Kolczasty kołnierz LED: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Czy kiedykolwiek myślałeś, że "kolczaste obroże są takie proste i nudne"? Tak, ja też. Dlatego postanowiłam nieco urozmaicić, tworząc rozświetlony animowany kolczasty kołnierz, idealny do wykorzystania w Burning Man, na weselach lub we wtorki.

Można go opcjonalnie podłączyć do czujnika ruchu, aby ruchy użytkownika wpływały na światło. Bo czemu nie?

Lista części

Płytki drukowane na OSHPARK (pliki Gerber w późniejszym kroku)

• 1 x płytka drukowana sterownika chokera LED;
• 23 x płytka drukowana z chokerem LED

Digi-Key

• 1 x mikrokontroler ATtiny85 (ATTINY85-20SU-ND)
• 1 x 2-pinowe złącze męskie JST (455-1704-ND)
• 2 x 1x5 0.100" żeńskie złącze (S6103-ND)
• Kondensator 24 x 1206 0,1 µF (1276-1165-1-ND)
• Rezystor 4 x 1206 1kΩ (RHM1.00KCJCT-ND)
• 1 x rezystor 1206 470Ω (P470FCT-ND)
• 1 x 1206 niebieska dioda LED (732-4989-1-ND)

Adaowoc

• 69 x WS2812B 5050 LED RGB
• 1 x akumulator litowo-jonowy 3,7 V (5-godzinne ładowanie lub 12-godzinne ładowanie)
• 1 x ładowarka akumulatorów litowo-jonowych
• 1 x przedłużacz akumulatora JST-PH

Amazonka

• 1 x skórzany pasek gitarowy
• 1 rolka taśmy miedzianej o szerokości 7/32"
• 1 tubka Loctite do zabezpieczania gwintów, niebieski 242
• 1 opakowanie skórzanych zatrzasków
• 1 x płytka Arduino UNO

eBay

• 95 x kolce do kołnierza (średnica 7 mm ze śrubami M3 8 mm, od tego sprzedawcy)
• (opcjonalnie) 1 x płytka akcelerometru „CJMCU” ADXL345 (od tego sprzedawcy)

Inne

• Winyl samoprzylepny (minimalny rozmiar 12,67" x 2")

Lista narzędzi

• Wkrętak płaski
• Skórzany cios
• Narzędzie do ustawiania zatrzasków skórzanych (zawarte w zestawie zatrzasków skórzanych na liście części)
• Nożyczki lub nożyce do cięcia cienkiej skóry (lub wycinarka laserowa)
• Lutownica z cienką końcówką
• Lutować
• Arduino Uno i przewód przyłączeniowy (do programowania płytki sterownika dławika)
• Szpiczaste pęsety
• Nóż uniwersalny X-acto
• Taśma maskująca
• Papier śniadaniowy
• Wykałaczka

Krok 1: Montaż płytki drukowanej sterownika

Stworzyłem dwa rodzaje płytek drukowanych w obecnie wycofanych układach Autodesk. Pierwsza to płyta sterownika dławika. Będziesz potrzebować jednego z nich, aby sterować wszystkimi innymi płytami. Posiada mikrokontroler ATtiny85 (zgodny z Arduino), który steruje diodami LED na dławiku i odczytuje ruch z (opcjonalnej) płytki akcelerometru.

Aby wszystko było małe, zdecydowałem się użyć części do montażu powierzchniowego w tym projekcie. Mogą być trudne do lutowania, więc jeśli nie masz doświadczenia, polecam poszukać instrukcji na temat lutowania SMT lub sprawdzić YouTube w poszukiwaniu filmów na ten temat.

Przylutuj najpierw rezystory (R1, R2, R3, R4, R5) i kondensator (C1) do płytki. Orientacja nie ma znaczenia, a to daje praktykę w lutowaniu elementów do montażu powierzchniowego. Upewnij się, że używasz rezystorów 1kΩ dla R1, R2, R3 i R4. Użyj rezystora 470 Ω dla R5. Użyj kondensatora 0,1 µF dla C1.

Wskazówki dotyczące lutowania

Nie będę wdawał się w szczegóły, jak to zrobić, ale oto kilka wskazówek. Moja technika polega na dodaniu niewielkiej ilości lutowia do jednego z padów, wyjęciu lutownicy i pozostawieniu lutowia do ostygnięcia. Ostrożnie umieść część we właściwym miejscu za pomocą pęsety z jedną stroną opartą na właśnie dodanym lutowiu. Umieść niewielki nacisk na wierzch części czubkiem pęsety i ponownie podgrzej lut żelazkiem. Komponent spadnie do płynnego lutowia. Wyjmij żelazko i poczekaj kilka sekund, aż lut ostygnie. Element powinien być teraz solidnie trzymany we właściwym miejscu. Jeśli tak nie jest, ponownie podgrzej lut, ostrożnie umieść element we właściwym miejscu i usuń żelazko, aby lut się zestalił. W tym momencie lutowanie drugiej strony elementu jest stosunkowo łatwe, ponieważ jest już utrzymywane na miejscu.

Następnie przejdź do diody LED (D1) i 8-pinowego ATtiny85 (U1). Orientacja ma znaczenie dla obu z nich, więc bądź ostrożny. (Uwaga: Jedynym przeznaczeniem diody LED jest informowanie nas, że program na ATtiny85 działa poprawnie. Jeśli wolisz nie mieć tego wskaźnika, możesz pominąć instalację D1 i R5.) Katoda (zielona strona na diodzie, której użyłem) powinien znajdować się najbliżej R5. Pamiętaj, aby umieścić pin 1 ATTiny85 (U1) w kierunku złącza zasilania (U2). Ten pin jest oznaczony kropką na tablicy.

Na koniec przylutuj elementy z otworami przewlekanymi, w tym dwa 2-stykowe złącze baterii JST i dwa żeńskie złącza 1x5 dla akcelerometru (które pełnią funkcję złączy do programowania)

Otwory montażowe

Trzy duże, miedziowane otwory montażowe służą do podłączenia uziemienia (górny otwór), szeregowego wyjścia danych LED (środkowy otwór) i zasilania 3,7 V (dolny otwór).

Krok 2: Programowanie płytki drukowanej sterownika

Użyłem płyty Arduino UNO do działania jako urządzenie programujące dla kontrolera, postępując zgodnie z tą instrukcją. W nim pokazuje następujące mapowanie z pinów Arduino na piny ATtiny do programowania:

• Arduino +5V → ATtiny Pin 8
• Uziemienie Arduino → ATtiny Pin 4
• Arduino Pin 10 → ATtiny Pin 1
• Arduino Pin 11 → ATtiny Pin 5
• Arduino Pin 12 → ATtiny Pin 6
• Arduino Pin 13 → ATtiny Pin 7

Punkty połączeń pokazano na powyższym obrazku. Zauważ, że jednym z punktów połączenia jest duży okrągły otwór montażowy między dwoma zestawami nagłówków 0,100 . Po prostu trzymałem goły koniec przewodu programującego (pin Arduino 12) w kontakcie z tym otworem podczas programowania. Trzeba przyznać, że jest to nieelegancka metoda, ale działa.

(Kiedy pierwotnie projektowałem tę płytkę, nie mogłem wymyślić, jak wyprowadzić ten sygnał do nagłówków 0,100 bez zakłócania funkcji płytki akcelerometru. Jest to sygnał danych dla diod LED WS2812B. Po ponownym przemyśleniu tego problemu, Zdałem sobie sprawę, że ten sygnał może być podłączony do nagłówka odpowiadającego odwróconemu pinowi wyboru chipa akcelerometru bez powodowania problemu, ponieważ dane LED nigdy nie są zapisywane w tym samym czasie, gdy odczytywany jest akcelerometr. Zaprojektowałem drugą wersję kontrolera tablica, która naprawia to i kilka innych rzeczy, które chciałbym zrobić inaczej za pierwszym razem. Zamierzam opublikować różnice w projekcie, aby uwzględnić te zmiany, gdy zajmę się tworzeniem drugiej wersji.)

Baterii nie należy podłączać podczas programowania płytki. W rzeczywistości wcale nie jest to potrzebne do tego kroku.

Kod źródłowy programu dla chokera można znaleźć tutaj. Wykorzystuje zmodyfikowaną wersję biblioteki Adafruit_NeoPixel, która pozwala na dynamiczne skalowanie jasności diod LED, aby ograniczyć ogólny pobór prądu z nich. Zrobiłem tę modyfikację z dwóch powodów:

1. Szereg 69 diod LED WS2812B będzie wymagał prądu o natężeniu do 3 A przy pełnej jasności. Przekracza to pojemność baterii i jest zbyt jasny, aby można go było praktycznie wykorzystać jako choker do noszenia, jeśli chcesz, aby ktokolwiek mógł stać i patrzeć na ciebie dłużej niż sekundę lub dwie.
2. Chciałem mieć pewność, że obroża będzie działała na jednym ładowaniu baterii przez co najmniej 12 godzin.

Po pomyślnym zaprogramowaniu płytki niebieska dioda LED powinna zacząć migać i włączać się.

Krok 3: Tablice LED

Druga płytka drukowana to sekcja LED choker.

Użyłem 23 z nich do zbudowania tego chokera. Każda z tych płyt ma trzy diody LED WS2812B (Neopixel).

Ponownie są to części do montażu powierzchniowego, więc należy zachować ostrożność podczas lutowania. Do każdej płytki najpierw przylutuj kondensator 0,1 µF w taki sam sposób, jak na płytce sterownika. Pamiętaj, aby umieścić kondensator w taki sposób, aby ani on, ani łączący go lut nie przeszkadzały w umieszczeniu górnego kolca. Innymi słowy, w miarę możliwości unikaj górnego okrągłego otworu montażowego.

Przylutuj trzy diody WS2812B, zaczynając od jednej najbliższej kondensatorowi (góra) i pracując w dół. Po przylutowaniu każdej diody LED przetestowałem ją podłączając ją do zasilanej płyty kontrolera. Okazało się to przydatne w lokalizowaniu złych połączeń lutowanych i części. Odbywa się to poprzez doprowadzenie masy do górnego otworu montażowego (kondensatorem), sygnału danych z zasilanej płyty sterownika do środkowego górnego otworu montażowego i zasilania (3,3 V - 5 V) do dolnego otworu. Diody są programowane kolejno, zaczynając od tej na górze. Lutując diody LED pojedynczo, łatwo jest znaleźć złe połączenia. Jeśli przylutujesz je wszystkie naraz, a następnie przetestujesz płytkę, może być trudno zlokalizować przyczynę nieświecących się diod LED.

Czy to działa? Świetny! Teraz zrób to jeszcze 22 razy.

Krok 4: Kształtowanie skóry

Do tego projektu chciałem mieć skórę o szerokości 51 mm. Jako źródło skóry użyłem niedrogiego paska do gitary. Jest wystarczająco szeroki i wystarczająco długi do tego zadania. Użyj błyszczącej strony skóry na zewnątrz kołnierza. samoprzylepny winyl lepiej się przyczepi i wygląda naprawdę dobrze.

Aby ukształtować skórę, istnieją co najmniej dwie możliwości:

1. Zrób to ręcznie
2. Użyj wycinarki laserowej

Ręcznie:

Oznacz skórę linijką i długopisem. Powinien mieć 2 cale szerokości. Długość będzie zależeć od rozmiaru szyi. Do tego, który tutaj zbudowałem, użyłem 15 2/3 . Ta długość była wygodna wokół szyi z wystarczającą zakładką, aby podtrzymywać zatrzaski. Wytnij skórę za pomocą wytrzymałych nożyczek lub nożyczek do blachy. Zaokrąglaj rogi.

Dokładnie zmierz pozycje płytek drukowanych LED na kołnierzu. Jeśli chcesz dopasować poziomy rozstaw diod LED do pionowego rozstawu na płytkach drukowanych, będziesz potrzebować odstępu 0,53 "od środka do środka Możesz użyć jednej z płytek z obwodami LED jako szablonu do zaznaczenia pozycji otworów i wycięcia otwory ze skórzanym dziurkaczem. Pamiętaj, aby użyć dziurkacza o odpowiednim rozmiarze do śrub z kolcami M3. Będą 24 kolumny otworów. Kolumna po prawej stronie musi mieć tylko trzy otwory, ponieważ tam trafia płyta kontrolera, która ma tylko trzy otwory. Możesz pominąć środkowy dolny otwór dla tego. Odległość od lewego i prawego brzegu kołnierza do najbliższej kolumny otworów wynosi 1,7"

Laserem:

Jeśli masz dostęp do wycinarki laserowej, takiej jak Epilog, jest to o wiele prostsza droga. Użyj dołączonego pliku choker.dxf, aby wykonać nacięcia na wycinarce laserowej. Plik. DXF ma u góry ścieżkę cięcia skóry, ścieżkę cięcia winylu (używaną później) pośrodku i ilustrację miejsca mocowania płytek drukowanych na dole. Zakładając, że chcesz zrobić jeden dokładnie taki sam rozmiar (długość 15 2/3 cala), jak ja, możesz użyć ścieżki cięcia skóry u góry, aby wyciąć kontur i otwory montażowe płytki drukowanej. Jeśli potrzebujesz innego długość kołnierza, należy odpowiednio zmodyfikować pilnik.

Krok 5: Kształtowanie winylu

Celem winylu jest służenie jako rodzaj elastycznej płyty głównej do łączenia ze sobą wszystkich poszczególnych płytek drukowanych. Taśma miedziana jest przymocowana do tylnej (lepkiej) strony płyty winylowej, aby zapewnić sygnały zasilania, uziemienia i danych interkonektowych.

Podobnie jak w przypadku kształtowania skóry, istnieją co najmniej dwie możliwości kształtowania winylu:

1. Zrób to ręcznie
2. Użyj noża do winylu

Ręcznie:

Winyl ma 2 cale szerokości i 12 2/3 długości. Dokładnie odmierz i zaznacz ten prostokąt i wytnij nożyczkami. Nie zdejmuj jeszcze winylu z podłoża. Dopasuj jedną z płytek drukowanych LED do prawej i lewej krawędzi i użyj ich do zaznaczenia zaokrąglonych rogów. Zaokrąglij cztery rogi winylu nożyczkami. Umieść winyl (nadal przymocowany do papieru podkładowego) na skórze i wyśrodkuj go nad otworami. Taśma na miejscu taśmą maskującą lub inną łatwo usuwalną taśmą. odwróć skórę i użyj pisaka, aby zaznaczyć każdy z otworów na papierowej stronie winylu. Usuń taśmę z winylu i użyj skórzanego dziurkacza w każdym z otworów, aby wyciąć otwory na śruby z kolcami.

Według noża:

Jeśli masz dostęp do noża do winylu, jest to o wiele łatwiejszy sposób. Użyj pliku choker.dxf. Ścieżka cięcia winylu to środkowa część. Jeśli wybrałeś inną liczbę tablic LED lub inny odstęp, będziesz musiał odpowiednio zmodyfikować ścieżkę cięcia.

Krok 6: Dodawanie taśmy miedzianej

Jak wspomniano wcześniej, taśma miedziana działa jako ślady płytki elektrycznej dla tej elastycznej płytki drukowanej. Dostarcza sygnały zasilania, uziemienia i danych między poszczególnymi płytkami drukowanymi.

Znajdź dobrą powierzchnię roboczą i ostrożnie zdejmij winyl z papieru podkładowego. Jeśli użyłeś maszyny do cięcia winylu do cięcia winylu, użyj spiczastych pęsety lub innego narzędzia, aby ostrożnie usunąć niepotrzebny winyl z otworów. Kiedy to zrobiłem, większość dziurek winylowych pozostała przyklejona do papierowego podkładu, ale musiałem usunąć kilkanaście dziur pęsetą.

Przyklej winyl, stroną klejącą do góry, do powierzchni roboczej taśmą maskującą. Użyj minimalnej zakładki taśmy maskującej na winylu. Ułatwi to późniejsze usunięcie. Strona z kolumną z trzema otworami powinna być teraz po lewej stronie.

Zmierz i odetnij kawałek taśmy miedzianej, aby przejść przez górny rząd otworów. Będzie to elektryczne połączenie uziemiające dla płytek drukowanych. Jeśli taśma ma podkład papierowy, usuń go. Umieść miedzianą taśmę klejącą stroną do dołu na winylu tak, aby górna krawędź taśmy była wyrównana z górną krawędzią otworów. W porządku, jeśli otwory nie są całkowicie zakryte, ale spróbuj zbliżyć się tak blisko, jak to możliwe, bez całkowitego zakrycia górnej części otworów.

Wytnij kolejny kawałek taśmy miedzianej o tej samej długości i przymocuj go w poprzek dolnego rzędu otworów, tak aby dolna krawędź taśmy była wyrównana z dolną krawędzią otworów. Ponownie staraj się nie zakrywać całkowicie otworów. To jest złącze zasilania dla płytek drukowanych.

Odetnij jeden krótki kawałek taśmy miedzianej, aby połączyć pozostały otwór w lewej kolumnie prosto z sąsiednim otworem po prawej stronie. Taśma powinna być wystarczająco długa, aby w większości zakryć oba otwory, nie robiąc tego całkowicie. Umieść ten na miejscu. Jest to sygnał danych z płyty kontrolera do pierwszej płyty LED.

Pozostałe kawałki taśmy miedzianej są umieszczane po przekątnej od trzeciego otworu od góry na jednej kolumnie do drugiego otworu od góry kolumny po prawej stronie. Łączą one dane wychodzące z jednej tablicy LED z danymi wejściowymi następnej tablicy. W przypadku każdego z nich odetnij krótki kawałek miedzianej taśmy, który jest wystarczająco długi, aby prawie (ale nie do końca) całkowicie zakryć oba otwory i ostrożnie umieść go na swoim miejscu. Powtórz to 22 razy.

Po zakończeniu powinien być jeden otwór bez taśmy miedzianej. To trzeci otwór od góry po prawej stronie. To jest zamierzone.

Krok 7: Wykończenie taśmy miedzianej

Do tej części potrzebna będzie powierzchnia robocza, która wytrzyma niewielkie cięcie nożem X-acto. Przyklej do tej powierzchni kawałek woskowanego papieru większy niż winyl (strona woskowa do góry). Ostrożnie usuń taśmę maskującą użytą w poprzednim kroku z winylu. Odwróć winyl i połóż go na woskowanym papierze, lepką stroną do dołu. Klej na winylu powinien przylegać do woskowanego papieru na tyle dobrze, aby nie przesuwał się podczas tej części, ale nadal będzie można go usunąć później.

Powinieneś zobaczyć taśmę miedzianą przez wszystkie otwory (z wyjątkiem jednego). Rozpoczynając od dolnego rzędu otworów, w każdym otworze wykonaj dwa nacięcia w celu miedziowania. Pierwsze cięcie znajduje się po lewej stronie od góry do dołu. Drugi to jedna prawa strona od góry do dołu (patrz zdjęcia). Pamiętaj, aby wyciąć tylko miedź w otworach winylowych. Nie przecinaj samego winylu. Zagnij naciętą miedź do góry za pomocą końcówki noża użytkowego i złóż ją na winylu nad górną krawędzią otworu, aby utworzyć zakładkę.

Gdy płytki drukowane zostaną później umieszczone na miejscu, ta wypustka spowoduje kontakt elektryczny z miedzią otaczającą otwór montażowy płytki drukowanej.

Powtórz ten proces ze wszystkimi otworami, wycinając i składając w kierunkach wskazanych na schemacie.

Krok 8: Przymocuj skórę, winyl i śruby

Zdejmij winyl z woskowanego papieru i nałóż go na błyszczącą stronę ciętej skóry. Uważaj, aby wyrównać otwory. Przeciągnij 8mm śruby pikowe M3 przez wszystkie 95 otworów z tyłu skóry. Może być konieczne podparcie winylu palcami lub jakimś narzędziem podczas wkręcania śrub, aby upewnić się, że śruba przechodzi przez otwór i nie oddziela winylu od górnej powierzchni skóry. Powinieneś zobaczyć małą miedzianą zakładkę obok każdej śruby na górze (strona winylowa).

Krok 9: Dodaj Snapy

Cztery otwory zatrzaskowe będą znajdować się około 0,4 cala od górnej i bocznej krawędzi w każdym rogu skóry. Może to wymagać dopasowania do osoby. Zaznacz położenie dwóch otworów na jednym końcu. Wybierz odpowiedni rozmiar stempla dla twoje zatrzaski i przebij te dwa otwory skórzanym dziurkaczem. Nałóż kołnierz tak, jak będzie podczas noszenia, i użyj otworów, które właśnie przebiłeś, aby zaznaczyć położenie otworów na drugim końcu. Wybij te otwory.

Zamocuj zatrzaski zgodnie z instrukcją. Uważaj, aby zatrzaski były skierowane we właściwych kierunkach. Oto przydatny film opisujący ogólny proces ustawiania przyciągania. Po zakończeniu możesz przymierzyć kołnierz.

Krok 10: Podłączanie płytek drukowanych

Ustaw dławik stroną winylową do góry tak, aby kolumna z trzema śrubami znajdowała się po prawej stronie. Przymocuj płytę kontrolera do kolumny z trzema otworami na śruby. Przymocuj płytkę drukowaną do śrub elementami do góry. Ręcznie dokręć trzy kolce do śrub. Umieść jedną z tablic LED na następnej kolumnie śrub. Strona płytki LED z kondensatorem powinna znajdować się na górze. Dodaj cztery kolce do tych śrub i dokręć ręcznie.

Przetestuj obrożę, podłączając baterię. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, powinieneś zobaczyć, jak diody LED na tablicy LED zapalają się i zaczynają zmieniać kolory. Jeśli nic się nie dzieje, sprawdź połączenia i spróbuj dokręcić kolce śrub. Uważaj, aby nie dotknąć metalu (np. śrubokręta) na kolcach, ponieważ może to spowodować zwarcie i uszkodzenie baterii lub płytek.

(W przypadku drugiej wersji płytek drukowanych zmieniam rzeczy tak, aby kolce nie były częścią obwodu, aby uniknąć możliwości zwarcia.)

Kontakt ze skórą nie zwiera kolców i śrub. Jeśli użytkownik jest szczególnie wilgotny (np. po tańcu), pot będzie miał niewielki wpływ na funkcjonowanie kołnierza. Może to co najwyżej nieznacznie zmniejszyć ładowanie baterii.

W tym momencie możesz umieścić każdą z tablic LED na swoim miejscu, aby wypróbować cały kołnierz, lub przejść do następnego kroku, polegającego na półtrwale połączonych tablicach, dodając Loctite do śrub.

Kiedy będziesz gotowy do zakończenia, wyjmij wszystkie płytki drukowane z kołnierza i wyjmij baterię z płytki kontrolera. Umieść trochę Loctite w małym naczyniu lub nakrętce od butelki i przygotuj wykałaczkę. Dodaj płytki drukowane pojedynczo, zaczynając od płytki kontrolera. Umieść każdą deskę na miejscu na śrubach. Jedna śruba na raz, zanurz wykałaczkę w Loctite i nałóż na gwinty na końcu każdej śruby dla tej deski. Nie zakładaj zbyt dużo i uważaj, aby nie dopuścić do zabrudzenia płytki drukowanej lub taśmy miedzianej u podstawy śruby. Następnie załóż nakrętkę kolczastą i dokręć ręcznie. Trzymając kolec jedną ręką, użyj śrubokręta na śrubie, aby całkowicie dokręcić kolec na miejscu.

Po całkowitym podłączeniu każdej płytki przetestuj połączenie, podłączając baterię i obserwując diody LED. Dokręć i wyreguluj w razie potrzeby, aby upewnić się, że połączenia są solidne. Odłącz baterię. Powtórz te czynności dla każdej z płytek drukowanych, upewniając się, że każda z nich jest zorientowana po drodze (kondensator znajduje się na górze).

Gdy wszystko będzie na swoim miejscu, pozostaw kołnierz na wystarczająco długo, aby Loctite utwardził się (patrz opakowanie).

To dobry moment, aby upewnić się, że bateria jest w pełni naładowana, podłączając ją do ładowarki.

Jesteś teraz gotowy, aby założyć kołnierz i ruszyć w miasto. Użyj przedłużacza do baterii JST-PH między obrożą a baterią, aby umożliwić umieszczenie baterii w kieszeni lub w innym miejscu przy sobie.

A teraz przejdźmy do ostatniego kroku.

Krok 11: Sklep spożywczy

Załóż obrożę do sklepu spożywczego na zakupy. Tak, to obowiązkowy krok. Jeśli je zbudujesz, spodziewam się zdjęcia ze sklepu spożywczego w komentarzach.