Tetrahedral LED Hat (styl Deichkind) V1: 7 Steps (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Czy znasz niemiecki zespół muzyczny Deichkind? Cóż, jestem ich wielkim fanem i byłem na kilku koncertach. W ramach swoich występów na scenie zespół nosi czworościenne kapelusze, pełne diod. Już na pierwszym koncercie ponad 10 lat temu wiedziałem, że potrzebuję takiego kapelusza! Niestety nie miałem wiedzy potrzebnej do jego wykonania. Ale jakieś pół roku temu odkryłem Arduino i tak się zaczęło…

Kapelusz wykonany jest z czarnej, nieprzezroczystej, a także przeźroczystej plexi. Szukałem w sieci przydatnych zdjęć hełmów i starałem się, aby były jak najbardziej zbliżone do oryginału.

Niestety podczas budowy kapelusza zrobiłem mniej zdjęć. Więc ta instrukcja zawiera więcej rysunków:)

Do zasilania użyłem powerbanku 10.000mAh. Diody LED to WS2812b, aby uzyskać wszystkie możliwe kolory. Jest kontrolowany przez Arduino Nano z modułem HC06 i aplikacją na Androida. Za pośrednictwem aplikacji można odtwarzać różne programy. Tutaj wszystko jest możliwe. Dostarczę mój kod arduino oraz apk na Androida w ciągu najbliższych tygodni. Ale nadal jest niekomentowany i częściowo chaotyczny, ponieważ jego fragmenty zostały po prostu skopiowane z sieci. Jak tylko będzie miał rozsądny stan, wrzucę go tutaj do bezpłatnej dyspozycji.

Kieszonkowe dzieci

Sprzęt: Linki prowadzą do stron/produktów, z których korzystałem, nie zdziw się: większość stron jest niemiecka:) Nie musisz pobierać dokładnie produktów z linkowanych stron. To tylko pomoc, aby pokazać potrzebny produkt.

• Czarna, nieprzezroczysta pleksi (3x trójkąty równoboczne, długość krawędzi 42cm, grubość 2mm)
• Przezroczysta pleksi (2x trójkąty równoboczne, długość krawędzi 42cm, grubość 0,5-1mm) lub mocna folia przezroczysta
• Taśma LED WS2812B IP30 (nie wodoodporna), 30 diod na metr, łącznie 156 diod
• Arduino Nano
• Moduł Bluetooth HC06
• Powerbank, zalecane podwójne wyjście USB (im mniejsze wymiary, tym lepiej)
• Kondensator 500-1000mF
• Rezystor 330 Ohm
• Przewód USB USB-A na mini-USB (zasilający Arduino Nano)
• Przewód USB USB-A do czegokolwiek (zostanie odcięty, zasilanie diod LED)
• Przewody połączeniowe
• Mocny klej do tworzyw sztucznych
• Pianka dla większego komfortu noszenia.

Potrzebne będą również podstawowe narzędzia, taśma, klej do plastiku, nóż do cięcia, nożyczki i lutownica.

Części z pleksi są frezowane. Jeśli nie masz dostępu do frezarki, rozważ skorzystanie z usług sklepów z pleksi. Zmielą materiał w pożądanym przez Ciebie kształcie i dostarczą go pod Twoje drzwi. Jednak z mojego doświadczenia wynika, że usługi te są znacznie droższe niż kupowanie prostokąta i samodzielne wycinanie. Możesz użyć mojego rysunku do zamówienia płyt w gotowym kształcie.

Alternatywnie możesz spróbować wywiercić otwory za pomocą prostej ręcznej wiertarki.

Krok 1: Nadanie kształtu pleksiglasowi

Hełm składa się z trzech czarnych trójkątów z pleksiglasu, z których dwa muszą być wyposażone w otwory do patrzenia i wycięcia na diody LED. Kupiłem do niej płytkę z pleksi o wymiarach 850x370x2mm. Wycinam ją nożem na trzy trójkąty równoboczne. Zrób to samo z przezroczystą pleksi/folią w tym samym rozmiarze.

Każdy z czarnych trójkątów pracowałem na frezarce. Dlatego przykleiłem trójkąt dwustronną taśmą klejącą na stole maszyny. Krawędzie wszystkich trzech trójkątów zostały wyfrezowane, aby uzyskać czystą krawędź. Dla dwóch trójkątów wyfrezowałem otwory podłużne na diody LED (otwory podłużne, ponieważ dioda LED jest kwadratem o wymiarach 5x5mm) za pomocą frezu 5mm i okrągłych kieszeni, aby przejrzeć. Ponieważ płyty są przymocowane do stołu maszyny tylko taśmą samoprzylepną, należy uważać, aby nie wyfrezować w stole. Idź w dół warstwa po warstwie.

Jeśli nie masz frezarki, możesz alternatywnie wypróbować wiertarkę ręczną. Ale bądź bardzo dokładny z rozmieszczeniem otworów diod LED, ponieważ diody na pasku mają dokładnie 3,33cm odległość. Może użyłbym wiertła, które jest o 0,5mm grubsze niż dioda LED na twojej listwie po przekątnej.

Jeśli zamówiłeś płyty już pocięte, gratulacje:) To ten krok jest nieważny. Pieniądze bardzo upraszczają;)

Krok 2: Zamontuj paski LED i przylutuj je

Ułożyłem diody LED w rzędzie od dołu do góry we wzór S, zaczynając od przedniego czubka kapelusza. W tym celu wyciąłem 24 paski:

• 2x 12 diod LED
• 2x 11 diod LED
• 2x 10 diod LED
• …
• 2x1 dioda LED

Możesz ciąć paski LED na pojedyncze kawałki bez ich niszczenia. Użyj nożyczek do cięcia w wyznaczonych miejscach. Upewnij się, że przycinasz tak, aby cały pad lutowniczy był odsłonięty na obu częściach (ponieważ na początku są one już tak małe).

Po wyfrezowaniu płytek diody LED na pasku powinny teraz dobrze pasować do dostarczonych otworów i już trochę się w nich przykleić. Dolny rząd listew z 12 diodami LED, powyżej z 11 itd. Jeśli wywierciłeś otwory ręcznie, możesz teraz zobaczyć, jak dokładnie pracowałeś. Być może będziesz musiał wprowadzić pewne poprawki. Aby utrzymać diody w płytce i na miejscu, przykleiłem je taśmą. Wystarczy, żeby nie wypadły. (Nie martw się, zostaną sklejone później.)

Zrób to z obydwoma trójkątami pełnymi dziur.

Teraz część lutownicza:

Na nacięciach pasków LED znajdują się 3 styki, gdzie trzeba je ponownie zlutować. GND, 5V+ (lub Vcc lub podobny w zależności od wersji) i Din/Dout. Teraz połącz paski we wzór S; GND z GND, 5V+ z 5V+ i Dout z Din jak pokazano na rysunku. Uwaga: Wyjście danych (Dout) musi być połączone z wejściem danych (Din)!

Zajmie to trochę czasu, bo styki były dość małe i masz 132 złącza lutownicze:) Miłej zabawy!

Kiedy skończysz - sprawdź je dokładnie! Nie chcesz ich ponownie lutować, gdy się zepsują, a Twój kask jest już gotowy. Zaufaj mi.

Krok 3: Złóż czworościan

Teraz potrzebujemy dwóch trójkątów z zamontowanymi diodami LED i dwóch przezroczystych trójkątów. Do przezroczystych trójkątów można użyć innej płyty z pleksi lub grubej folii. Użyłem folii, bo jest lżejsza od pleksiglasu.

Weź podkład (karton), połóż na nim trójkąty LED z diodami LED do ziemi, a następnie nałóż na niego płynny klej. Uważaj, aby robić to w regularnych odstępach. Następnie połóż na nim przezroczyste trójkąty i sklej je ze sobą. Upewnij się, że między płytami nie ma bąbelków. Jeśli płynny klej spływa do diody LED - idealnie! Bo wtedy dioda jest sklejona i naprawiona i nie wypadnie.

Wskazówka: nie każdy klej pasuje do każdego rodzaju plastiku. Z kawałków folii/pleksiglasu zrobić próbny klej.

W zależności od używanego kleju wyschnięcie zajmuje trochę czasu. W moim przypadku sklejone trójkąty przykryłam kartonem, zważyłam i pozostawiłam do wyschnięcia na jedną noc.

Następnie masz jeden płaski czarny trójkąt bez diod LED lub przezroczystej osłony oraz dwa czarne trójkąty z otworami i diodami w nim, pokryte przezroczystą płaszczyzną. Teraz potrzebujesz taśmy malarskiej i mocnego kleju do tworzyw sztucznych. Połącz trzy trójkąty razem jako czworościan. Zwróć uwagę na lutowane przewody, wygnij je trochę do góry. Aby utrzymać każdy trójkąt na swoim miejscu, użyj taśmy malarskiej! Gdy zaklejony czworościan jest gotowy, dodaj plastikowy klej na krawędziach, na zewnątrz i jak najlepiej wewnątrz. Niech wyschnie.

Wskazówka: Jeśli chcesz, aby była bardziej stabilna, weź przezroczystą taśmę samoprzylepną do pakowania i zaklej nią klejone krawędzie. Taśma jest prawie niewidoczna, jeśli pracowałeś dokładnie.

W takim razie masz swoją czapkę Tetrahedral-LED-Hat. Czas na rozświetlenie!

Krok 4: Część mikrokontrolera

Do sterowania oświetleniem wybrałem Arduino Nano, a do komunikacji z aplikacją na Androida zdecydowałem się użyć modułu Bluetooth HC06. Zasilanie systemu można zasilić na dwa sposoby, patrz załączone zdjęcia.

Opcja zasilania A (zalecana): Do tej opcji potrzebny jest powerbank z dwoma wyjściami USB, które mogą pracować jednocześnie. Aby zasilić arduino, wystarczy użyć przewodu USB-A do mini-USB. Diody będą zasilane drugim przewodem USB. Weź przewód USB, którego już nie potrzebujesz i odetnij go. Zdejmij go na końcu, zobaczysz cztery przewody: trochę mocniejszy czarny i czerwony oraz dwa trochę cieńsze kolorowe (głównie zielone i białe) przewody. Potrzebujemy czerni i czerwieni, to jest masa i V+. Połącz czerwone V+ z 5V+ paska LED na przednim czubku czapki (na obu trójkątach). Podłącz czarną masę do GND paska LED na przednim czubku czapki (na obu trójkątach) ORAZ podłącz go do GND Arduino.

Ta opcja jest zalecana, ponieważ pozwala Arduino do sterowania i oświetlenia mieć osobne zasilacze. Inaczej jest w przypadku opcji B, która może spowodować zresetowanie Arduino, gdy wszystkie diody zostaną włączone jednocześnie i spadnie napięcie.

Opcja zasilania B (niezalecana):

To powinien być tylko twój wybór, gdy nie chcesz korzystać z powerbanku z dwoma wyjściami, bo masz jeszcze powerbank, ale ma tylko jedno wyjście i skąpisz się, aby kupić nowy z dwoma wyjściami;) Postępuj jak opisano w opcji A, ale podłącz czerwony przewód z przewodu USB nie tylko z paskiem LED, ale także z pinem Vin Arduino. Gdy zapalisz wszystkie diody na raz, może napięcie spadnie za daleko, a arduino być zresetowany. Nie ulegnie uszkodzeniu, ale nie jest to najlepsze zachowanie dla twoich przedmiotów. Ważne: bardzo ważne jest, aby NIE podłączać kabla USB w tej konfiguracji, ponieważ twoja płytka Arduino jest już zasilana!

Dane:

Aby poinformować diody LED, jak powinny się zachowywać, Arduino musi wysłać pewne dane do pierwszego pinu Din paska LED w przedniej części kapelusza. Ważne jest, aby użyć pinu PWM Arduino Nano. Piny PWM w Arduino Nano to Pin nr. 3, 5, 6, 9, 10, 11. Na załączonym zdjęciu widać, że użyłem pinu nr. 6 do transmisji danych.

W sumie do przedniej końcówki czapki biegną trzy przewody: GND i V+ dla diod LED, a trzeci to dane wysyłane z Arduino. Możesz ułożyć trzy oddzielne przewody lub zrobić to tak jak ja i wykorzystać resztę odciętego przewodu USB. Zawiera już cztery przewody (jeden z nich można zignorować).

Polutowałem wszystkie elementy razem zamiast używać wpiętych zworek, ponieważ lutowanie jest stabilniejsze.

Jeśli masz drukarkę 3D, możesz wydrukować małe etui na swoje komponenty, które możesz wkleić w czapkę. Użyłem małego pudełka, które miałem już w domu, o dobrych wymiarach na elementy elektryczne. Jeśli nie masz pudełka ani drukarki… po prostu użyj Gaffatape:) Nie żartuj! Po prostu owinąć wystarczającą ilość Gaffy wokół elementów elektrycznych i przykleić ją do czapki na tylnym trójkącie. Wada: jeśli lutowanie się zepsuje… baw się dobrze z rozpakowaniem, znajdź i rozwiąż problem;)

Kodowanie:

Jak już wspomniano, w ciągu najbliższych kilku tygodni udostępnię mój kod źródłowy arduino. W tej chwili jest chaotycznie pokazywać to komuś:) Możesz teraz zacząć kodować swoją aplikację i kod Arduino do komunikacji aplikacji, a także do pokazów świetlnych.

W przypadku aplikacji na Androida korzystałem z internetowego programu MIT appinventor 2. Szczerze mówiąc nie lubię programowania z wykorzystaniem bloków konstrukcyjnych, ale w przypadku małej aplikacji takiej jak ta był to najszybszy sposób.

Dla kodu Arduino proponuję bibliotekę FastLED.h. Zawiera wiele przydatnych funkcji, w sieci jest mnóstwo przykładów, a dokumentacja jest świetna.

Ważne: Jeśli wybrałeś opcję B jako niezalecaną do uruchamiania, zawsze musisz odłączyć zasilanie od Powerbanku po podłączeniu Arduino do komputera, aby zapisać na nim dane.

Bardzo ważne jest, aby NIE podłączać kabla USB w konfiguracji B jednocześnie z powerbankiem, ponieważ Twoja płytka Arduino jest już zasilana!

Krok 5: Montaż końcowy

Powerbank:

Sam kupiłem powerbank wyłącznie do tej czapki. Dlatego przykleiłem go do kasku super klejem do plastiku. Jeśli nie chcesz mieć powerbanku w czapce do końca życia, możesz przykleić go taśmą gaffape z tyłu czapki. Polecam wskazówkę, ponieważ twoja głowa nie wbija się tak daleko i jest na uboczu. Zwróć uwagę, że wszystkie wyjścia i wejścia są nadal dostępne!

Arduino:

Jeśli już zmontowałeś go w małym pudełku tak jak ja, po prostu przyklej go lub przyklej z tyłu czapki. Nie w samym środku, bo później powinna być twoja głowa. Jeśli nie masz pudełka, po prostu przyklej je gdzieś w pobliżu krawędzi.

Przewody:

Do mocowania przewodów na ich miejscu użyłem po prostu czarnej taśmy Gaffatape. Moim zdaniem najłatwiejszy sposób.

Wyściółka piankowa:

Dla większego komfortu noszenia zdecydowałem się dodać piankę na trójkąty LED. Wziąłem nożyczki, aby wyciąć otwory w piance i nadać jej kształt. Następnie wystarczy go przymocować dwustronną taśmą samoprzylepną (również przyciętą).

(Biała taśma z tyłu:)

Kiedy po raz pierwszy założyłem czapkę, zauważyłem, że tył czapki jest śliski, a chwyt niezbyt dobry. Nie chciałem tam też wkładać pianki, bo wtedy hełm byłby za mały jak na moją wielką głowę;) Postanowiłem więc przykleić z tyłu czapki grubą taśmę malarską. Działa idealnie!

Krok 6: ZAKOŃCZ

Połącz swój kapelusz z aplikacją na Androida i

baw się dobrze na następnej imprezie

Krok 7: Możliwe rozszerzenia (jeszcze nie zaimplementowane)

Nazwałem go V1, bo mam jeszcze kilka pomysłów, co zrobić z tym kapeluszem do wersji nr. 2.

Następną rzeczą, której chcę, jest sprawienie, by czapka brzmiała wrażliwie, co byłoby ogromną poprawą. Są dwa możliwe sposoby, które chcę wypróbować:

• Z modułem wzmacniacza mikrofonowego MAX9814 z automatycznym wzmocnieniem
• Oprócz MAX9814 chcę wypróbować korektor pasma MSGEQ7, aby… dobrze przekształcić diody LED kapeluszy w korektor dźwięku:)

Taka wrażliwa na dźwięk czapka nie tylko miałaby sens, ponieważ byłaby jeszcze skuteczniejsza na imprezach, ale byłaby po prostu topowa!:)

Byłoby również ważne, aby kod Arduino i aplikacja na Androida były bardziej stabilne, nadal mam problemy z niektórymi lekkimi programami. Nigdy nie uczyłem się kodowania i sam go uczyłem. A wynik wygląda dokładnie tak ^^

Jeśli masz jakieś pomysły na ulepszenie kapelusza (zaimplementuj własny dźwięk, a nawet ekspres do kawy (kawa nigdy nie jest złym pomysłem)) napisz to w komentarzach i porozmawiajmy. Czekam na Wasze pomysły i sugestie.

Druga nagroda w Wyzwaniu Szybkości Głupich Kapeluszów