Pantalla volumétrica pequeña

Resumen: desarrollo de una placa de matriz LED ultracompacta para una pantalla tridimensional

• En una conversación con personas creativas surgió la idea de una vela electrónica; el objetivo era crear algo que pareciera una vela parpadeando desde todos los ángulos.
• Se propuso una pantalla de persistencia de visión (persistence-of-vision), pero se consideró que requería demasiada maquinaria de soporte.
• Con la idea de que, si el motor y la batería eran lo suficientemente pequeños, todo podría girar, se diseñó y ordenó rápidamente una placa de matriz LED.

Proceso de fabricación

• Se ordenaron placas de circuito pequeñas en China a bajo costo, y la rapidez del envío era importante.
• Se usó una máquina pick-and-place Charmhigh CHM-T36VA para ensamblar rápidamente las placas.
• La matriz LED simple tenía un solo tipo de componente, por lo que la carga del reel fue muy rápida.
• Se creó un prototipo usando un esténcil grabado con láser, y se esperaba que la matriz LED fuera útil en el futuro.

Selección del microcontrolador y la batería

• Se necesitaba un microcontrolador con suficiente memoria flash; Raspberry Pi Pico era un candidato, pero resultó demasiado grande.
• Se eligió la placa Waveshare RP2040-tiny, diseñada con componentes mínimos y adecuada para prototipos.
• Se usó una batería recargable de ion de litio LIR2450, con mejor capacidad y entrega de corriente que baterías más pequeñas.

Construcción del prototipo

• Se usó un portabaterías impreso en 3D con PETG, pero el grosor delgado de las paredes hacía que se rompiera cada vez que el prototipo se caía.
• El prototipo se completó soldando en la placa de circuito un sensor IR y un LED.
• Se configuró un circuito simple para el control del motor y el suministro de energía.

Desarrollo de software

• Se monitoreó el sensor IR para medir la velocidad de rotación y ajustar la velocidad de visualización.
• Se usó el ARM Cortex-M0 de doble núcleo del RP2040 para controlar la matriz LED con temporización precisa.
• Se implementó una lógica simple de control de velocidad del motor para mantener una tasa de cuadros constante.

Monitoreo y carga de la batería

• Se añadió un divisor de voltaje usando GPIO para monitorear el voltaje de la batería.
• Se usó un cargador independiente para cargar la batería, y cuando el cargador falló, se buscó un método alternativo.
• Se usó la placa adaptadora USB para RP2040-tiny para cargar la batería del prototipo mientras también se podía programar.

Generación de datos 3D

• Se usó Blender para generar datos 3D en coordenadas polares y convertirlos para ajustarlos a la matriz LED.
• Se generaron datos volumétricos mediante simulaciones de fluidos y de fuego, y luego se mostraron en el prototipo.

Opinión de GN⁺

Lo más importante de este proyecto es el proceso de convertir una idea creativa en algo real y el resultado obtenido. El desarrollo de una placa de matriz LED ultracompacta para una pantalla tridimensional ofrece un tema interesante para quienes disfrutan los desafíos técnicos y la innovación. Resolver problemas complejos y explorar nuevas tecnologías puede inspirar a muchos ingenieros de software, y proyectos como este pueden desempeñar un papel importante en dar forma al futuro de la tecnología.

[GN⁺]

Comentarios en Hacker News

• Propuesta de mejora

  • Si tienes un motor idéntico de repuesto, podrías desarmar dos para crear un sistema de transmisión de energía giratorio.
  • Se sacrifican dos motores para construir cada unidad, pero usando la tapa y el conmutador encajan perfectamente, son muy confiables y no hay que preocuparse por la batería.
  • El conmutador puede proporcionar una señal que indique que el conjunto ha completado una vuelta, lo que permite mantener la estabilidad de la imagen con base en la posición real.
  • También es posible transmitir energía por inducción, pero no se logró hacerlo de forma eficiente y hubo que subir el voltaje de la fuente hasta un punto preocupante por riesgo de incendio.
  • Este consejo salió de un proyecto artístico de Burning Man en 2001.

• Una idea obvia en retrospectiva

  • Por encantador que sea el resultado hecho a mano con componentes separados relativamente primitivos, sorprende no ver para la próxima Navidad una versión a todo color y de alta resolución vendida por cualquiera de las aleatorias empresas de dropshipping de 7 caracteres en Amazon.

• Un proyectito atractivo

  • Recomiendan revisar también otros proyectos, algunos de los cuales ya se habían presentado antes en Hacker News.

• Exposición para residentes o visitantes de Londres

  • 180 Studios organiza con frecuencia exposiciones de arte que usan este tipo de tecnología, y vale la pena visitarlas si te interesan el arte y la tecnología.

• Cómo funcionan los ventiladores holográficos

  • Toda la electrónica está en la parte giratoria, y en el ventilador se usa transferencia inalámbrica de energía para alimentar la placa superior.

• Posibilidad de transferencia de energía por inducción

  • Se preguntan si podría usarse transferencia de energía por inducción para evitar necesitar una batería.
  • Solo habría que alimentar los LED, así que el motor podría ir montado en la base.
  • Se podrían colocar dos bobinas una dentro de la otra y montarlas sobre un núcleo de ferrita.

• Un proyecto creativo

  • No todos tienen la imaginación para idear proyectos tan geniales como este, pero internet permite ver las impresionantes cosas que otras personas han creado.

• Velocidad de actualización de las pantallas OLED

  • Surge la duda de si las pantallas OLED baratas pueden actualizarse lo bastante rápido como para lograr una resolución más alta.
  • Podría funcionar, pero el espacio entre los cortes radiales puede ser mucho mayor que el paso entre píxeles, así que podría verse peor.

• Hacer un cubo o una esfera de acrílico

  • Colocar una superficie de proyección interna alrededor de un eje giratorio.
  • Sacar el aire para que sea silencioso y permita usar una lámina muy delgada.
  • Hacerla girar con un campo magnético externo y proyectar imágenes con 2 o 3 proyectores desde distintos ángulos, corrigiendo la distorsión y sincronizando la rotación.
  • Podrías hacer tu propia pantalla de Star Wars, incluso como hobby.

• Resolver el problema central

  • Colocar dos placas de LED arriba, una invertida respecto de la otra.
  • Una de las placas podría desplazar los LED medio paso para crear un efecto de entrelazado y duplicar la resolución.