小型ボリュメトリックディスプレイ

 (mitxela.com)
3 ポイント 投稿者 GN⁺ 2023-12-03 | 1件のコメント | WhatsAppで共有

要約: 3次元ディスプレイ向け超小型LEDマトリクス基板の開発

  • クリエイティブな人たちとの会話から電子キャンドルのアイデアが生まれた。あらゆる角度から見ると点滅するロウソクのように見えるものを作るのが目標。
  • 残像効果（persistence-of-vision）ディスプレイも提案されたが、補助機構が多すぎるという意見があった。
  • モーターとバッテリーが十分に小さければ全体を回転させられるはずだと考え、LEDマトリクス基板を素早く設計して発注した。

製作工程

  • 中国で小型の回路基板を安価に発注し、迅速な配送を重視した。
  • Charmhigh CHM-T36VA ピックアンドプレース機を使って回路基板をすばやく組み立てた。
  • シンプルなLEDマトリクスは単一部品だけで構成されているため、リールのロードも非常に速い。
  • レーザーでエッチングしたステンシルを使ってプロトタイプを製作し、このLEDマトリクスは今後も役立つと見込んでいる。

マイクロコントローラとバッテリーの選定

  • 十分なフラッシュメモリを持つマイクロコントローラが必要で、Raspberry Pi Picoも候補だったがサイズが大きすぎて不適切だった。
  • Waveshare RP2040-tinyボードを選択。最小限の部品で設計されており、プロトタイプに適している。
  • LIR2450リチウムイオン充電池を使用。さらに小型のバッテリーより容量と電流供給能力に優れている。

プロトタイプ製作

  • PETGで3Dプリントしたバッテリーホルダーを使用したが、壁厚が薄く、プロトタイプを落とすたびに壊れてしまった。
  • IRセンサーとLEDを含む回路基板にはんだ付けを行い、プロトタイプを完成させた。
  • モーター制御と電源供給のためのシンプルな回路を構成した。

ソフトウェア開発

  • IRセンサーを監視して回転速度を測定し、表示速度を調整した。
  • RP2040のデュアルコアARM Cortex-M0を使用し、正確なタイミングでLEDマトリクスを制御した。
  • シンプルなモーター速度制御ロジックを実装し、一定のフレームレートを維持した。

バッテリー監視と充電

  • バッテリー電圧を監視するため、GPIOを使って分圧回路を追加した。
  • バッテリー充電のためにスタンドアロン充電器を使用したが、充電器が故障したため代替の充電方法を模索した。
  • RP2040-tiny USBアダプタボードを使い、プロトタイプ上のバッテリーを充電しながら同時にプログラミングできるようにした。

3Dデータ生成

  • Blenderを使って3D極座標データを生成し、それをLEDマトリクス向けに変換した。
  • 流体シミュレーションと火炎シミュレーションによってボリュームデータを生成し、それをプロトタイプに表示した。

GN⁺の見解

このプロジェクトで最も重要なのは、創造的なアイデアを実際に形にしていく過程と、その成果物だ。3次元ディスプレイ向けの超小型LEDマトリクス基板の開発は、技術的な挑戦やイノベーションを好む人にとって興味深い題材を提供する。複雑な問題を解決し、新しい技術を探求する過程は、多くのソフトウェアエンジニアにインスピレーションを与えうるものであり、このようなプロジェクトは技術の未来を形作るうえで重要な役割を果たしうる。

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1件のコメント

 
GN⁺ 2023-12-03
Hacker News のコメント

  • 改善アイデアの提案

    • 同じモーターの予備があるなら、2つを分解して回転式の電力伝送システムを作ることができる。
    • 各ユニットを作るためにモーター2つを犠牲にすることになるが、キャップと整流子を使えば完璧に適合し、非常に信頼性が高く、バッテリーの心配もない。
    • 整流子は、アセンブリが1回転したことを知らせる信号を提供できるため、実際の位置に基づいた画像の安定性を維持できる。
    • 誘導による電力伝送も可能だが、効率よく伝送することには成功せず、火災が心配になるほどソース電圧を上げる必要があった。
    • この助言は2001年のBurning Manのアートプロジェクトから来ている。

  • 振り返れば明白なアイデア

    • 比較的原始的な個別部品を使って手作りされた成果物が魅力的であるだけに、なぜ来年のクリスマスまでにAmazonの無数の怪しい7文字ドロップシップ業者がフルカラー高解像度版を出してこないのか不思議に思う。

  • 魅力的な小さなプロジェクト

    • 他のプロジェクトも見てみることを勧めるが、その一部は以前Hacker Newsでも紹介されたことがある。

  • ロンドン在住者または訪問者向けの展示会

    • 180 Studiosではこのような技術を使ったアート展示をよく開催しており、アートと技術に関心があるなら見る価値がある。

  • ホログラムファンの動作原理

    • すべての電子機器は回転部分に搭載されており、ファンではワイヤレス電力伝送を使って上部ボードを駆動している。

  • 誘導電力伝送の可能性

    • バッテリー不要にするために誘導電力伝送を使えないか気になる。
    • 電力を供給する必要があるのはLEDだけなので、モーターはベース側に取り付けられる。
    • 2つのコイルを互いの内側に配置し、フェライトコアの上に置くこともできる。

  • 創造的なプロジェクト

    • このような素晴らしいプロジェクトを思いつく想像力は自分にはないが、インターネットを通じて人々が作り上げた印象的な作品を見ることができる。

  • OLEDディスプレイの更新速度

    • 安価なOLEDディスプレイが、より高い解像度を実現するのに十分な速さで更新できるのか気になる。
    • 動作は可能だが、放射状スライス間の空間がピクセル間隔よりはるかに大きくなり、見た目はむしろ悪くなるかもしれない。

  • アクリル製キューブまたは球体を作る

    • 回転可能な軸を中心にした投影面を内部に入れる。
    • 空気を抜いて静かにし、非常に薄いシートを使えるようにする。
    • 外部磁場で回転させ、2〜3台のプロジェクターで角度を変えて歪み補正と回転同期した画像を投影する。
    • 趣味としてでも自分だけのスター・ウォーズ風ディスプレイを作れる。

  • 中心的な問題の解決

    • 2枚のLEDボードを上部に上下逆に配置する。
    • 一方のボードではLEDを半ピクセル分ずらし、インターレース効果を作りながら解像度を2倍にできる。