Poręczna spódnica z korektorem dźwięku reaktywnego: 21 kroków (ze zdjęciami)

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

Od jakiegoś czasu chciałem zaprojektować utwór, który wchodzi w interakcję z dźwiękiem. Equalizer Skirt ma zintegrowaną elektronikę, która reaguje na poziom hałasu w swoim otoczeniu. Zintegrowane diody LED są ułożone jako paski korektora, aby podkreślić zachowanie reaktywne na dźwięk. W zależności od natężenia dźwięku zapala się tylko kilka lub wszystkie diody LED.

Zintegrowanie odpowiedniej elektroniki bez uwidocznienia jej nie było zbyt łatwe, ponieważ spódnica ma ciasny krój. Chciałem też, aby spódnica z korektorem wyglądała jak zwykła spódnica bez żadnych dziur, gdy światła są wyłączone. Znalezienie odpowiednich diod LED i metody zajęło mi trochę czasu, ponieważ gotowe paski LED lub pasma LED były zbyt obszerne i niewystarczająco elastyczne dla spódnicy.

Korzystanie z przewodzącego nici jest zwykle łatwym sposobem na zintegrowanie elektroniki. Jednak przy podłączaniu wielu diod RGB do paska rezystancja nitki przewodzącej jest zbyt duża. Diody LED muszą być zszyte dość blisko siebie, w przeciwnym razie zaczną migotać i/lub pokazywać niewłaściwy kolor.

W tej instrukcji pokażę, jak wykonać na zamówienie, bardzo cienką i elastyczną taśmę LED, a także jak podłączyć elektronikę i zintegrować światła ze skórą.

Krok 1: Projekt

Ta skórzana spódnica ma 5 kolumn z 3 do 6 lampkami i łącznie 20 diodami LED. Diody LED i elektronika są przymocowane do wewnętrznej strony spódnicy. Lampki świecą przez otwory w górnej warstwie, które są zabezpieczone oczkami i gorącym klejem. Ponieważ oczka wyglądają jak małe ćwieki, spódnica nadal wygląda ładnie, nawet gdy światła są wyłączone.

Krok 2: Materiały eksploatacyjne

Materiały:

• Skóra
• Podszewka
• Zamek błyskawiczny
• lub kup spódnicę
• 20 x diody LED RGB [typ WS2812B] firmy SparkFun
• Mikrokontroler [Flora] firmy Adafruit
• Wzmacniacz mikrofonowy Adafruit lub SparkFun
• Bateria 3,7 - 5 V od SparkFun lub Amazon
• Elastyczny drut [powlekany silikonem lub PVC] firmy Adafruit
• Termokurczliwe
• 3 x męskie przewody połączeniowe
• 3 x żeńskie przewody połączeniowe
• 10 cm samoprzylepne rzepy
• 20 x ź” Oczka

Narzędzia:

• Lutownica
• Drut lutowniczy
• Zestaw narzędzi do oczek
• Młotek
• Pistolet do klejenia na gorąco + klej
• Miarka
• Linijka
• Nożyce
• Kreda do tkanin lub długopis
• Igła i nić
• Maszyna do szycia
• Komputer i kabel USB

Opcjonalny:

• Narzędzie do lutowania pomocnej dłoni
• Zatrzaski krokodyla
• Narzędzie do zaciskania drutu

Krok 3: Diody LED RGB WS2812B

Na powyższym zdjęciu widać "nagie" diody WS2812B RGB - SMD. Każda dioda LED ma wymiary 5 x 5 mm i ma czerwoną (R), zieloną (G) i niebieską (B) diodę LED, a także malutki układ sterownika. Diody WS2812B są adresowalne, co oznacza, że można sterować kolorem i jasnością każdej diody z osobna. Dlatego można zaprogramować prawie każdy możliwy do wyobrażenia wzór.

Każda dioda LED ma cztery styki lutownicze: jeden do uziemienia, jeden do zasilania, jeden do wprowadzania danych i jeden do wyprowadzania danych. Pin uziemienia jest oznaczony wyciętą krawędzią na górze diody LED, obok pinu uziemienia znajduje się pin wejściowy danych. Przekątna w poprzek wejścia danych to wyjście danych, które zostanie połączone z pinem wejściowym danych następnej diody LED. Ostatni pin to pin zasilania. Piny danych są niezbędne do przesyłania informacji o tym, jak jasne i jakiego koloru powinny być diody LED.

Jeśli potrzebujesz więcej informacji, przejdź do strony produktu Sparkfun, gdzie znajdziesz arkusz danych, przewodnik podłączania i samouczek LED.

Krok 4: Wzmacniacz mikrofonu

Płytka wzmacniacza mikrofonu elektretowego firmy Adafruit wyposażona jest w mikrofon elektretowy 20-20KHz oraz 3 piny lutownicze do podłączenia do mikrokontrolera. OUT należy połączyć z pinem mikrokontrolera zdefiniowanym w kodzie, GND należy podłączyć do masy, a VCC do źródła zasilania pomiędzy 2,4 - 5 V. Użyj "najcichszego" zasilacza dostępnego na płytce. We Florze byłby to pin 3,3 V.

Wzmacniacz mikrofonowy elektretowy doskonale nadaje się do nagrywania dźwięku lub projektów reagujących na dźwięk, takich jak ta spódnica LED. Więcej informacji o mikrofonie znajdziesz w karcie katalogowej Adafruit.

Krok 5: Poręczny mikrokontroler

Do wyboru jest wiele mikrokontrolerów do noszenia. Możesz znaleźć przegląd różnych desek w kroku 3 instrukcji spódnicy Jellyfish. Do tego projektu potrzebna jest płyta z większą mocą obliczeniową i większą pamięcią, ponieważ kod jest trochę skomplikowany. Praca z mniejszą płytą będzie najprawdopodobniej bardziej skomplikowana lub w ogóle nie będzie działać, ponieważ nie ma wystarczającej ilości pamięci.

Krok 6: Zasilanie

Używanie powerbanków zamiast „nagich” baterii litowo-polimerowych (LiPo) jest bezpieczniejsze, ponieważ bateria jest chroniona w aluminiowej obudowie. Power banki są również łatwiejsze do ładowania i poręczne w przypadku, gdy chcesz ładować inne urządzenia, takie jak telefon. Jednak w tym projekcie pracuję z "nagą" baterią litowo-polimerową, ponieważ potrzebuję małej i płaskiej baterii. Ponieważ spódnica ma ciasny krój, nie ma zbyt wiele miejsca na duży power bank.

LiPo jest wyposażony w 2-pinowe złącze JST, które można podłączyć do mikrokontrolera. W pełni naładowany akumulator ma około 4,2 V i gaśnie przy 3,0 V. Diody powinny działać na zasilaniu 5 V, ale działają również z akumulatorem 3,7 V.

Obliczanie czasu pracy baterii: Jedna dioda LED pobiera około 60 mA (miliamperów) prądu. Wyobraź sobie, że masz na pasku 20 diod LED, które w sumie pobiorą co najwyżej 1200 mA. Akumulator 1200 mAh (miliamperogodzin) może dostarczyć 1200 mA przez godzinę; więc jeśli bateria ma pojemność 2500 mAh diody będą świecić przez co najmniej dwie godziny: 2500 mAh/1,200 mA = 2,08 h

Jeśli jednak zdecydowałeś się na LiPo, sprawdź najpierw samouczek dotyczący obsługi baterii LiPo firmy Sparkfun.

Krok 7: Zaprojektuj i uszyj spódnicę

Projekt oparty na klasycznym wzorze spódnicy z wysokim stanem. Z przodu iz tyłu znajdują się dwie zaszewki. Z tyłu spódnicy dodałem suwak i przesunąłem dwie (z oryginalnych czterech zaszewek) na środek pleców. Ponieważ pasek LED może trochę swędzieć, polecam również przyszycie podszewki do spódnicy. Długość spódnicy skróciłam do 42 cm. Sprawdź samouczek „jak uszyć spódnicę”, jeśli potrzebujesz pomocy.

Na koniec pasek LED oraz bateria, mikrofon i mikrokontroler zostaną przymocowane do wewnętrznej strony spódnicy. Ogólnie rzecz biorąc, może to być trochę ciężkie w przypadku miękkich materiałów, takich jak bawełna, a ciężar może naciągnąć tkaninę. Do spódnicy użyłam cienkiej skóry i nie miałam takiego problemu.

Jeśli nie chcesz szyć własnej spódnicy, po prostu użyj tej, którą już masz. Upewnij się, że tkanina jest wystarczająco gruba.

Krok 8: Zaprojektuj układ diod LED

Teraz zastanów się, ile diod LED chcesz wykorzystać do swojej spódnicy i gdzie je zamocować. Skórzana spódnica ma łącznie 20 diod LED. Po prawej stronie spódnicy znajduje się 5 kolumn z 3 do 6 diodami LED. Ponieważ diody LED będą reagować na dźwięk, chciałem, aby wyglądały jak paski korektora.

Zaznacz punkty LED na górze spódnicy za pomocą kredy. Później wszystkie diody LED zostaną połączone w linię. Początek sznurka LED będzie na środku przodu spódnicy.

Krok 9: Wytnij otwory w spódnicy

W następnym kroku śmiało zintegruj oczka z górną warstwą spódnicy [nie podszewką]. Wytnij mały otwór w tkaninie w każdym zaznaczonym miejscu. Uwaga: najpierw wytnij mały otwór i sprawdź, czy oczko pasuje do środka. Jeśli dziura jest choć trochę za duża, oczko wypadnie.

Nałóż głębsze oczko na górną warstwę spódnicy, przez otwór. Przytrzymaj oczko i ostrożnie odwróć spódnicę na lewą stronę.

Krok 10: Włóż oczka

Teraz umieść metalową (czasem gumową) formę pod górnym oczkiem. Umieść podkładkę na wierzchu tylnej części oczka. Przytrzymaj stempel na górze głębszego oczka i młotkiem ostrożnie ustaw oczko i podkładkę na stałe. Powtarzaj, aż wszystkie oczka znajdą się w spódnicy.

Krok 11: Przylutuj pierwszą diodę LED do przewodu uziemiającego

Teraz nadszedł czas, aby zlutować poszczególne światła w ciąg LED. Upewnij się, że używasz bardzo elastycznego drutu, ponieważ łatwiej będzie z nim pracować. Przetnij przewód wystarczająco długi, aby podłączyć wszystkie diody LED. Będzie to ciągły przewód uziemiający.

Użyj małych nożyczek, aby usunąć trochę plastiku wokół przewodu uziemiającego po pierwszych 10 cm. Umieść pierwszą diodę LED wewnątrz przyrządu pomocniczego do lutowania skierowaną w dół. Zabezpiecz przewód uziemiający wewnątrz przeciwległego zacisku. Przesuń oba zaciski razem, aż pusta część przewodu znajdzie się tuż obok styku uziemienia diody LED. Następnie wciśnij gorącą lutownicę na drut i kołek uziemiający i podgrzewaj przez około dwie sekundy. Weź drut lutowniczy i trzymaj go tuż obok lutownicy nad pinem i czystym drutem. Następnie poczekaj, aż część drutu lutowniczego się stopi, a dioda LED zostanie przymocowana do drutu. Usuń drut lutowniczy przed lutownicą i poczekaj, aż złącze ostygnie.

Uwaga: Krótszy bok przewodu (dodatkowe 10 cm) musi znajdować się po tej samej stronie co pin data IN. W przeciwnym razie pasek LED będzie do góry nogami i dane nie będą mogły podróżować we właściwym kierunku.

Krok 12: Przylutuj trochę więcej

W przypadku drugiej diody LED zmierz odległość między pierwszym a drugim oczkiem spódnicy. Użyj małych nożyczek, aby usunąć silikonową lub PVC powłokę wokół drutu, na którym zostanie przylutowana druga dioda LED. Przylutuj drugą diodę LED do przewodu uziemiającego i powtarzaj, aż każde oczko będzie miało własną diodę LED.

Krok 13: Przylutuj przewód zasilający do taśmy LED

Przetnij przewód tak długi, jak przewód uziemiający. Ten przewód zostanie przylutowany do styku zasilania (po przekątnej od styku uziemienia) diod LED. Ponownie usuń powłokę silikonową lub PVC wokół przewodu w tych samych miejscach i przylutuj przewód do pinu zasilania.

Krok 14: Przylutuj przewód danych między diodami LED

Teraz idź dalej i przylutuj poszczególne, krótsze przewody między pinami danych diod LED. Przewód danych jest przecięty między każdą lampką, więc sygnał danych przechodzi przez chip diody LED przed przejściem do następnej diody LED. Będziesz potrzebować przewodu danych na pierwszej diodzie LED twojego paska (pin data IN), ale żadnego przewodu na pinzie danych ostatniej diody LED.

Wskazówka: Pomaga stopić drut lutowniczy na końcach drutu przed przylutowaniem przewodów do pinów.

Krok 15: Pobierz Arduino IDE, zainstaluj bibliotekę Neopixel i prześlij kod

Jeśli wcześniej nie pracowałeś z mikrokontrolerem Arduino, musisz pobrać Arduino IDE (zintegrowane środowisko programistyczne). Jest to oprogramowanie do pisania programów i wgrywania ich do mikrokontrolera Arduino. Biblioteka zawiera kilka podstawowych programów przykładowych. Oprogramowanie można pobrać ze strony Arduino. Podczas pracy z Florą postępuj zgodnie z instrukcjami na stronie Adafruit, aby zmodyfikować Arduino IDE.

Ponieważ w bibliotece Arduino nie ma przykładowego programu dla diod LED RGB, będziesz musiał pobrać dodatkową bibliotekę do pracy. Biblioteka NeoPixel firmy Adafruit jest łatwa do zrozumienia i pracy z nią. Pobierz bibliotekę tutaj. Otwórz Arduino IDE i zainstaluj bibliotekę, przechodząc do Zarządzaj bibliotekami. Otworzy się okno i będziesz musiał wybrać plik zip Adafruit.

Teraz otwórz nowy szkic, przechodząc do Plik> Nowy. Przejdź do strony LED Ampli-Tie i skopiuj i wklej kod do swojego szkicu. W kodzie zmień liczbę diod LED na rzeczywistą liczbę diod, których używasz w swoim projekcie. Musisz również zdefiniować pin w mikrokontrolerze, do którego zostanie podłączona twoja taśma LED oraz pin mikrofonu. Teraz wybierz swój mikrokontroler poprzez Narzędzia > Płytka. Po podłączeniu mikrokontrolera kablem USB do laptopa, kliknij strzałkę w lewym górnym rogu szkicu. Spowoduje to przesłanie programu do mikrokontrolera. Jeśli w szkicu pojawi się pomarańczowy błąd, skopiuj tekst i wyszukaj rozwiązanie w Google.

Uwaga: pin analogowy (A) nie musi mieć tego samego numeru co pin cyfrowy (D). Cyfrowe numery pinów są zapisane na tablicy. Numery pinów analogowych można znaleźć na schemacie pinów Flora. Pin zdefiniowany w twoim kodzie dla twojego mikrofonu musi być pinem analogowym - pasek LED jest pinem cyfrowym.

Krok 16: Przetestuj pasek LED

Najpierw przygotuj swój mikrokontroler. Musisz przeciąć trzy żeńskie przewody połączeniowe i przylutować je do mikrokontrolera. Przylutuj przewody danych do pinów zdefiniowanych w kodzie (użyłem D10 i D12, ale powinieneś użyć D6 i D9 - te piny są już zdefiniowane w kodzie Ampli-Tie). Dwa przewody uziemiające i zasilające można przylutować do jednego pinu. Zabezpiecz połączenia za pomocą gorącego kleju.

Następnie przetnij trzy męskie przewody połączeniowe i przylutuj je na początku taśmy LED. Zabezpiecz złącze za pomocą termokurczliwego materiału. Pomoże Ci podłączyć i odłączyć światła od tablicy. Jest to również bezpieczniejsze, ponieważ wtyczka odpadnie, zanim przewód oderwie się od płytki lub paska LED. Może się to łatwo zdarzyć podczas noszenia elektroniki.

Teraz możesz połączyć swoją taśmę LED z płytą i przetestować ją. Wrzuciłem najpierw NeoPixel strandest (program do rozpalania diod LED bez mikrofonu), aby sprawdzić, czy wszystkie światła działają. Musisz również podłączyć płytkę do LiPo lub komputera w celu uzyskania zasilania. Jak widać na zdjęciu najpierw użyłem krokodylków.

Krok 17: Przygotuj mikrofon

Przylutuj drut do każdego pinu. Użyj pozostałych trzech żeńskich przewodów połączeniowych i przylutuj je do końców przewodów. Następnie wgraj kod LED Ampli-Tie do swojego mikrokontrolera. Pamiętaj o zmianie ilości diod LED oraz pinu analogowego i cyfrowego w kodzie. Połącz światła i mikrofon z tablicą i przetestuj.

Krok 18: Zintegruj diody LED ze spódnicą

Kiedy wszystkie diody LED działają, możesz śmiało zintegrować diody LED ze spódnicą. Odwróć spódnicę na lewą stronę i nałóż trochę gorącego kleju na pierwsze oczko. Umieść pierwszą diodę LED (strona, która świeci się skierowana w dół) w pierwsze oczko na górze kleju. Następnie nałóż trochę gorącego kleju na diodę LED, pozwól jej ostygnąć i popchnij ją palcem, aż ostygnie. Jeśli połączenia lutownicze nie są wystarczająco zabezpieczone, nałóż na wierzch trochę więcej kleju. Powtarzaj, aż wszystkie diody LED zostaną przyklejone do oczka.

Krok 19: Wypełnij oczka

Po przyklejeniu wszystkich diod LED do oczek, ponownie przekręć spódnicę na prawą stronę i wypełnij oczka gorącym klejem. Ostrożnie trzymaj pistolet do gorącego kleju nieco powyżej oczka i pozwól, aby trochę kleju spłynęło do oczka. Aby uzyskać równą i gładką powierzchnię, powoli poruszaj opalarką w kółko, jednocześnie wypełniając oczko.

Krok 20: Zintegruj elektronikę ze spódnicą

W ostatnim kroku wytnij trzy rzepy samoprzylepne: jeden na mikrofon, jeden na mikrokontroler i jeden na baterię. Przyklej szorstki kawałek rzepu do elektroniki, a dopasowaną, bardziej miękką stronę wewnątrz spódnicy do skóry. Pomaga nosić spódnicę i wybrać dobre miejsce na elektronikę przed przyklejeniem rzepu do skóry.

Krok 21: Noś spódnicę

Wszystko gotowe. Teraz możesz podłączyć baterię, mikrofon i światła do mikrokontrolera i zapalić.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o diodach RGB i programować własne wzory, sprawdź bibliotekę FastLED. Aby mapować diody LED i dodawać przyciski przełączników do projektu, polecam pracę z biblioteką RGBShades firmy macetech.

Jeśli masz jakieś pytania lub coś nie jest jasne, możesz zapytać. Ciesz się noszeniem świateł!

Główna nagroda w Wearable Tech Contest