描述

介紹

石版紙是一種半透明的蝕刻物體，一旦背光就會顯示圖像。借助現成的 3D 打印機，可以輕松制作各種形狀和尺寸的石版紙。

這個項目的目的是創建一個石紙燈，而不是只是靜止的，我希望燈可以旋轉，創建一個 360 度的石紙“燈罩”，讓所有側面都可見，而無需觀眾移動自己。

在最初的設計之后，我決定添加一個巨大的按鈕會很有趣，按下該按鈕將為每個人啟動音樂和燈光秀。

該項目由5個主要部分組成：

• 圓柱石紙
• 運行燈的電子設備
• 齒輪和外殼，因此石紙以足夠慢的速度旋轉
• 容納所有組件的外殼
• 使一切正常的代碼

石粉

我們將要生成的石蠟紙高 152 毫米，周長為 375 毫米，因此直徑為 119 毫米。此信息對于確保創建立石紙的圖像具有正確的長寬比非常重要。長度變成高度，寬度變成圓周。

上述測量值意味著周長與高度的比率為 2.47。在實踐中，這可能會因石版紙的厚度和 3d 打印機的精度而異。

我在我的 lithophane 上放了三張圖片，但重要的是確保寬度是高度的 2.47 倍。我在圖像之間（和末端）添加了灰色條，以在圖片之間創建一些分隔。

進入網站后，您需要將樣式設置為“外曲線”。然后在“設置”下，將“最大尺寸”設置為 375 毫米，將“曲線”設置為 360。使用圖片選項卡上傳您的圖片，然后等待網站生成石版紙。然后下載按鈕將下載您的 lithophane STL。

我使用 Ultimaker Cura 來打印我的石版紙，但您可以使用您最熟悉的任何工具。確保已將填充設置為 100%。這將創造出最好看的石粉。在此步驟中，您可以確保您的高度和寬度（直徑）測量值是正確的。

請注意，我花了 40 多個小時打印出高質量的石版紙。我建議以較低的質量打印測試，并在打印幾厘米后停止打印，以確保它適合。

完成打印后，您可以立即在里面放一個光源來預覽它的外觀。

電子產品

燈的核心是 Adafruit ItsyBitsy M4。這是一個功能強大且有用的電路板，非常適合驅動新像素和伺服系統等項目。它有一個特殊的 5V 輸出引腳，可為這些設備提供更多電壓。

ItsyBitsy 附在上面：

• 音頻放大器（將掛鉤連接到揚聲器） - 連接到 A0
• 電源開關 - 連接到 D10 并啟用
• 模式/旋轉按鈕 - 切換到 LED，并打開伺服 - 連接到 D11
• 街機按鈕 - 開始音樂表演 - 按鈕連接到 D7，LED 連接到 D12
• Neopixels - 連接到 D5
• 伺服 - 連接到 D9

將所有的地面連接在一起很棘手，因為有很多。我將所有的接地都焊接到一根電線上，然后用電工膠帶覆蓋。

由于一些組件延伸穿過底座的蓋子，因此使用連接器（如 JST）以允許它們在需要時斷開連接可能是有益的。如果必須移動某些東西，它可以節省精力或拆焊電線（這是我慘痛的教訓！）。

這對于伺服、neopixel 和街機按鈕線特別有用。

代碼

代碼相當簡單；從配置和設置開始，然后是操作燈的主循環。運行時的燈會監視要按下的兩個按鈕之一。較小的模式按鈕將交替打開 LED，使石紙旋轉，然后將其關閉。按下街機按鈕將觸發定時動畫表演。

SERVO_SPEED = 0.07 # speed to rotate the servo at
LED_FLASH_TIME = 30 # how long to flash the arcade button for

伺服速度控制燈的旋轉速度。閃爍時間控制街機按鈕在不使用時閃爍的時間。如果它總是閃爍它確實很煩人！

# Set up the servo
lid_servo_pwm = pulseio.PWMOut(board.D9, frequency=50)
lid_servo = servo.ContinuousServo(lid_servo_pwm, min_pulse = 420, max_pulse = 2500)

伺服設置也可能需要稍作改動。必須設置 min_pulse 和 max_pulse 以確保伺服在它應該靜止時不會移動。默認值通常應該有效。

# Set up the audio playback
audio = AudioOut(board.A0)
mp3files = ["dance-mono.mp3"]

mp3files 是按下街機按鈕時將播放的 MP3。由于這些設備上的空間稀少，MP3 必須短且壓縮質量。由于揚聲器是單聲道的，因此使用立體聲也沒有意義。我能夠擁有 5 分鐘的 MP3 并具有足夠的壓縮率。使用 Audacity 之類的工具來編輯 MP3。

# define animation for the arcade button
rainbow = Rainbow(pixel_wing_vertical, speed=0.1, period=2)

有一個部分定義了按下 Arcade 按鈕時將播放的所有動畫（以“#define animations”的注釋開頭。這些是將播放的原始動畫，而不是將使用的序列和時間。

除了Volume和TimedAnimatedSequence之外，使用的所有動畫都來自 Adafruit CircuitPython LED Animation 庫。我基于 Adafruit 庫編寫了這兩個。

# modes the program can be index
MODE_OFF = 0    # nothing running
MODE_LIGHT = 1  # neopixels lit only
MODE_SPIN = 2   # neopixels lit and servo moving
MODE_MUSIC = 3  # music show is on
MODE_MAX = 3    # only the arcade button will get to MUSIC

主循環是一個永遠持續的while循環。它檢查按鈕并根據用戶的操作更改當前模式。

唯一感興趣的模式是播放動畫序列的 MODE_MUSIC。

核心是設置TimedAnimationSequence ：

animations = TimedAnimationSequence(
                solid, 12,
                loud, 20, # 32
                rainbow, 16.5, # 48.5
                rainbow_comet, 14, # 1:02.5 62.5
                rchase2, 36, # 1:38.5 98.5
                rainbow, 16.5, # 1:55 115
                rainbow_comet, 14, # 2:09 129
                loud, 33, # 2:42 162
                clear_sparkle, 16, # 2:58 178
                rcomet2, 14, # 3:12 192
                rainbow_sparkle, 32, # 3:44 224
                rchase2, 16, # 4:00 240
                loud, 37, # 4:37 277
                clear_sparkle, 5,
                solid, 60,

                auto_clear=True,
                auto_reset=True,
            )

每行定義要播放哪個先前定義的動畫以及播放多長時間。我使用注釋來跟蹤運行時間，以幫助將動畫與音樂同步。

齒輪箱

齒輪箱由幾個沒有外殼的齒輪組成。您必須打印兩個ComboGear.stl和一個GearBox Base.stl 、GearBox Lid.stl 、Spur Gear.stl和Drive Gear.stl 。驅動齒輪稍后將安裝在伺服系統上。

齒輪松散地位于盒子的底部，蓋子會將它們全部固定到位。我建議將蓋子固定到位，以確保在將蓋子涂在底座上之前，一切都可以自由轉動。對于 3D 打印部件，您可能需要旋轉一段時間以松開它們并確保它們正常工作。

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外殼

外殼組件由三個主要部分組成：

• 帶齒輪箱和伺服箱的支架
• 燈座裝有電子設備和按鈕
• Lithophane，頂部的蓋子，并將所有東西連接在一起

支架、齒輪箱和伺服箱

這三個部分用環氧樹脂連接在一起。支架頂部有一個凸起的小凹坑，與齒輪箱底部的小孔相匹配。齒輪與支架的中心對齊。

要安裝伺服箱，請插入帶有驅動齒輪的伺服。使用它來確定伺服箱的適當高度。驅動齒輪應與齒輪箱的下齒輪干凈嚙合。重要的是它不能與兩個齒輪嚙合，否則什么都不會移動！伺服箱也附有環氧樹脂。

燈座和按鈕

底座包含運行燈的電子設備。ItsyBitsy M4 和音頻放大器有支架，但我建議使用熱膠或膠帶以確保它們固定到位。用于打開和關閉燈泡的電源開關和模式按鈕安裝在外殼的側面。我建議再次使用熱膠將它們固定到位。

揚聲器和可選電池（我后來拆掉了）位于機箱的空白區域，應該再次粘上。

打開燈光秀的街機按鈕擰入底蓋件。在電線上使用連接器可以使其更容易連接，否則您必須在擰入后將按鈕焊接到 ItsyBitsy。

蓋子按扣安裝到底座上，以便在必要時拆卸。

Lithophane、蓋子和連接一切

設置好底座后，下一步就是安裝齒輪箱支架。它用環氧樹脂連接到中心的底蓋上。伺服箱朝向電源開關所在的底座背面。

膠合支架后，neopixel LED 將連接到支架的側面。同樣在此步驟中，建議在新像素末端使用連接器，而不是直接焊接。

許多新像素上都有塑料涂層，這使得膠合變得困難。你的選擇是去除塑料和膠水，或者使用大量的熱膠水（即使這樣它也給我帶來了麻煩！）。

連接底蓋后，您需要將立石環氧樹脂涂在立石蓋上。這允許伺服系統和齒輪箱一致地旋轉整個組件。

膠水固定好齒輪箱頂部的齒輪后，將其插入石粉盒蓋底部的槽中。有一個螺絲孔（M3 尺寸）用于將蓋子固定到齒輪上。

有了它，您就可以開始操作了！

結果

看燈在行動！

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