【DIY制作】LED显示屏风扇

sunsili

【DIY制作】LED显示屏风扇

你有没有在网上看过在旋转的风扇上点燃文字的视频？有没有想过它是如何工作的？嗯，我做到了。

我叫 Ayush Shah，是欧文顿高中的一名大四学生。

在这个 Instructable 中，我将展示我如何制作自己的展示风扇，以快速简便的方式显示小单词和短语。

这是一款 LED 风扇，它使用视觉持久性 （POV） 的概念在旋转时显示文本。POV 是一种错觉，眼睛对被照亮的物体的感知在消失后会停留很短的时间，导致它看起来好像物体仍然存在。

不相信这存在？第二张图片中的“Ayush”是使用单行 LED 创建的，但它设法通过 POV 显示为二维字母。

该风扇由一个 3D 打印的风扇叶片组成，其中包含一个 9V 电池供电的 Arduino 电路，该电路在使用小型直流电机旋转时通过以不同角度闪烁 LED 灯来产生文本错觉。

在YouTube上发现Electronoobs完成的类似项目以及Scott Mitchell在Instructables上完成的类似项目后，我决定开始这个项目，我在此过程中都引用了这两个项目。

你可以在这里找到我的演示链接！YouTube版本的视频似乎以比我的手机更低的帧速率运行，所以不幸的是，字母有点难以辨别。

（以 1080p 或最高质量观看，以最佳方式查看显示屏风扇上的字母）

特别感谢 Berbawy 女士的 POE 课程和 Berbawy Makers 让我有机会从事这个项目。

所需材料

所需用品和材料：

• ArduinoNano开发板 （x1）
• 小型直流电机 （x1）
• 霍尔效应传感器 （x1）
• 9V 电池 + 转换器到电线 （x1）
• 滑动开关 （x1）
• 带滑动开关的直流电源插孔 （x1）
• USB 转公插孔电缆 （x1）
• 径向滚珠轴承 （x1）
• 杜邦跳线 （x20） （其他电线也可以，只是不太方便）
• 钕碟磁铁 （x1）
• 1k 欧姆电阻 （x1）
• 小穿孔板 （x1）
• 银河黑色PLA
• 发光二极管 （x7）
• 铅笔或类似大小的物体 （x1）
• 窄垂直纸板箱（或类似物）（x1）
• 瓷砖/加权底座（或类似）（x1）
• 强力胶
  

所需应用软件：

• Autodesk CAD
• PrusaSlicer
  

所需机械：

• 原装 Prusa i3 MK3S+ 3D 打印机
• 焊台
  

（注意：某些链接指向超值包，只需要给定的数量）

制作步骤

第 1 步：设计电池供电的 Arduino 电路

我参考了 Electronoobs 设计的电路用于我自己的电路设计，可以在第一张图片中查看。但是，我做了一些重大更改，以使电路针对我的计划设计进行优化。我决定使用普通的 9V 电池，而不是使用又大又重的 LiPo 电池，并带有电线的夹式转换器。此外，我使用更少的 LED 来优化空间和功率，并且我移除了 LED 的电阻器，而是通过 Arduino 代码手动降低了进入每个 LED 的电压（稍后的步骤会详细介绍）。

电路的大多数组件都需要在最终构建中焊接在一起，但就目前而言，一块面包板就足够了。

我建议从一个 LED 开始，然后在确保一切按预期工作后合并其他 LED。

总结一下电路，一个9V电池为Arduino Nano供电，Arduino Nano使用霍尔效应传感器（检测磁性）和磁铁来确定何时激活LED，以便在旋转时在风扇上产生文本外观

。

这个电路是一个关键的步骤，因为这里的错误可能会在以后造成很多混乱。因此，我决定在构建电路后对其进行测试，以确保其正常工作，包括霍尔效应传感器和 LED 等所有组件。

第 2 步：3D 设计和打印风扇叶片组件

我参考了 Electronoobs 的原始设计来设计风扇叶片，但使用我自己的测量结果创建了它，并根据我的计划结构对其进行了定制。

主要特点：一个铅笔大小的孔穿过两个部分，以适应计划的轴。一个小开口，适合滑动开关，可轻松控制从 9V 电池到 Arduino 的电源。通过其中一个面的长开口，大小适合 7 个 LED。刀片上的一个小开口，与带有 LED 的刀片相对，用于安装霍尔效应传感器。

注意：对我来说，重要的是要确保在将两个部件组装在一起时，风扇叶片设计侧面的任何开口都不会被覆盖。在进行完整打印之前，我需要进行许多测试打印，以确保它们都正确匹配。风扇叶片的顶部和底部尺寸之间也应该有轻微的偏移，大约 0.02 英寸，以考虑打印时的公差（没有什么是完美的）

第 3 步：设计电机电路

电机电路是一个相对简单的电路，包括小型直流电机、一些电线、一个电源插孔到滑动开关和一根 USB 到公插孔电缆。

插孔电缆插入插座，然后连接到电源插孔。从电源插孔开始，两个垂直朝向的引脚用于电源（正面为正极/红色，背面为负极/黑色）、焊接或以其他方式将杜邦线连接到这些引脚并将它们连接到直流电机上的相应引脚。

对于电机，右引脚为正极，左引脚为负极，最佳做法是相应地对电线进行红色和黑色的颜色编码。

完成电路后，我通过拨动电源插孔上的开关测试了电机功能。

第 4 步：完成风扇叶片

现在，面包板上的Arduino电路必须转换为风扇叶片的内部，由于可用空间有限，这需要大量的空间管理。在我最初的设计中，我设计了我的刀片，以便组件可以完美地安装在里面，但是，其他人可能具有不同尺寸的组件，因此他们必须相应地测量和编辑设计。

主要建议：将 LED 灯焊接到穿孔板上（为此，我建议通过电线连接 LED 的所有负极/接地引脚，以尽量减少您需要使用的杜邦跨接电缆的数量）。从开口外部焊接霍尔效应传感器，使其可以伸出并检测磁铁。在尝试安装电池和 Arduino 等较大物品之前，请焊接并准备好所有接线。我需要强力胶来固定滑动开关，而且我必须从外面安装它，这样它才能伸出并轻松使用。将杜邦电线从Arduino绕/拧到LED上对我来说非常有帮助，这样它们就不会因为占用空间而成为太大的障碍。

在完成后再次测试电路以确保其仍然正常工作至关重要。在将电路从面包板转换为最终部分时，接线中很有可能出错。

第 5 步：组装构建

强力胶是我在这里最好的朋友。

首先，我用切纸机将开口切成盒子的平行侧面，尺寸刚好适合一侧的直流电机和另一侧的径向轴承（我事先跟踪了它）。

我拿起我的铅笔/类似大小的物体，将其切割成理想的长度（它应该能够穿过盒子并且仍然有足够的长度来滑动风扇叶片），然后雕刻内部以为直流电机的轴腾出足够的空间，然后使用强力胶将其紧紧地贴在里面。我给了它一些时间晾干。

我将径向轴承的外部用强力胶粘在盒子的相应开口中。然后，我将铅笔穿过轴承，并将电机强力胶合到盒子另一端的相应开口中。然后我给了它一些时间晾干。

我将滑动开关 + 电源插孔强力胶粘在盒子上方便的位置以控制流向电机的流量，然后将整个盒子超级粘在加重底座上，以增加重量和稳定性，以防止摇晃和摇晃。我必须确保在这里添加大量的强力胶，并给它一些时间干燥。

在确保一切都干燥后测试稳定性至关重要。

（澄清：如果您打算使用插座供电，则不需要第二张图片中所示的 9V 电池。我最初尝试使用它，但最终没有成功，所以我将其切换到插座电源）。

第 6 步：对 POV 效果进行编程

我引用了 Scott Mitchell 使用的代码中的重要部分，非常感谢他。

对 Arduino Nano 进行编程需要我下载特殊的 Arduino IDE，并使用 USB 转 micro-USB 电缆将我的笔记本电脑连接到 Arduino Nano（Nano 是唯一使用此电缆的 Arduino 之一）。

代码的主要目标是使用霍尔效应传感器感应构建底部的磁铁，然后编程的 Arduino Nano 将使用该感应来激活一轮通过 7 个 LED 显示预设文本，使用指定的组合（由 Scott Mitchell 提供）每个字母在特定时间/角度打开特定 LED（将相应引脚的输出切换为“HIGH”）。如果做得好，这样做会成功地通过奇异的旋转给人一种文本的错觉，尽管一次只有一行 LED 亮起。

当风扇叶片再次到达磁铁时，循环将重新启动，以相同的时间/角度显示文本，每转之间的延迟最小。如果 LED 当前未用于显示字母，则它将切换到“低”，这意味着它已关闭。

注意：磁铁感应和文本开头之间可能需要延迟，因此您必须使用函数“delayMicroseconds（）”暂停代码，以便以可读的角度显示文本。另一种选择是试验磁铁的位置，但这需要更多的测试和物理变化。在我的代码中，我注释掉了 LED 引脚作为输出的初始化，因为这会导致流向这些引脚的电压减少，从而消除了对电阻器的需求。

提示：在第二张图片上，您会看到一些重要的按钮和选项。最左边的复选标记用于验证您的代码，旁边的箭头用于在验证后将代码上传到您的Arduino。这两个之后带有播放符号的按钮用于调试，但是根据您使用的Arduino类型，它可能不可用。最后，下拉列表用于选择设备上当前连接到要编程的Arduino的端口。

我已经附上了一个包含我整个代码的文件，供粉丝回答任何进一步的问题/澄清。

附件

• POV_display_text.ino下载
  

第 7 步：测试/验证

显然，在每一步之后测试一个人的零件是很重要的，但这一步是最后的测试，看看一切是否按预期协同工作。

我必须确保测试单词的位置以确保它们处于可读角度，测试风扇叶片是否以合理的速度旋转，测试不同的单词和字母的外观，测试构建的稳定性等。

如果一切按预期工作，那么基础项目就完成了！

如果没有，那么我需要回到前面的一些步骤并尝试仔细检查我的操作。

第 8 步：收尾工作！

作为最后的润色，我把我的结构涂成黑色，让它看起来更整洁，我还用一个更重、更具视觉吸引力的底座替换了我的底座，以最大限度地提高结构完整性。

人们可以进行无数其他风格或结构更改来定制自己的 POV 显示风扇，这些只是我选择为我做的选项。做最适合你的事！

就这样，我完全完成了我自己的 POV 显示风扇，激活它所需要做的就是打开风扇叶片上的滑动开关，打开电源插孔上的开关，然后向正确的方向稍微推动风扇以启动它（这是因为电机可能没有足够的功率来激活旋转， 但它有足够的来维持它）。

请注意： 使用完后请务必关闭所有开关，以节省电池电量）

译自：LED Display Fan (Persistence of Vision) : 8 Steps (with Pictures) - Instructables