Wassersimulation mit STM32
Dieser Euro-große Anhänger ist mit digitalem Wasser gefüllt, das sich auf einer LED-Matrix physikalisch korrekt bewegt.
(Bild: Mitxela)
- Daniel Schwabe
Mit diesem Anhänger sind beim nächsten Tanztee nicht nur die Bewegungen auf der Tanzfläche ein Grund zum Staunen, sondern auch die Echtzeit-Flüssigkeitssimulation auf einem kleinen Display in Goldfassung. Dort schwappen physikalisch korrekt die Wellen passend zu den Bewegungen des Maker-Medaillons über die LED-Matrix.
Auf einer runden Platine von nur 24 mm Durchmesser hat Maker Mitxela eine aus 216 LEDs bestehende Matrix konstruiert, die von einem STM32L432KC Mikrocontroller angesteuert wird. Der Chip ist mit einem auf 80 MHz getakteten ARM Cortex-M4-Prozessor ausgestattet. FĂĽr dieses Projekt wurde der Chip auf 100 MHz ĂĽbertaktet.
Ein verbauter ADXL362-Beschleunigungssensor erkennt die Bewegung und Neigung des Anhängers. Über diese Informationen berechnet der Mikrocontroller dann die Darstellung der Flüssigkeitssimulation auf der Matrix.
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Die grafische Ausgabe wird direkt mit Direct Memory Access vom Speicher zu den GPIO-Pins übertragen. Das entlastet die CPU und ermöglicht flüssige Animationen.
FĂĽr die FlĂĽssigkeitssimulation setzt das Projekt auf die FLIP-Technik (Fluid-Implicit-Particle), bei der die Bewegung von FlĂĽssigkeit ĂĽber Partikel abgebildet wird. Die LEDs selbst werden per Charlieplexing angesteuert, einer Methode, um GPIOs bei Mikrocontrollern einzusparen.
Das Gehäuse für den Anhänger besteht aus vergoldetem Messing und wird durch ein Uhrglas geschützt. An der Unterseite befindet sich ein magnetischer Kontakt zum Laden einer LIR2450-Knopfzelle. Der Ladevorgang wird mit einem MCP73832 kontrolliert. Ein TPS7A02 Linearregler sorgt für die richtige Spannung und der TPS3839 überwacht die Spannung der Stromversorgung und schaltet das Gerät ab, wenn diese zu niedrig wird.
Quellcode soll veröffentlicht werden
Mitxela plant, den Quellcode und weitere Details des Projekts zu veröffentlichen, um Nachbau und Anpassungen zu ermöglichen. Bislang sind die Daten nicht veröffentlicht, weil der Anhänger aktuell noch als Produkt verkauft wird. Auch wenn der Nachbau aktuell nicht möglich ist, bietet es interessante Ansätze und Inspiration.
Auf seinem YouTube-Kanal hat der Maker ein ausführliches Informationsvideo über das Projekt veröffentlicht. Auf der Projektseite gibt es auch noch einen detaillierten Writeup. Beides bietet tiefe Einblicke in das Projekt.
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(das)
