Пола от оптични медузи: 16 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Тъй като ефектът на оптичните влакна е толкова завладяващ, мислех да направя облекло с оптични влакна и RGB светодиоди. Отне ми известно време, докато измислих дизайн и разбрах как да прикрепя влакната към LED лентата. В крайна сметка направих тази пола с желе от риба: нишките от оптични влакна са залепени във винилови тръби, които са залепени върху LED лента и колан. Отзад има малка торбичка за батерията и микроконтролера, който захранва светодиода със захранване и данни. Тъй като светодиодите на лентата са адресируеми, коланът може да светне в различни предварително програмирани цветове и шарки.

Този проект е чудесен начин да започнете с RGB светодиоди и да научите за програмирането с Arduino IDE. И без притеснения, нито се нуждаете от отлични умения за запояване или програмиране, за да направите тази пола.

Стъпка 1: Консумативи

Материали

· Оптична оптика с дължина 200 x 2 m - диаметър 0,05 cm [eBay]

· Адресируеми 5V RGB светодиоди (60/m) със силиконов калъф [Adafruit, eBay]

· Микроконтролер Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Литиева (йонна) полимерна батерия или USB захранваща банка [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Прозрачна винилова тръба - диаметър 0,6 см [магазин за хардуер]

· Прозрачно 5 -минутно епоксидно или E6000 лепило за пластмаса [магазин за хардуер]

· Ясна здрава лента за патици (за предпочитане двунишка) [магазин за хардуер]

· Термосвиване - 1 см диаметър [магазин за хардуер]

· 1,5 м от 22 AWG многожилен меден кабел/проводник [магазин за хардуер]

· Тънък колан

· 10 см силно велкро с лепкав гръб [магазин за тъкани]

· Плат за чанта за батерия

Инструменти

· Пистолет за горещо лепило

· Поялник

· Припой

· Нож

· Ножици

· Запалка

· Пистолет за горещ въздух

· Игла и конец

· Измервателна лента

Стъпка 2: RGB LED лента

RGB светодиодите могат да светят в различни цветове и шарки, защото са адресируеми. Всеки RGB LED има червен, зелен и син светодиод, както и малък чип драйвер. Поради чипа, RGB LED е по -умен от обикновения светодиод. Чипът на всеки светодиод познава собствената си позиция на лентата и може също да контролира яркостта на червеното, зеленото и синьото поотделно. Следователно, почти всеки възможен модел и цвят могат да бъдат програмирани.

Между всеки отделен светодиод можете да намерите три линии: +5V, DO/DI и GND. Линията 5V (която означава "5 волта") осигурява на светодиода мощност; DI/DO (което означава "Data Input" и "Data Output") казва на светодиода как и кога да светне; GND означава земя. На върха на тези три реда е символът на малка ножица - това е единственото място, където трябва да изрежете LED лентата.

Трябва също да намерите стрелки на лентата. Стрелките показват посоката на движение на данните. Важно е да посочите началото и края на лентата: изрязаният ръб със стрелката, насочена от вас, е началото. Тази страна трябва да бъде свързана към източник на захранване и микроконтролер. Преди да използвате LED лента в проект, не забравяйте да тествате дали всички светодиоди работят. В стъпка 14 ще разгледаме как да качите програма и да тествате вашата LED лента.

LED лентите се предлагат с различна плътност на светодиодите (30 светодиода/м, 60 светодиода/м или 90 светодиода/м). За този проект бих препоръчал да се използват 60 светодиода/м или дори повече светодиоди/метър за по -пълно изглеждаща пола.

Стъпка 3: Микроконтролер

Има много различни микроконтролери, от които да избирате. На снимката можете да видите 4 различни микроконтролера, които обикновено използвам за носене: Червеният Wattuino Nanite85 от Watterott е най -малката платка с микропроцесор Atmel ATtiny85. Това е чудесно за повечето проекти за носене. Въпреки че няма големи отвори за шиене, лесно се прикрепя към дрехите ви, защото е толкова малък. На дъската има USB-Bootloader, за да го свържете към вашия компютър и да свържете източник на захранване като банка за захранване. Платката има 6 пина: 4 пина за данни, 1 GND и 1 захранване.

Малката черна дъска е Gemma от Adafruit, която също има микропроцесор Atmel ATtiny85. Дупките са малко по -големи и за шиене можете да използвате проводяща нишка. Gemma има USB порт и JST връзка за литиево-полимерни батерии. Платката е чудесна за малки проекти, защото има 6 пина: 3 пина за данни, 1 GND и 2 захранвания (3 V и Vout).

По -големият черен микроконтролер е Florafrom Adafruit. Flora има по -мощен микропроцесор (Atmel Mega 32u4) и може да се използва за сложни проекти (свързване на множество сензори, микрофони и др.). Платката има USB порт и JST-конектор за литиево-полимерни батерии. Освен 14 пина (8 данни, 3 GND и 3 захранвания) на платката има и превключвател за включване/изключване.

Лилавият микроконтролер е LilypadArduino Simple от Sparkfun с микропроцесор Atmel Mega328. Платката има JST-конектор, превключвател за включване/изключване, както и програмируем бутон-превключвател. Тъй като USB портът не е на платката (пробив на FTDI), използването на банка за захранване е по-сложно. Той има 11 пина: 9 пина за данни, 1 GND и 1 захранване. Lilypad може да се пере и е подходящ за шивашки проекти поради големите си дупки.

За този проект използвах Flora. Можех да използвам по -малък микроконтролер, но това беше единственият, който имах под ръка по това време.

Стъпка 4: Захранване

Литиево -полимерните батерии са мощни и лесни за зареждане. В зависимост от капацитета (mA) батериите се предлагат в различни размери. Литиево-полимерните батерии обикновено идват с 2-пинов JST конектор, който може да бъде включен в микроконтролера. 3.7 V батерия има около 4.2 V, когато е напълно заредена и умира при 3.0 V.

LED лентата трябва да работи на 5 V захранване, но също така работи и с 3,7 V батерия. Никога обаче не отивайте по -високо от 5 V.

Какъв капацитет е подходящ за вашия проект? Един светодиод извлича около 60 mA (милиампери) ток. Представете си, че имате 20 светодиода на лентата си, те най -вероятно ще изтеглят общо 1, 200 mA. 1200mAh (милиамперни часове) батерия може да захранва 1200mA за час, така че ако батерията ви има капацитет 2, 500 mAh, тя ще издържи два часа или повече:

2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 часа

Тъй като светодиодите няма да работят с пълна яркост през цялото време, батерията най -вероятно ще издържи по -дълго. Можете да намерите страхотно ръководство за изчисляване на времето на работа на батерията на Adafruit. Когато не се използват правилно, литиево -полимерните батерии могат да бъдат наистина опасни. Ако не сте запознати с електрониката, бих препоръчал да използвате USB захранваща банка. Той идва с USB кабел за захранване/зареждане на малка електроника като вашия смартфон или в този случай микроконтролер. Носенето на USB захранваща банка по тялото е по -безопасно, тъй като литиево -полимерната батерия е защитена в алуминиева кутия и е по -малко вероятно да се повреди, което може да доведе до изтичане или експлозия. Не искате това да се случи. В този урок използвах директно литиево -полимерна батерия (не в алуминиев корпус). Оттогава преминах към използване на банки за захранване.

Стъпка 5: Изрязване на LED лентата и колана

За да започнете, трябва да разберете дължината на колана и колко светодиоди и оптични нишки ще ви трябват. Измерете размера на талията си (помощ за извършване на измервания) и изрежете LED лента, стига да е измервана. Нарежете лентата на най -близката линия на рязане, маркирана с малки ножици (вижте снимката). В най -добрия случай LED лентата е малко по -къса от дължината на измерването на бедрата. Сега пребройте светодиодите на лентата - това е броят на отделните нишки от оптични влакна, които ще подготвите. Също така това е броят на светодиодите, които трябва да декларирате в кода на NeoPixel, преди да качите програмата на вашия микроконтролер.

Моята лента има 60 светодиода на метър. След изрязване на парче с дължина 70 см, на лентата остават 42 светодиода.

По -късно ще залепя LED лентата на тънък колан за повече опора. Коланът трябва да е широк като LED лентата и с около 10 см по -дълъг. Тъй като ще използвате велкро за затваряне на колана, не забравяйте да отрежете катарамата на колана.

Стъпка 6: Запоявайте проводници към LED лентата

В следващата стъпка ще трябва да запоите трите проводника върху LED лентата и да я запечатате с горещо лепило и термосвиваемо. Първо натиснете малко парче термосвиване (с дължина около 1,5 см) върху силиконовия калъф. След това отрежете три проводника и запоявайте проводник към всеки от проводящите +5V, DIN и GND щифтове в началото на лентата (как да запоявате LED ленти). Ако използвате един и същи цветен проводник и за трите реда, поставете малко лента около всеки проводник и ги маркирайте, за да не ги смесвате. Уверете се, че проводниците са достатъчно дълги - около 30 см - за да ги запоите по -късно към вашия микроконтролер. Направете ги по -дълги, отколкото смятате, че трябва, ако не сте сигурни.

Сега натиснете малко количество горещо лепило в силиконовия калъф, но не толкова, че да покриете първия светодиод с лепило. Докато лепилото е още меко, издърпайте термосвиваемия наполовина върху силиконовия калъф и наполовина над проводниците. Натиснете малко лепило от лентата в термосвиващата се тръба и използвайте топлинен пистолет, запалка или поялник, за да загреете термосвиваемото, докато се стегне около лентата и проводниците. Сега запечатайте другия край на LED лентата с малко горещо лепило.

Стъпка 7: Подгответе оптични пакети

Купих нишка с дължина 2 м от 200 оптични влакна с диаметър 0,05 см. На пазара има по -тънки оптични влакна, но колкото по -дебели са влакната, толкова по -ярко краищата ще блестят и е по -малко вероятно да се счупят.

Тъй като исках полата да е дълга около 50 см, отрязах три пъти оптичната нишка и получих 800 влакна на 50 см.

Сега на всеки светодиод трябва да се залепи малко сноп оптични влакна. Използвах прозрачна винилова тръба с диаметър 0,6 см, която нарязах на 42 парчета (брой мои светодиоди) с дължина 3 см. Сложих около 17 влакна във всяко винилово парче и ги избутах през тръбата и малко покрай края, около 3 до 4 см. В зависимост от дебелината на влакната или виниловата тръба, може да имате различно количество влакна във всяка тръба. Използвайте колкото се може повече.

Накрая, който прокарате, разнесете малко прозрачно лепило (използвах E6000) сред влакната. Уверете се, че лепилото влиза между влакната и издърпайте върха на нишката обратно в тръбата. Първоначално избрах 5 -минутна епоксидна смола, но това не беше най -добрият избор. Лепилото стана наистина твърдо и влакната понякога се счупиха. Ясното лепило E6000 работи също толкова добре и е по -гъвкаво.

Стъпка 8: Направете оптичните влакна да блестят по -ярко

Когато лепилото изсъхне, отрежете около 0,5 см от върха на тръбата с остър нож. Уверете се, че всички влакна сега са изравнени с отрязания край и не са отстъпили вътре. Колкото по -чист е разрезът, толкова по -добре светлината ще се пренесе към влакната.

За да накарате краищата да блестят още по -ярко, можете също да разтопите отрязания край. Дръжте края на виниловата тръба близо до чист пламък (газова фурна или запалка, но не и свещ), докато влакната леко се разтопят. Внимавайте обаче и не го дръжте твърде близо до пламъка - не искате да изгорите тръбата. Сега върховете на влакната трябва да блестят два пъти по -ярко.

Стъпка 9: Разделете влакната

Сега отделните нишки са почти готови. За по -пълно изглеждаща пола трябва да разделим влакната. В края на тръбата, където влакната излизат, ги разпределете равномерно и внимателно поставете горещо лепило отгоре. Не използвайте твърде много лепило и не поставяйте пистолета за лепило твърде близо, защото влакната ще се стопят и ще се огънат. Задръжте го, докато лепилото изсъхне.

Стъпка 10: Изградете държач за винилова тръба

LED лентата има подвижен, водоустойчив силиконов калъф. Опитах много различни лепила, но нищо не залепва за силикона за постоянно. Исках обаче да запазя силиконовия калъф за защита.

За да прикрепите сноп влакна отгоре на всеки светодиод, е необходимо да се изгради малък държач, направен от горещо лепило. Поставете нишка от оптични влакна върху LED и поставете малко горещо лепило около и от дясната и от лявата страна на тръбата - изчакайте да изсъхне. Повторете за всички останали нишки влакна, поотделно. След това внимателно разтопете лепилото отстрани и залепете 4 до 5 епруветки заедно - обърнете специално внимание на разстоянието между виниловите тръби. В крайна сметка всеки оптичен пакет трябва да е точно върху светодиод.

Стъпка 11: Лентови тръби на лента и колан

В следващата стъпка, изрежете патешката лента на 5 см дълги тънки ленти и залепете държачите на тръбите около LED лентата и колана. Започнете с края на лентата, която има 3 жици и оставете 10 cm колан непокрит. Не забравяйте да поставите всяка нишка точно върху светодиод. След като прикрепите част от държачи за тръби, прикрепете следващата секция със същия процес като последната стъпка, където направихме самите държачи. След това прикачете следващия раздел. Все още не залепвайте последните три епруветки от последния държач върху лентата и колана.

Накрая с 3 проводника, изрежете малка дупка в колана и издърпайте трите проводника през отвора. Огънете проводниците към центъра на лентата и ги закрепете няколко с няколко бримки лента. В крайна сметка ще заведем проводниците по -далеч до мястото, където ще бъде джоба на батерията.

Стъпка 12: Направете джоба на батерията

За батерията и микроконтролера уших малък джоб. Ако не можете да шиете, просто изрежете две квадратни парчета плат и ги залепете заедно. За да го прикрепя към колана, изрязах квадрат с дръжка от пластмасова мрежеста тъкан (виж снимката) - обикновената тъкан трябва да работи също толкова добре. Квадратът трябва да е със същия размер като джоба на батерията.

Сега изберете място, където искате да носите джоба на батерията. Моят е отзад малко вдясно. Сега извадете един контур лента между двете винилови тръби, където искате да поставите джоба, и натиснете дръжката между LED лентата и колана. Издърпайте дръжката надолу и я зашийте или залепете върху квадрата. Залепете велкро върху джоба на батерията и държача. Също така, не забравяйте отново да залепите LED лентата обратно на колана.

Избрах велкро, защото исках да мога да сменя чантата на батерията в зависимост от тоалета, който нося. Има много други начини да направите постоянна чанта за батерията, която да е още по -безопасна и по -сигурна.

Стъпка 13: Изградете закопчалката на колана

Изрежете парче велкро с дължина 10 см и залепете грубото парче отгоре на колана, където оставихме 10 см непокрити. Оставете размитото парче настрана за по -късно.

Тъй като коланът е малко тежък, се страхувах, че велкрото ще се отвори, докато го нося. За повече опора изрязах три малки велкро ленти. В края на колана, където сте оставили 3 тръби незалепнали, залепете малките велкро ленти между колана и LED лентата, подравнени под тръбите. Неясното парче трябва да се придържа към LED лентата, докато грубата страна трябва да се придържа към колана. Размитото парче трябва да стърчи от едната страна, а грубото парче трябва да стърчи от другата. Следователно всяко парче ще може да бъде само по средата между колана и LED лентата, преди да докосне другото парче. Лепливите страни, които стърчат покрай светодиодната лента и колана, могат да бъдат покрити с плат, така че вече да не са лепкави.

С някои ленти закрепете последните държачи на винилови тръби към колана.

Сега вземете 10 см размазано парче, което сте оставили настрана. Залепете го под колана от същата страна, където просто поставяте малките велкро ленти.

Сега можете да опитате полата и да затворите колана.

Стъпка 14: Качете LED програмата

Сега трябва да качите LED програмата на вашия микроконтролер.

Тъй като има толкова много добре написани и подробни уроци, просто ще споделя връзките с вас: Ако имате нужда от повече помощ, за да започнете с Arduino, да научите за средата Arduino, да свържете микроконтролера към компютър и да качите програми на Arduino можете да намерите полезна информация на уебсайта на Arduino или Adafruit Flora Tutorial.

Страхотна LED програма за начало е Strandtest от Adafruit. Просто следвайте урока, изтеглете NeoPixel zip файла и го добавете към вашата библиотека Arduino. Ако искате да научите повече за RGB светодиодите и да напишете свой собствен код, разгледайте библиотеката FastLED. Това е друга библиотека на Arduino за програмиране на адресируеми LED ленти и пиксели. Вижте общността на Fast LED, за да видите някои страхотни примери.

Стъпка 15: Свържете лентата към микроконтролера

Запоявайте +5 V проводника от колана към щифта VBAT на микроконтролера, GND към GND и проводника за данни към щифта, който сте определили в LED кода, който сте качили в микроконтролера. Избрах щифт 6. За да съм сигурен, че проводниците няма да се откъснат, залепих Flora върху парче пластмаса и защитих щифтовете с горещо лепило. Можете също да видите превключвател с малък бутон в левия ъгъл - добавих го за промяна между различни LED модели. Сега свържете вашия източник на захранване към микроконтролера и LED лентата трябва да светне.

Стъпка 16: … Почти готово

Почти готово! Сега можете да отрежете влакната с различна дължина. В случай, че искате различни ефекти, можете да използвате шкурка по дължината на влакната или леко да огънете влакната. Отстраних краищата още малко, за по -дифузно сияние към краищата.

Благодаря, че прочетохте инструкциите ми и се забавлявайте при изграждането и носенето на полата си. В случай, че имате въпроси или нещо не е ясно, не се колебайте да попитате.