Światłowodowa spódnica meduzy: 16 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Ponieważ efekt światłowodów jest tak fascynujący, zastanawiałem się nad wykonaniem stroju ze światłowodami i diodami RGB. Zajęło mi trochę czasu, zanim wymyśliłem projekt i wymyśliłem, jak przymocować włókna do paska LED. W końcu zrobiłem tę spódniczkę Jelly Fish: pasma światłowodów są wklejone w winylowe tuby, które są przyklejone taśmą LED i paskiem. Z tyłu znajduje się mała torba na baterię i mikrokontroler, który zasila diodę LED energią i danymi. Ponieważ diody LED na pasku są adresowalne, pasek może świecić w różnych zaprogramowanych kolorach i wzorach.

Ten projekt to świetny sposób na rozpoczęcie pracy z diodami LED RGB i naukę programowania w środowisku Arduino IDE. I bez obaw, do wykonania tej spódnicy nie potrzebujesz ani doskonałego lutowania, ani umiejętności programowania.

Krok 1: Materiały eksploatacyjne

Materiały

· światłowody o długości 200 x 2 m - średnica 0,05 cm [eBay]

· Adresowalne diody LED RGB 5V (60/m) z silikonową obudową [Adafruit, eBay]

· Mikrokontroler Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Akumulator litowo-jonowo-polimerowy lub power bank USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Przezroczysta tuba winylowa - średnica 0,6 cm [sklep ze sprzętem]

· Klej Clear 5 Minute Epoxy lub E6000 do plastiku [sklep ze sprzętem]

· Przezroczysta mocna taśma kaczka (najlepiej bi-filamentowa) [sklep ze sprzętem]

· Termokurczliwe - średnica 1 cm [sklep ze sprzętem]

· 1,5 m miedzianego kabla/drutu miedzianego 22 AWG [sklep ze sprzętem]

· Cienki pasek

· 10 cm mocny rzep samoprzylepny [sklep tekstylny]

· Tkanina na torbę na baterie

Narzędzia

· Pistolet na gorący klej

· lutownica

· Lutowane

· Nóż

· Nożyce

· Zapalniczka

· Opalarka

· Igła i nić

· Taśma miernicza

Krok 2: Taśma LED RGB

Diody LED RGB mogą świecić w różnych kolorach i wzorach, ponieważ są adresowalne. Każda dioda LED RGB ma czerwoną, zieloną i niebieską diodę LED, a także maleńki układ sterownika. Dzięki chipowi dioda LED RGB jest inteligentniejsza niż zwykła dioda LED. Każdy chip LED zna swoją pozycję na pasku i może również indywidualnie kontrolować jasność czerwonego, zielonego i niebieskiego. Dzięki temu można zaprogramować prawie każdy możliwy do wyobrażenia wzór i kolor.

Pomiędzy poszczególnymi diodami LED znajdują się trzy linie: +5V, DO/DI i GND. Linia 5 V (co oznacza „5 V”) zapewnia zasilanie diody LED; DI/DO (co oznacza „Data Input” i „Data Output”) informuje diodę LED, jak i kiedy ma się zapalić; GND oznacza ziemię. Na górze tych trzech linii znajduje się symbol małego nożyczka – to jedyne miejsce, w którym należy przeciąć pasek LED.

Powinieneś także znaleźć strzałki na pasku. Strzałki pokazują kierunek przemieszczania się danych. Ważne jest, aby wskazać początek i koniec paska: odcięta krawędź ze strzałką skierowaną od ciebie jest początkiem. Ta strona musi być podłączona do źródła zasilania i mikrokontrolera. Zanim użyjesz taśmy LED w projekcie, sprawdź, czy wszystkie diody LED działają. W kroku 14 omówimy, jak wgrać program i przetestować swoją taśmę LED.

Taśmy LED występują w różnych gęstościach LED (30 LED/m, 60 LED/m lub 90 LED/m). Do tego projektu polecam użycie 60 LED/m lub nawet więcej LED/metr, aby uzyskać pełniejszy wygląd spódnicy.

Krok 3: Mikrokontroler

Do wyboru jest wiele różnych mikrokontrolerów. Na zdjęciu widać 4 różne mikrokontrolery, których zwykle używam do urządzeń do noszenia: czerwony Wattuino Nanite85 firmy Watterott to najmniejsza płyta z mikroprocesorem Atmel ATtiny85. Świetnie nadaje się do większości projektów do noszenia. Mimo że nie ma dużych otworów do szycia, łatwo ją przymocować do ubrania, ponieważ jest tak mały. Na płytce znajduje się USB-Bootloader do podłączenia go do komputera i podłączenia źródła zasilania, takiego jak power bank. Płytka posiada 6 pinów: 4 piny danych, 1 GND i 1 zasilanie.

Mała czarna płytka to Gemma firmy Adafruit, która również posiada mikroprocesor Atmel ATtiny85. Otwory są trochę większe i do szycia można użyć przewodzącej nici. Gemma ma port USB i złącze JST dla baterii litowo-polimerowych. Płytka świetnie nadaje się do małych projektów, ponieważ posiada 6 pinów: 3 piny danych, 1 GND i 2 zasilanie (3 V i Vout).

Większy czarny mikrokontroler to Flora firmy Adafruit. Flora ma mocniejszy mikroprocesor (Atmel Mega 32u4) i może być używany do złożonych projektów (podłączanie wielu czujników, mikrofonów itp.). Płytka posiada port USB i złącze JST dla baterii litowo-polimerowych. Oprócz 14 pinów (8 danych, 3 GND i 3 zasilania) na płytce znajduje się również włącznik/wyłącznik.

Fioletowy mikrokontroler to LilypadArduino Simple firmy Sparkfun z mikroprocesorem Atmel Mega328. Płytka posiada złącze JST, włącznik/wyłącznik oraz programowalny przycisk-switch. Ponieważ port USB nie znajduje się na płytce (przebicie FTDI), użycie powerbanku do zasilania jest bardziej skomplikowane. Posiada 11 pinów: 9 pinów danych, 1 GND i 1 zasilanie. Lilypad można prać i nadaje się do szycia projektów ze względu na duże dziury.

Do tego projektu użyłem Flory. Mógłbym użyć mniejszego mikrokontrolera, ale był to jedyny, jaki miałem wtedy pod ręką.

Krok 4: Zasilanie

Baterie litowo-polimerowe są wydajne i łatwe do ładowania. W zależności od pojemności (mA) baterie występują w różnych rozmiarach. Baterie litowo-polimerowe zwykle są dostarczane z 2-pinowym złączem JST, które można podłączyć do mikrokontrolera. Akumulator 3,7 V ma około 4,2 V po pełnym naładowaniu i rozładowuje się przy 3,0 V.

Taśma LED powinna być zasilana napięciem 5 V, ale działa również z baterią 3,7 V. Nigdy jednak nie przekraczaj 5 V.

Jaka pojemność jest odpowiednia dla Twojego projektu? Jedna dioda LED pobiera około 60 mA (miliamperów) prądu. Wyobraź sobie, że masz na pasku 20 diod LED, które najprawdopodobniej pobiorą w sumie 1200 mA. Bateria 1200 mAh (miliamperogodzin) może dostarczyć 1200 mA przez godzinę, więc jeśli twoja bateria ma pojemność 2500 mAh, wystarczy na dwie godziny lub dłużej:

2,500 mAh/1,200 mA = 2,08 godz.

Ponieważ diody LED nie będą działać cały czas z pełną jasnością, bateria najprawdopodobniej wytrzyma dłużej. Możesz znaleźć świetny przewodnik na temat szacowania czasu pracy baterii na Adafruit. Niewłaściwie używane baterie litowo-polimerowe mogą być naprawdę niebezpieczne. Jeśli nie jesteś zbyt obeznany z elektroniką, polecam użyć power banku USB. Jest dostarczany z kablem USB do zasilania/ładowania małej elektroniki, takiej jak smartfon lub w tym przypadku mikrokontroler. Bezpieczniej jest nosić power bank USB na ciele, ponieważ bateria litowo-polimerowa jest chroniona w aluminiowej obudowie i jest mniej podatna na uszkodzenia, które mogą spowodować wyciek lub wybuch. Nie chcesz, aby tak się stało. W tym samouczku użyłem bezpośrednio baterii litowo-polimerowej (nie w aluminiowej obudowie). Od tego czasu przestawiłem się na korzystanie z banków mocy.

Krok 5: Cięcie taśmy LED i paska

Na początek musisz obliczyć długość paska oraz ile diod LED i włókien światłowodowych będziesz potrzebować. Zmierz obwód talii (pomoc przy wykonywaniu pomiarów) i wytnij pasek LED o długości odpowiadającej Twojemu pomiarowi. Wytnij pasek na najbliższej linii cięcia oznaczonej małymi nożyczkami (patrz rysunek). W najlepszym przypadku pasek LED jest nieco krótszy niż długość twojego pomiaru bioder. Teraz policz diody LED na pasku – to ilość pojedynczych nitek światłowodów, które zamierzasz przygotować. Jest to również liczba diod LED, które musisz zadeklarować w kodzie NeoPixel przed wgraniem programu do mikrokontrolera.

Mój pasek ma 60 diod LED na metr. Po wycięciu kawałka o długości 70 cm na pasku pozostają 42 diody LED.

Później przykleję taśmę LED do cienkiego paska, aby uzyskać większe wsparcie. Pasek powinien mieć szerokość taśmy LED i około 10cm dłuższy. Ponieważ do zapinania paska użyjesz rzepu, pamiętaj, aby odciąć klamrę paska.

Krok 6: Przylutuj przewody do taśmy LED

W następnym kroku będziesz musiał przylutować trzy przewody do taśmy LED i skleić ją gorącym klejem i termokurczliwą. Najpierw wciśnij mały kawałek termokurczliwej (około 1,5 cm długości) na silikonową obudowę. Następnie przetnij trzy przewody i przylutuj przewód do każdego z przewodzących pinów +5V, DIN i GND na początku paska (poradnik jak lutować paski LED). Jeśli używasz drutu tego samego koloru dla wszystkich trzech linii, przyklej taśmę wokół każdego drutu i oznacz je, aby ich nie pomylić. Upewnij się, że przewody są wystarczająco długie - około 30 cm - aby później przylutować je do mikrokontrolera. Jeśli nie jesteś pewien, zrób je dłużej, niż myślisz, że powinieneś.

Teraz włóż niewielką ilość gorącego kleju do silikonowej obudowy, ale nie na tyle, aby pokryć klejem pierwszą diodę LED. Gdy klej jest jeszcze miękki, przeciągnij termokurczliwe tworzywo termokurczliwe do połowy na silikonową obudowę i do połowy na przewody. Wyciśnij trochę kleju z paska do rurki termokurczliwej i za pomocą opalarki, zapalniczki lub lutownicy rozgrzej termokurcz, aż będzie ciasny wokół paska i przewodów. Teraz uszczelnij drugi koniec paska LED odrobiną gorącego kleju.

Krok 7: Przygotuj wiązki światłowodowe

Zakupiłem pasmo o długości 2 m składające się z 200 włókien światłowodowych o średnicy 0,05 cm. Na rynku dostępne są cieńsze włókna światłowodowe, ale im grubsze światłowód, tym jaśniejsze będą ich końce i mniejsze prawdopodobieństwo ich złamania.

Ponieważ chciałam, aby spódnica miała około 50 cm długości, trzykrotnie przecięłam nić światłowodową i uzyskałam 800 włókien na 50 cm.

Teraz na każdą diodę LED trzeba przykleić małą wiązkę światłowodów. Użyłem przezroczystej tuby winylowej o średnicy 0,6 cm, którą pociąłem na 42 kawałki (liczba moich diod LED) każda o długości 3 cm. Umieściłem około 17 włókien w każdym kawałku winylu i przepchnąłem je przez rurkę trochę za koniec, około 3 do 4 cm. W zależności od grubości włókien lub tuby winylowej, w każdej tubie może być inna ilość włókien. Użyj tylu, ile się da.

Na koniec, przez który się przepchnąłeś, rozprowadź między włóknami trochę przezroczystego kleju (ja użyłem E6000). Upewnij się, że klej dostał się między włókna i wciągnij górną część pasma z powrotem do tuby. Pierwotnie wybrałem 5-minutową żywicę epoksydową, ale nie był to najlepszy wybór. Klej bardzo się stwardniał i czasami włókna pękały. Równie dobrze działa przezroczysty klej E6000 i jest bardziej elastyczny.

Krok 8: Spraw, aby światłowód świecił jaśniej

Gdy klej wyschnie, odetnij ostrym nożem ok. 0,5 cm od czubka tubki. Upewnij się, że wszystkie włókna są teraz wyrównane z ciętym końcem i nie są cofnięte do środka. Im czystsze cięcie, tym lepiej światło przeniesie się na włókna.

Aby końcówki błyszczały jeszcze jaśniej, możesz również stopić odcięty koniec. Trzymaj koniec rurki winylowej blisko czystego płomienia (piekarnik gazowy lub zapalniczka, ale nie świeca), aż włókna lekko się stopią. Bądź jednak ostrożny i nie trzymaj go zbyt blisko płomienia - nie chcesz palić tuby. Teraz końcówki włókien powinny świecić dwukrotnie jaśniej.

Krok 9: Oddziel włókna

Teraz poszczególne pasma są prawie gotowe. Aby spódnica wyglądała pełniej, musimy oddzielić włókna. Na końcu tuby, gdzie wychodzą włókna, rozłóż je równomiernie i ostrożnie nałóż na wierzch trochę gorącego kleju. Nie używaj jednak zbyt dużej ilości kleju ani nie zbliżaj pistoletu do kleju zbyt blisko, ponieważ włókna stopią się i uginają. Trzymaj go na miejscu, aż klej wyschnie.

Krok 10: Zbuduj uchwyt na tubę winylową

Taśma LED posiada zdejmowaną, wodoodporną silikonową obudowę. Próbowałem wielu różnych klejów, ale nic nie przykleiło się do silikonu na stałe. Chciałem jednak zachować silikonowe etui dla ochrony.

Aby przymocować wiązkę włókien na górze każdej diody LED, konieczne jest zbudowanie małego uchwytu wykonanego z gorącego kleju. Umieść pasmo światłowodu na górze diody LED i nałóż trochę gorącego kleju wokół oraz po prawej i lewej stronie tuby – poczekaj, aż wyschnie. Powtórz dla wszystkich pozostałych pasm włókien osobno. Następnie ostrożnie rozpuść klej z boku i sklej ze sobą od 4 do 5 rurek – zwróć szczególną uwagę na odległość między rurkami winylowymi. W końcu każda wiązka światłowodowa powinna znajdować się na samej górze diody LED.

Krok 11: Rurki z taśmą na pasku i pasku

W następnym kroku pokrój taśmę kaczkową na cienkie paski o długości 5 cm i oklej uchwyty tub wokół paska LED i paska. Zacznij od końca paska, który ma 3 przewody i pozostaw 10 cm pasa odkrytego. Upewnij się, że każde pasmo jest umieszczone dokładnie na górze diody LED. Po przymocowaniu sekcji uchwytów do rur, dołącz kolejną sekcję w taki sam sposób, jak w ostatnim kroku, w którym sami wykonaliśmy uchwyty. Następnie dołącz następną sekcję. Nie przyklejaj jeszcze trzech ostatnich rurek ostatniego uchwytu do paska i paska.

Na końcu z 3 przewodami wytnij mały otwór w pasie i przeciągnij trzy przewody przez otwór. Zegnij przewody w kierunku środka paska i zabezpiecz je kilkoma pętlami taśmy. W końcu poprowadzimy przewody dalej do miejsca, w którym będzie kieszeń baterii.

Krok 12: Zrób kieszeń na baterię

Na baterię i mikrokontroler uszyłem małą kieszonkę. Jeśli nie możesz szyć, po prostu wytnij dwa kwadratowe kawałki materiału i sklej je ze sobą. Aby przymocować go do paska, wycinam kwadrat z rączką z plastikowej siatki (patrz zdjęcie) – zwykła tkanina też powinna się sprawdzić. Kwadrat powinien mieć mniej więcej taki sam rozmiar jak kieszeń baterii.

Teraz wybierz miejsce, w którym chcesz nosić kieszeń na baterię. Mój jest z tyłu, trochę po prawej. Teraz usuń jedną pętlę taśmy między dwiema rurkami winylowymi, w których chcesz umieścić kieszeń i wsuń uchwyt między pasek LED a pasek. Pociągnij uchwyt w dół i przyszyj lub przyklej do kwadratu. Przyklej rzepy do kieszeni i uchwytu baterii. Nie zapomnij również ponownie przykleić paska LED do paska.

Wybrałem rzep, ponieważ chciałem mieć możliwość wymiany worka na baterie w zależności od stroju, który mam na sobie. Istnieje wiele innych sposobów na stworzenie trwałej torby na baterie, która jest jeszcze bezpieczniejsza i bezpieczniejsza.

Krok 13: Zbuduj zapięcie paska

Wytnij kawałek rzepa o długości 10 cm i przyklej szorstki kawałek na górze paska, gdzie pozostawiliśmy 10 cm odkryte. Odłóż puszysty kawałek na bok na później.

Ponieważ pasek jest trochę ciężki, bałem się, że rzep odepnie się podczas noszenia. Dla większego wsparcia wycinam trzy małe paski na rzepy. Na końcu paska, gdzie pozostawiłeś 3 niesklejone tuby, przyklej małe paski z rzepem między paskiem a paskiem LED, wyrównane pod tubami. Rozmyty kawałek powinien przykleić się do paska LED, a szorstka strona powinna przykleić się do paska. Rozmyty kawałek powinien wystawać z jednej strony, a szorstki powinien wystawać z drugiej. Dlatego każdy element będzie mógł znajdować się tylko w połowie drogi między paskiem a taśmą LED, zanim dotknie drugiego elementu. Lepkie boki, które wystają poza pasek LED i pasek, można pokryć tkaniną, aby nie były już lepkie.

Za pomocą kilku pasków taśmy przymocuj ostatnie uchwyty do rur winylowych na pasku.

Teraz zdobądź 10 cm rozmyty kawałek, który odłożyłeś na bok. Przyklej go pod paskiem po tej samej stronie, na której właśnie włożyłeś małe paski z rzepem.

Teraz możesz przymierzyć spódnicę i zapiąć pasek.

Krok 14: Prześlij program LED

Teraz musisz wgrać program LED do swojego mikrokontrolera.

Ponieważ istnieje tak wiele dobrze napisanych i szczegółowych samouczków, podzielę się z wami linkami: Jeśli potrzebujesz więcej pomocy w rozpoczęciu pracy z Arduino, poznaniu środowiska Arduino, podłączeniu mikrokontrolera do komputera i wgraniu programów do Arduino pomocne informacje można znaleźć na stronie Arduino lub samouczku Adafruit Flora.

Świetnym programem LED na początek jest Strandtest firmy Adafruit. Wystarczy postępować zgodnie z samouczkiem, pobrać plik zip NeoPixel i dodać go do swojej biblioteki Arduino. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o diodach LED RGB i napisać własny kod, sprawdź bibliotekę FastLED. Jest to kolejna biblioteka Arduino do programowania adresowalnych taśm LED i pikseli. Sprawdź społeczność Fast LED, aby zobaczyć kilka świetnych przykładów.

Krok 15: Podłącz pasek do mikrokontrolera

Przylutuj przewód +5 V z paska do pinu VBAT na mikrokontrolerze, GND do GND a przewód danych do pinu, który zdefiniowałeś w kodzie LED wgranym do mikrokontrolera. Wybrałem pin 6. Aby mieć pewność, że przewody się nie oderwą, przykleiłem Florę do kawałka plastiku i zabezpieczyłem piny gorącym klejem. W lewym rogu widać też mały przełącznik - dodałem go do przełączania między różnymi wzorami LED. Teraz podłącz swoje źródło zasilania do mikrokontrolera, a pasek LED powinien się zaświecić.

Krok 16: … prawie gotowe

Prawie skończone! Teraz możesz przycinać włókna na różne długości. Jeśli chcesz uzyskać różne efekty, możesz użyć papieru ściernego wzdłuż włókien lub lekko zgiąć włókna. Trochę mocniej posmarowałem papierem ściernym końce, aby uzyskać bardziej rozproszoną poświatę w kierunku końców.

Dziękuję za przeczytanie mojej instrukcji i baw się dobrze, budując i nosząc spódnicę. Jeśli masz jakieś pytania lub coś nie jest jasne, nie wahaj się zapytać.