Модульные пиксельные экраны, часть 4: PIXBOX

Продолжаю про модульные экраны

Часть 1 / Часть 2 / Часть 3В прошлой части я говорил о том, что после долгих тестов наконец-то пришел к концепции, которая мне понравилась: небольшие модули, разбитые на физические пиксели. Изначально я их делал ради экономии времени и ресурсов во время тестов, но в процессе я понял, что они даже лучше изначальной задумки, потому что первая идея про заполнить больше пространство светодиодными панелями с этими светодиодами почти неосуществима, светодиоды WS2812b очень прожорливые, и большие объемы из них не сложить без переделки под меньшее разрешение. Уменьшение размера модулей, конечно, проблему не решает, но меняет назначение: это теперь не заложить стену, а сделать бар\светильник\просто прикольный экран на столе.Заодно подумал про название этой истории всей. Я конечно и раньше думал, но не сильно, было что-то типа LEDWALL и подобных простых вариков :) Но в какие-то дни я подумал побольше и родил 2 варианта: PIXBOX — простой, но лёгкий для запоминания\прочтения, отражающий в целом суть, и PIXCELL — более сложный, даже почти невозможный для нормального русского прочтения, но лучше отражающий суть с ячейками. Я прокатил их на людях, и, как вы понимаете, победил вариант попроще. Вот с такими мыслями я и перешел к реализации. Из чего состоит модуль: корпус, внутренняя панель, электрика (контроллер, провода, клеммы), матрица, рассеиватель из смолы

Материалы корпуса

Раньше хотел лить его, но он достаточно сложный + я его изначально готовил под печать, поэтому было не очень удобно. А еще я не понял в конечном итоге, зачем мне его лить, хаха. Провел множество тестов с разным пластиком, подбирая текстуру и характеристики. Из кандидатов были PLA matte (да, я сразу знал что ни из какого пла нельзя ничего делать, но никто не мог меня остановить), PETG/PETG-CF, ABS\ABS-CF.

PLA Matte

Клевый пластик, но плохо спекается и легко царапается. Но такой текстуры мог достичь только он, короткий поиск говорит что это все карбонат кальция (мел), тальк или специальные керамические микрочастицы и матовые полимерные агенты. Еще они ухудшают спекание межслойное. Ну и итог понятен — PLA держался дольше, чем я думал, но поплыл, потому что матрица может греться до 70 градусов

PETG/PETG-CF

Петджи я тестил только в поисках лучшей текстуры и более просто печати, но обычный блестит (даже те что matte, на самом деле полуматовые), а если недогревать то страдает спекание. А CF версии почему-то сильно блестели

ABS/ABS-CF

Сначала тестил обычный абс, и он достаточно матовый, но легко царапается, и это очень заметно. Я не рассчитываю на какую-то большую стойкость пластика, но модули магнитятся и елозят друг по другу, и такие царапины моментально уничтожат внешний вид. Ну и прочность тоже не супер была у моего образца (не помню бренды)

А вот CF версия оказалась намного лучше. Визуально конечно не матовый пла, но тоже ничего. А главное — не так сильно царапается. На этом и остановился

К сожалению, фоток тестов сохранилось не много)Корпус

Сама модель корпуса постоянно менялась: сначала вообще не было никакой внутренней панели, магниты были снаружи (места внутри не было), крышка была на винтах и прочее такое. На самом деле я даже немного горжусь проделанной работой, потому что, помимо просто массы мелочей, удалось победить особенно противные проблемы, о которых ниже

• Корпус печатался с дефектами, ниже пруфы. Наверняка тут будет много предположений, но конечный враг — порядок печати периметров. Если сначала печатается внутренний периметр, а потом внешний, то все плохо: внутренний немного сдвигает внешний и появляются полосы\пороги. Понятное дело, что нужно сначала печатать внешний, но в таком случае новый слой начинается сразу с внешней стенки, и шов становится заметным, это я в орке так и не смог победить полностью: если внешняя сторона первая на протяжении времени, то будет дефект около шва. Поэтому лучшее решение — внутренний\внешний\внутренний. И тут главная проблема, потому что на момент создания модели орка\бамбуслайсер не имели полного контроля (и сейчас вроде тоже), и в узких местах, где всего 2 периметра, печать начиналась не правильно, то с внешнего, то с внутреннего периметров, и рождались дефекты в виде полос. Я долго ковырял настройки РА, генераторы периметров, саму модель, и в итоге добился печати, близкой к почти идеальной. Это заняло много времени, потому что 1 корпус печатается около 2 часов. Да, я печатал его по частям на тестах, но все равно долго

• Смола не липнет к пластику. Звучит как прикол, потому что это эпоксидка, есть даже эпоксидный клей, а это всего лишь пластик, кек. Но нет, эта эпоксидка очень плохо липнет к пластику, поэтому её зацеп чисто механический: она обволакивает форму и застывает, потому держится хорошо. Но места, где она тонкая и держится только за счёт прилегания — слабое место. И это границы модуля, как раз те места, где будет происходить взаимодействие модулей.

Снимая после отливки смолы скотч со стенок корпуса, даже будучи ОЧЕНЬ аккуратным, я всегда цеплял смолу и получался вот такой противный дефект, который портил модуль. И тут или отрезать весь край, или... снова тесты. Я купил много праймеров, прокатил массу тестов: шкурил и не шкурил, обжигал и не обжигал, с разными праймерами. Зацеп конечно был лучше, но все еще достаточно слабый, поэтому в конце я придумал сделать и там зацеп механическим, просто добавить канавки по краям корпуса. Но корпус очень тонкий, а канавки должны быть сквозными, чтобы воздуху было куда уходить. Короче, это сработало, вот:

Были и другие улучшения, типа доп крепления магнитов, спец подпорок и прочего) Особенно доставила защита стенок при заливке смолы: стенки погружаются частично в смолу во время застывания, поэтому их надо заклеить, но смола постоянно затекала под скотч. Я перепробовал жидкую резину и около 15 разных скотчей, пока нашел 100% защиту. А то получались разводы на стенках из эпоксидки, которые не убрать без поврежденийВнутренняя панель

Важный элемент для разводки электрической части, тоже менялся 100 раз и даже сейчас немного меняется, в основном для удобства сборки. Печатается из абс, потому что принимает на себя основное тепло от матрицы. Но особо ничего интересногоЭлектрика

Стоит сразу оговориться, что я не электрик, даже не близко. Но очень замотивированный, поэтому изучил многое что касается моей задачи😂 По ходу проекта у меня было несколько озарений, именно озарений, типа как "если ты достаточно тупой, то чудеса случаются чаще", чувствовалось именно так, хахаха. В чем суть: в саааамой первой, еще большой версии проекта, у меня было 10(!десять!) переключателей на каждом модуле, потому что контроллер работал через 4 канала по 500 пикселей + я гений и это = 10 переключателей. Вот есть картинка, надеюсь не сяду за распространение порно: Короче, со временем я переработал всю электросхему несколько раз, и текущий вариант предусматривает 4 переключателя на каждом модуле, которые работают супер интуитивно: включаешь переключатель в ту сторону, куда подключаешь. Мне конечно не нравится вообще идея с переключателями, я хочу чтобы модули сами понимали кто они такие, для чего существуют и к кому должны подключиться, но сейчас это удорожает их создание и уменьшает надёжность, поэтому пока оставил на будущее

Еще тут скажу, что в каждом модулей стоят 8 неодимовых магнитов 15х3мм, что обеспечивает им хорошее сцепление. Держась за 1 модуль можно удерживать квадрат из 9 модулей, напримерКонтроллер

Отдельный прикол с мозгом. Есть 3 параметра, по которым я выбирал контроллер: чтобы влез в мои размеры(около 7х7см), достаточное кол-во пикселей которые он может потянуть и возможность широкого управления. Ну, если проще, то хотел чтобы можно было побольше подулей подключить и чтобы было приложение для управления эти добром, через котрое можно и эффекты погонять, и видео загрузить, и картинки. Если коротко итог: *** мне на за губу, а не видео загрузить да эффекты погонять. 

Контроллеры не помню по именам, но из управления в начале самом вообще использовал 

LED Edit — воспринял это как наказание за мои плохие дела

BanlanX — китайское приложение, достаточно функциональное относительно остальных, но не умеет нормально работать с геометрией экранов, только через DXF файлы, на тестах которых я провел более!!! 600!!! мать его!!!!! итераций!!!!! На этом этапе я понял, что наказание не за прошлые дела, а за текущие

WLED — это не приложение, а скорее прошивка и веб UI + приложение которое этот ЮИ подтягивает

Остановился на последнем, потому что этот вариант просто перспективнее чем остальные: он открытый и понятный для меня, достаточно простой. Только вот нормальная поддержка есть только эффектов, остальное только через страдания или вообще нету. Плюсом ужасный UI да и UX тоже, но наверное это следствие универсальности прошивки. Это я использую её для матриц, а там что угодно можно. Короче в ближайшем будущем мне светили только эффекты + какие-то плагины для рисования максимум

Матрица

Ну тут рассказывать нечего, скажу только что питание идет не от матрицы к матрице, а со всех сторон, так можно уменьшить просадку напряжения на большой цепочке модулейРассеиватель из смолы

Моя сама любимая часть. В прошлом после были обсуждения о целесообразности использования именно смолы, но я так и не согласился с доводами, потому что рассеивание\светопропускаемость нельзя нормально проконтролировать. У смолы тоже масса проблем, основная — сложность производства. Но мне тут важен именно конечный результат, поэтому я не стал просто стекляку вставлять, хотя мог. Уверяю, в будущем вы только сильнее захотите сказать, что это того не стоило))

Рецепт смолы содержит много компонентов, в начале я многое не понимал, но сейчас преисполнился: уменьшил влияние каждого из них, начал более массовое производство. Например, раньше на 1 пиксбокс нужна была 1 капля красителя, и это было проблемой, тк капля — это не точно и очнеь концентрированно. Небольшие изменения в её размере влияют на цвет достаточно заметно. Поэтому теперь у меня есть разбавленная версия, которой для 1 модуля нужно аж 2 грамма, и небольшая неточность визуально не меняет цвет. 

Я кстати сделал еще всякие доп инструменты для облегчения создания форм и сохранения мастер-моделей, которые тоже улучшил со временем, теперь они очень хороши:

Но сам рецепт подбирался сложнее всех, я потратил огромное количество времени на тесты светорассеивателей и красителей, потому что нигде и никто заранее не скажет, что конкретно сработает

Таким образом я пришел к финальному образу продукта на текущий момент, который пока не планирую менять в этой версии. Дальше занимался уже не производственной, а продуктовой частью, о которой расскажу в следующей частиСпасибо, если вы осилили, это я сокращаю примерно 90% возможного объема 😂😂