinasi untuk memikirkan proyek keren seperti ini, tetapi lewat internet kita bisa melihat karya-karya mengesankan yang dibuat orang.

• Kecepatan pembaruan display OLED

  • Menarik apakah display OLED murah bisa diperbarui cukup cepat untuk mencapai resolusi yang lebih tinggi.
  • Itu mungkin bisa bekerja, tetapi ruang di antara irisan radial bisa jauh lebih besar daripada jarak antarpiksel, sehingga tampilannya bisa terlihat lebih buruk.

• Membuat kubus atau bola akrilik

  • Letakkan permukaan proyeksi di bagian dalam, berpusat pada sumbu yang dapat berputar.
  • Udara bisa dikeluarkan agar lebih senyap dan memungkinkan penggunaan lembaran yang sangat tipis.
  • Putar dengan medan magnet eksternal, lalu gunakan 2-3 proyektor dari sudut berbeda untuk memproyeksikan gambar dengan koreksi distorsi dan sinkronisasi rotasi.
  • Ini bisa menjadi display Star Wars buatan sendiri yang juga memungkinkan sebagai hobi.

• Menyelesaikan masalah inti

  • Tempatkan dua papan LED secara terbalik di bagian atas.
  • Satu papan dapat menggeser LED sejauh setengah langkah untuk menciptakan efek interlacing sambil menggandakan resolusi.