จอแสดงผลเชิงปริมาตรขนาดเล็ก

สรุป: การพัฒนาบอร์ดเมทริกซ์ LED ขนาดจิ๋วสำหรับจอแสดงผลสามมิติ

• ไอเดียเทียนอิเล็กทรอนิกส์เกิดขึ้นจากการพูดคุยกับผู้คนที่มีความคิดสร้างสรรค์ โดยมีเป้าหมายคือสร้างสิ่งที่ดูเหมือนเทียนที่กะพริบได้จากทุกมุม
• มีการเสนอให้ใช้จอแสดงผลแบบ persistence-of-vision แต่เห็นว่าต้องใช้กลไกสนับสนุนมากเกินไป
• ด้วยแนวคิดว่าหากมอเตอร์และแบตเตอรี่มีขนาดเล็กพอ ทั้งระบบก็น่าจะหมุนได้ จึงรีบออกแบบและสั่งทำบอร์ดเมทริกซ์ LED

ขั้นตอนการผลิต

• สั่งทำแผงวงจรขนาดเล็กจากจีนในราคาถูก โดยการจัดส่งที่รวดเร็วเป็นเรื่องสำคัญ
• ใช้เครื่อง pick-and-place Charmhigh CHM-T36VA เพื่อประกอบแผงวงจรอย่างรวดเร็ว
• เมทริกซ์ LED แบบเรียบง่ายมีเพียงชิ้นส่วนชนิดเดียว ทำให้โหลดรีลได้รวดเร็วมาก
• ใช้สเตนซิลที่กัดลายด้วยเลเซอร์เพื่อทำต้นแบบ และคาดว่าเมทริกซ์ LED นี้จะมีประโยชน์ในอนาคต

การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์และแบตเตอรี่

• ต้องการไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีหน่วยความจำแฟลชเพียงพอ โดย Raspberry Pi Pico เป็นตัวเลือกหนึ่ง แต่มีขนาดใหญ่เกินไปจึงไม่เหมาะ
• เลือกบอร์ด Waveshare RP2040-tiny ซึ่งออกแบบด้วยองค์ประกอบเท่าที่จำเป็น จึงเหมาะกับต้นแบบ
• ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จได้ LIR2450 ซึ่งมีความจุและความสามารถในการจ่ายกระแสดีกว่าแบตเตอรี่ขนาดเล็กกว่า

การทำต้นแบบ

• ใช้ที่ยึดแบตเตอรี่พิมพ์ 3D ด้วย PETG แต่ผนังบางเกินไปจึงหักทุกครั้งที่ต้นแบบตกพื้น
• บัดกรีเข้ากับแผงวงจรที่มีเซ็นเซอร์ IR และ LED จนต้นแบบเสร็จสมบูรณ์
• จัดวงจรง่าย ๆ สำหรับควบคุมมอเตอร์และจ่ายไฟ

การพัฒนาซอฟต์แวร์

• ตรวจสอบเซ็นเซอร์ IR เพื่อวัดความเร็วการหมุนและปรับความเร็วการแสดงผล
• ใช้ ARM Cortex-M0 แบบดูอัลคอร์ของ RP2040 เพื่อควบคุมเมทริกซ์ LED ด้วยจังหวะเวลาที่แม่นยำ
• ใช้ลอจิกควบคุมความเร็วมอเตอร์แบบง่ายเพื่อรักษาอัตราเฟรมให้คงที่

การตรวจสอบแบตเตอรี่และการชาร์จ

• เพิ่มวงจรแบ่งแรงดันโดยใช้ GPIO เพื่อตรวจสอบแรงดันแบตเตอรี่
• ใช้เครื่องชาร์จแยกสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ และเมื่อเครื่องชาร์จเสียก็หาวิธีชาร์จแบบอื่นแทน
• ใช้บอร์ดอะแดปเตอร์ USB สำหรับ RP2040-tiny เพื่อให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่และโปรแกรมต้นแบบได้พร้อมกัน

การสร้างข้อมูล 3D

• ใช้ Blender เพื่อสร้างข้อมูล 3D แบบพิกัดเชิงขั้ว และแปลงให้เข้ากับเมทริกซ์ LED
• สร้างข้อมูลเชิงปริมาตรด้วยการจำลองของไหลและการจำลองไฟ แล้วแสดงผลบนต้นแบบ

ความเห็นของ GN⁺

สิ่งสำคัญที่สุดของโปรเจกต์นี้คือกระบวนการนำไอเดียสร้างสรรค์มาทำให้เกิดขึ้นจริงและผลลัพธ์ที่ได้ การพัฒนาบอร์ดเมทริกซ์ LED ขนาดจิ๋วสำหรับจอแสดงผลสามมิติเป็นหัวข้อที่น่าสนใจสำหรับผู้ที่ชื่นชอบความท้าทายทางเทคนิคและนวัตกรรม กระบวนการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนและการสำรวจเทคโนโลยีใหม่ ๆ สามารถสร้างแรงบันดาลใจให้วิศวกรซอฟต์แวร์จำนวนมาก และโปรเจกต์ลักษณะนี้อาจมีบทบาทสำคัญในการกำหนดอนาคตของเทคโนโลยี

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• ข้อเสนอแนวคิดเพื่อการปรับปรุง

  • ถ้ามีมอเตอร์ตัวเดียวกันสำรองอยู่ ก็สามารถถอดออกมาสองตัวเพื่อสร้างระบบส่งกำลังไฟฟ้าระหว่างการหมุนได้
  • แม้จะต้องสละมอเตอร์สองตัวเพื่อทำแต่ละยูนิต แต่ถ้าใช้ฝาครอบและคอมมิวเตเตอร์ ก็จะประกบกันได้พอดี เชื่อถือได้มาก และไม่ต้องกังวลเรื่องแบตเตอรี่
  • คอมมิวเตเตอร์สามารถให้สัญญาณบอกว่าโครงประกอบหมุนครบหนึ่งรอบแล้ว ทำให้รักษาความเสถียรของภาพตามตำแหน่งจริงได้
  • การส่งกำลังไฟผ่านการเหนี่ยวนำก็เป็นไปได้ แต่ยังไม่สามารถส่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ และต้องเพิ่มแรงดันต้นทางมากพอจนเริ่มกังวลเรื่องไฟไหม้
  • คำแนะนำนี้มาจากโปรเจกต์ศิลปะที่ Burning Man ปี 2001

• ไอเดียที่พอมองย้อนกลับไปแล้วก็ชัดเจน

  • ผลงานที่ทำด้วยมือจากชิ้นส่วนแยกกันซึ่งค่อนข้างพื้นฐานนั้นมีเสน่ห์ก็จริง แต่ก็อดสงสัยไม่ได้ว่าทำไมคริสต์มาสหน้าถึงยังไม่น่าจะได้เห็นเวอร์ชันสีเต็ม ความละเอียดสูง วางขายโดยร้านดรอปชิปชื่อสุ่ม 7 ตัวอักษรทั่ว Amazon

• โปรเจกต์เล็ก ๆ ที่น่าสนใจ

  • แนะนำให้ลองดูโปรเจกต์อื่น ๆ ด้วย ซึ่งบางส่วนเคยถูกนำเสนอบน Hacker News มาก่อน

• นิทรรศการสำหรับผู้ที่อยู่ลอนดอนหรือผู้มาเยือน

  • 180 Studios มักจัดนิทรรศการศิลปะที่ใช้เทคโนโลยีลักษณะนี้อยู่บ่อย ๆ และถ้าสนใจทั้งศิลปะและเทคโนโลยีก็น่าลองไปดู

• หลักการทำงานของพัดลมโฮโลแกรม

  • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดอยู่บนส่วนที่หมุน และในพัดลมนั้นใช้การส่งกำลังไฟแบบไร้สายเพื่อจ่ายไฟให้บอร์ดด้านบน

• ความเป็นไปได้ของการส่งกำลังไฟด้วยการเหนี่ยวนำ

  • สงสัยว่าสามารถใช้การส่งกำลังไฟด้วยการเหนี่ยวนำเพื่อไม่ให้ต้องใช้แบตเตอรี่ได้หรือไม่
  • เพราะต้องจ่ายไฟให้แค่ LED ดังนั้นมอเตอร์จึงสามารถติดตั้งไว้ที่ฐานได้
  • สามารถวางคอยล์สองตัวซ้อนอยู่ด้านในกันและวางไว้บนแกนเฟอร์ไรต์ได้

• โปรเจกต์ที่สร้างสรรค์

  • แม้จะไม่มีจินตนาการพอจะคิดโปรเจกต์เจ๋ง ๆ แบบนี้ขึ้นมาเอง แต่ก็ได้เห็นผลงานน่าประทับใจที่ผู้คนสร้างขึ้นผ่านอินเทอร์เน็ต

• ความเร็วการอัปเดตของจอ OLED

  • สงสัยว่าจอ OLED ราคาถูกจะอัปเดตได้เร็วพอเพื่อให้ได้ความละเอียดที่สูงขึ้นหรือไม่
  • มันน่าจะใช้งานได้ แต่ช่องว่างระหว่างเรเดียลสไลซ์อาจกว้างกว่าระยะห่างพิกเซลมาก จึงอาจทำให้ดูแย่ลง

• การทำลูกบาศก์หรือทรงกลมอะคริลิก

  • ใส่พื้นผิวสำหรับฉายภาพไว้ด้านใน โดยมีแกนที่หมุนได้เป็นศูนย์กลาง
  • ดูดอากาศออกเพื่อให้เงียบขึ้น และสามารถใช้แผ่นวัสดุที่บางมากได้
  • หมุนด้วยสนามแม่เหล็กภายนอก และใช้โปรเจกเตอร์ 2-3 ตัวฉายภาพจากมุมต่างกันเพื่อแก้ความบิดเบือนและซิงก์ภาพกับการหมุน
  • คุณสามารถสร้างจอแสดงผล Star Wars ของตัวเองได้แม้จะทำเป็นงานอดิเรก

• การแก้ปัญหาที่จุดศูนย์กลาง

  • วางบอร์ด LED สองแผ่นกลับหัวไว้ด้านบน
  • บอร์ดหนึ่งสามารถเลื่อนตำแหน่ง LED ไปครึ่งหนึ่งเพื่อสร้างเอฟเฟกต์ interlacing พร้อมเพิ่มความละเอียดเป็นสองเท่า