Petit écran volumétrique

Résumé : développement d’une carte de matrice LED ultra-compacte pour un affichage 3D

• L’idée d’une bougie électronique est née lors d’échanges avec des personnes créatives ; l’objectif était de créer quelque chose qui ressemble à une bougie vacillante visible sous tous les angles.
• Une proposition d’affichage à persistance rétinienne a été envisagée, mais il a été estimé qu’elle nécessiterait trop de matériel de support.
• En partant de l’idée que l’ensemble pourrait tourner si le moteur et la batterie étaient suffisamment petits, une carte de matrice LED a été rapidement conçue et commandée.

Processus de fabrication

• De petits circuits imprimés ont été commandés à bas prix en Chine, la rapidité de livraison étant importante.
• La machine de pick-and-place Charmhigh CHM-T36VA a été utilisée pour assembler rapidement les circuits imprimés.
• La matrice LED simple ne comportait qu’un seul type de composant, ce qui a rendu le chargement des bobines très rapide.
• Un prototype a été fabriqué à l’aide d’un pochoir gravé au laser, et la matrice LED devrait aussi être utile à l’avenir.

Choix du microcontrôleur et de la batterie

• Il fallait un microcontrôleur disposant de suffisamment de mémoire flash ; le Raspberry Pi Pico a été envisagé, mais sa taille le rendait inadapté.
• La carte Waveshare RP2040-tiny a été choisie, car elle est conçue avec un minimum de composants et convient bien au prototypage.
• Une batterie lithium-ion rechargeable LIR2450 a été utilisée, offrant une meilleure capacité et de meilleures performances en courant que des batteries plus petites.

Fabrication du prototype

• Un support de batterie imprimé en 3D en PETG a été utilisé, mais l’épaisseur de paroi trop fine le faisait casser à chaque chute du prototype.
• Le prototype a été finalisé en soudant sur le circuit imprimé, y compris le capteur IR et la LED.
• Un circuit simple a été mis en place pour le contrôle du moteur et l’alimentation électrique.

Développement logiciel

• Le capteur IR est surveillé pour mesurer la vitesse de rotation et ajuster la vitesse d’affichage.
• Le double cœur ARM Cortex-M0 du RP2040 est utilisé pour piloter la matrice LED avec un timing précis.
• Une logique simple de contrôle de la vitesse du moteur a été implémentée pour maintenir une fréquence d’images constante.

Surveillance et recharge de la batterie

• Un diviseur de tension a été ajouté en utilisant des GPIO afin de surveiller la tension de la batterie.
• Un chargeur autonome a été utilisé pour recharger la batterie, puis une méthode de recharge alternative a été recherchée après la panne du chargeur.
• La carte adaptateur USB RP2040-tiny a permis à la fois de recharger la batterie du prototype et de le programmer.

Génération de données 3D

• Blender a été utilisé pour générer des données 3D en coordonnées polaires, puis les convertir pour les adapter à la matrice LED.
• Des simulations de fluides et de feu ont servi à générer des données volumiques, ensuite affichées sur le prototype.

Avis de GN⁺

L’élément le plus important de ce projet est le processus qui consiste à concrétiser une idée créative ainsi que le résultat obtenu. Le développement d’une carte de matrice LED ultra-compacte pour un affichage 3D constitue un sujet intéressant pour les personnes attirées par les défis techniques et l’innovation. Le fait de résoudre des problèmes complexes et d’explorer de nouvelles technologies peut inspirer de nombreux ingénieurs logiciels, et ce type de projet peut jouer un rôle important dans la construction de l’avenir de la technologie.

[GN⁺]

Commentaires sur Hacker News

• Proposition d’amélioration

  • Si vous avez un moteur identique en rab, vous pouvez en démonter deux pour créer un système de transmission d’énergie en rotation.
  • Cela sacrifie deux moteurs pour fabriquer chaque unité, mais avec les capuchons et le collecteur, tout s’emboîte parfaitement, c’est très fiable et il n’y a plus à se soucier de la batterie.
  • Le collecteur peut fournir un signal indiquant que l’ensemble a effectué un tour complet, ce qui permet de maintenir la stabilité de l’image en fonction de la position réelle.
  • La transmission d’énergie par induction est également possible, mais je n’ai pas réussi à la rendre efficace, et il fallait augmenter la tension source au point de devoir s’inquiéter d’un risque d’incendie.
  • Ce conseil vient d’un projet artistique de Burning Man en 2001.

• Une idée évidente avec le recul

  • Vu le charme du résultat, fabriqué à la main avec des composants séparés relativement rudimentaires, on se demande pourquoi on ne verra pas d’ici Noël prochain une version couleur haute résolution vendue par toutes les boutiques de dropshipping Amazon aux noms aléatoires de 7 lettres.

• Un petit projet séduisant

  • Je recommande de jeter un œil aux autres projets, dont certains ont déjà été présentés auparavant sur Hacker News.

• Exposition pour les Londoniens ou les visiteurs

  • 180 Studios organise souvent des expositions d’art utilisant ce type de technologie, et cela vaut le détour si l’on s’intéresse à l’art et à la technologie.

• Fonctionnement des ventilateurs holographiques

  • Toute l’électronique se trouve sur la partie rotative, et le ventilateur utilise une transmission d’énergie sans fil pour alimenter la carte supérieure.

• Possibilité de transmission d’énergie par induction

  • Je me demande s’il serait possible d’utiliser une transmission d’énergie par induction afin de se passer de batterie.
  • Il suffirait d’alimenter les LED, donc le moteur pourrait être monté sur la base.
  • On pourrait placer deux bobines l’une dans l’autre et les poser sur un noyau en ferrite.

• Projet créatif

  • Je manque d’imagination pour concevoir un projet aussi sympa que celui-ci, mais Internet permet de voir des réalisations impressionnantes créées par d’autres.

• Vitesse de rafraîchissement des écrans OLED

  • Je me demande si des écrans OLED bon marché peuvent se mettre à jour assez vite pour atteindre une résolution plus élevée.
  • Cela pourrait fonctionner, mais l’espace entre les tranches radiales pourrait être bien plus grand que l’espacement des pixels, ce qui risquerait de donner un rendu moins bon.

• Fabriquer un cube ou une sphère en acrylique

  • Placer à l’intérieur une surface de projection centrée sur un axe rotatif.
  • Faire le vide d’air pour réduire le bruit et permettre l’utilisation d’une feuille très fine.
  • Le faire tourner avec un champ magnétique externe, puis projeter avec 2 ou 3 projecteurs sous différents angles des images corrigées de leur distorsion et synchronisées avec la rotation.
  • Vous pourriez ainsi fabriquer votre propre afficheur Star Wars, même comme simple hobby.

• Résoudre le problème central

  • Placer deux cartes LED en haut, l’une à l’envers par rapport à l’autre.
  • L’une des cartes pourrait décaler les LED d’un demi-pas afin de créer un effet d’entrelacement tout en doublant la résolution.