Lotus: 3D LED Wall Art

Intro

Lotus là một dự án LED Wall Art quy mô lớn (đường kính 1,2 mét), được thiết kế bằng Parametric design trong Rhino + Grasshopper. Dưới đây là video demo một số hiệu ứng đèn khá vui mà thiết kế này làm được!

Bộ lắp đặt này dùng hơn 6kg chi tiết in và connector, gồm 180 cụm LED addressable riêng lẻ. Có vài mét dây để nối các Neopixel LED về Raspberry Pi Pico W, con này chạy một webserver MicroPython đơn giản để nhận lệnh (mình có nối với HomeAssistant để chạy automation).

Parts

Dự án này làm khá lâu, cần rất nhiều chục giờ để in, lắp, dán keo, hàn, lập trình và xử lý lỗi linh tinh. Đã cảnh báo trước nha!!!

Tuy vậy…

Có thể hình dung dự án này gồm 60 “miếng pizza” tỏa tròn, mỗi miếng gồm 3 phần. Có 2 loại miếng khác nhau là A và B (vì các lục giác cần lệch nhau để ghép theo hướng tỏa tròn).

Vậy khi lắp, bạn sẽ cần 30x inner_A, middle_A và outer_A, rồi thêm 30x inner_B, middle_B và outer_B. Mình in đa số chi tiết bằng cách dùng file fullplate.3mf đi kèm, trong đó có đủ 6 chi tiết khác nhau trên cùng một plate. In plate này 30 lần là ra đủ 180 chi tiết cần thiết (trừ 3 chi tiết “special” để gắn Pi Pico và làm móc treo tường khi lắp)_ .

Bạn cũng sẽ cần rất nhiều pin loại nhỏ/lớn (tính nhẩm khoảng ~400 pin nhỏ, ~200 pin lớn). Mình khuyên dùng boolean volume trong slicer để sửa một số pin thành dạng chữ “C” thay vì vòng kín chữ “O”. Mục đích là để lắp dễ hơn; pin chữ C có thể kẹp vào cụm LED đã đi dây sau khi hàn/lắp xong, còn pin chữ “O” thì phải luồn dây qua trước khi hàn.

Mình sẽ bổ sung hình sau để minh hoạ ý này rõ hơn

Mình dùng loại LED strip sau với chiều dài 4M (thực ra 3M là vừa đúng số LED, nhưng sẽ không có dư để sai sót…): https://www.adafruit.com/product/1138
Mình nghĩ các loại addressable LED strip khác cũng dùng được, nhưng mình chọn neopixels vì từng dùng rồi và thư viện hỗ trợ tốt.

Nếu giả sử tất cả LED đều sáng White ở độ sáng tối đa, dòng sẽ là 60mA * 180, tức 10.8 Amps. Mình không định bật tất cả pixel sáng cỡ đó trong thời gian dài, nên mình dùng nguồn 10 Amp mình có sẵn. Mình mua jack nguồn barrel 5.5 x 2.5 mm cho khớp PSU: https://a.co/d/iVm5gbs . File outer_B_pico_mount_and_power_plug được thiết kế theo loại jack này, nhưng mình nghĩ loại khác vẫn ổn, miễn là kích thước tương đương hoặc nhỏ hơn.

Mình dùng Pi Pico W cho dự án này để điều khiển qua WiFi. Mình dùng dây 20AWG để nối từng LED với nhau, nhưng cũng dùng dây dày hơn 12-14AWG cho đoạn dây “data” dài nhất để tránh suy hao tín hiệu. Chi tiết về lựa chọn này và cách đi dây sẽ nói thêm ở phần Assembly.

Printing 

Những chi tiết này cực kỳ nhạy với lỗi/artefact ở first layer! Mình rất khuyên bạn kiểm tra thủ công lớp đầu tiên sau khi in để đảm bảo đồng đều giữa các chi tiết, tránh in hư phải bỏ!

Mình khuyên dùng các file .3mf đã cung cấp, nhưng nhìn chung tất cả part được thiết kế để in không cần supports, layer height 0.2, 3 walls, 4 top layers, và 0% infill. Mình cũng in với first layer speed 25 mm/s, nhưng đây là kiểu cẩn thận cho chắc hơn là do mình test bài bản/khoa học gì. Mình không dành quá nhiều thời gian để tinh chỉnh setting, ngoài các test độ dày cơ bản cho hiệu ứng lithophane/ánh sáng. Nên tuỳ máy tuỳ tình huống (YMMV), nhưng các setting trên chạy rất ngon với mình.

Code

Code MicroPython để chạy bộ lắp đặt này mình để ở đây: https://github.com/denverquane/lotus