Носеща се звукореактивна еквалайзерна пола: 21 стъпки (със снимки)

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

От известно време исках да проектирам парче, което взаимодейства със звука. Еквалайзерната пола има интегрирана електроника, която реагира на нивото на шума в околната среда. Вградените светодиоди са подредени като еквалайзерни ленти, за да подчертаят звуково-реактивното поведение. В зависимост от интензитета на звука светват само няколко или всички светодиоди.

Интегрирането на правилната електроника, без да ги прави видими, не беше твърде лесно, тъй като полата е прилепнала към кожата. Също така исках еквалайзерната пола да изглежда като обикновена пола без дупки в нея, когато светлините са изключени. Отне ми известно време да намеря правилните светодиоди и метод, тъй като предварително направените LED ленти или LED лентите бяха твърде обемисти и недостатъчно гъвкави за полата.

Използването на проводима резба обикновено е лесен начин за интегриране на електроника. Когато обаче става въпрос за свързване на множество RGB светодиоди към лента, съпротивлението на проводимата нишка е твърде високо. Светодиодите трябва да бъдат пришити доста близо един до друг, в противен случай те ще започнат да трептят и/или да показват грешен цвят.

В тази инструкция ще ви покажа как да направите по поръчка, много тънка и гъвкава LED лента, както и как да свържете електрониката и да интегрирате светлините в кожата.

Стъпка 1: Дизайнът

Тази кожена пола има 5 колони с по 3 до 6 светлини всяка и общо 20 светодиода. Светодиодите и електрониката са прикрепени към вътрешната страна на полата. Светлините светят през отвори в горния слой, които са закрепени с капси и горещо лепило. Тъй като капсите изглеждат като малки шипове, полата все още изглежда добре дори когато светлините са изключени.

Стъпка 2: Консумативи

Материали:

• Кожа
• Подплата
• Цип
• или вземете пола
• 20 x RGB светодиода [тип WS2812B] от SparkFun
• Микроконтролер [Flora] от Adafruit
• Усилвател за микрофон от Adafruit или SparkFun
• 3.7 - 5 V батерия от SparkFun или Amazon
• Гъвкава тел [със силиконово или PVC покритие] от Adafruit
• Термосвиване
• 3 x мъжки проводници
• 3 x женски джъмперни проводници
• 10 см велкро с лепкав гръб
• 20 x ¼”капси

Инструменти:

• Поялник
• Спойка тел
• Комплект инструменти за уши
• Чук
• Пистолет за горещо лепило + лепило
• Ролетка
• Владетел
• Ножици
• Креда или химикалка от плат
• Игла и конец
• Шевна машина
• Компютър и USB кабел

По избор:

• Инструмент за помощни ръце за запояване
• Крокодилски щракания
• Инструмент за пресоване на тел

Стъпка 3: WS2812B RGB светодиоди

На горната снимка можете да видите „голи“WS2812B RGB - SMD светодиоди. Всеки светодиод е малък 5 x 5 mm и има червен (R), зелен (G) и син (B) светодиод, както и малък чип драйвер. Светодиодите WS2812B са адресируеми, което означава, че можете да контролирате цвета и яркостта на всеки отделен светодиод. Следователно, почти всеки възможен модел може да бъде програмиран.

Всеки светодиод има четири контакта за запояване: един за заземяване, един за захранване и един за въвеждане на данни и един за извеждане на данни. Заземяващият щифт е маркиран с изрязан ръб в горната част на светодиода, до заземяващия щифт е щифтът за въвеждане на данни. Диагоналът срещу въвеждането на данни е изходът на данни, който ще бъде свързан към щифта за въвеждане на данни на следващия светодиод. Последният щифт е щифтът за захранване. Пиновете за данни са необходими за предаване на информация за това колко ярки и какъв цвят трябва да са светодиодите.

Ако имате нужда от повече информация, отидете на продуктовата страница на Sparkfun, където можете да намерите листа с данни, ръководство за свързване и LED урок.

Стъпка 4: Усилвател за микрофон

Платката за усилвател на микрофон Electret от Adafruit се доставя с 20-20KHz електретен микрофон, както и 3 запояващи щифта за свързването му към микроконтролер. OUT трябва да бъде свързан с пина на микроконтролера, определен в кода, GND ще бъде свързан към земята и VCC към източник на захранване между 2,4 - 5 V. Използвайте "най -тихото" захранване, налично на платката. На Flora това ще бъде 3.3 V щифт.

Микрофонният усилвател Electret е чудесен за аудио запис или аудио-реактивни проекти като тази LED пола. Можете да намерите повече информация за микрофона в листа с данни на Adafruit.

Стъпка 5: Носен микроконтролер

Има много носими микроконтролери, от които да избирате. Можете да намерите преглед на различни дъски в стъпка 3 от инструкцията за полата на медузата. За този проект е необходима платка с малко повече процесорна мощност и памет, тъй като кодът е малко сложен. Работата с по -малка платка най -вероятно ще бъде по -сложна или изобщо няма да работи, защото няма достатъчно памет.

Стъпка 6: Захранване

Използването на захранващи банки вместо "голи" литиево -полимерни (LiPo) батерии е по -безопасно, тъй като батерията е защитена в алуминиев калъф. Захранващите банки също са по -лесни за презареждане и са удобни в случай, че искате да зареждате други устройства като вашия телефон. В този проект обаче работя с "гола" литиево -полимерна батерия, защото имам нужда от малка и изтощена батерия. Тъй като полата е плътно прилепнала, няма толкова много допълнително място за голяма банка за захранване.

LiPo се доставя с 2-пинов JST конектор, който може да бъде включен в микроконтролера. Батерията има около 4,2 V, когато е напълно заредена и умира при 3,0 V. Светодиодите трябва да работят на 5 V захранване, но те също работят с 3,7 V батерия.

Изчисляване на времето на работа на вашата батерия: Един светодиод черпи около 60 mA (милиампери) ток. Представете си, че имате 20 светодиода на лентата си, те най -много ще изтеглят 1, 200 mA общо. 1200mAh (милиамперни часове) батерия може да захранва 1200mA за час; така че ако батерията ви има капацитет 2 500 mAh, светодиодите ще светят поне два часа: 2 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 h

Ако обаче сте избрали LiPo, първо разгледайте уреда за грижи за LiPo батерията на Sparkfun.

Стъпка 7: Проектирайте и шийте полата

Дизайнът се основава на класически модел пола с висока талия. Отпред и отзад има два стрели. На гърба на полата добавих цип и преместих две (от първоначалните четири стрели) в центъра на гърба. Тъй като LED лентата може да се сърби леко, бих препоръчал също да зашиете подплата в полата. Съкратих дължината на полата до 42 см. Вижте този урок „как да шиете пола“, ако имате нужда от помощ.

В крайна сметка LED лентата, както и батерията, микрофонът и микроконтролерът ще бъдат прикрепени към вътрешността на полата. Като цяло може да е малко тежък за по-меки материали като памук и тежестта може да дърпа тъканта. За полата си използвах тънка кожа и нямах такъв проблем.

В случай, че не искате да шиете собствена пола, просто продължете и използвайте такава, която вече имате. Уверете се, че тъканта е достатъчно дебела.

Стъпка 8: Проектирайте LED оформление

Сега помислете колко светодиода искате да използвате за полата си и къде да ги прикрепите. Кожената пола има общо 20 светодиода. 5 колони с 3 до 6 светодиода всяка са подредени от дясната страна на полата. Тъй като светодиодите ще реагират на звук, исках да изглеждат като ленти на еквалайзера.

Маркирайте светодиодните петна отгоре на полата си с тебешир от плат. По -късно всички светодиоди ще бъдат свързани в една линия. Началото на LED-низ ще бъде в центъра на предната част на полата.

Стъпка 9: Нарежете дупките в полата

В следващата стъпка продължете напред и интегрирайте капсите в горния слой на полата [не подплатата]. Изрежете малка дупка в тъканта на всяко маркирано място. Внимавайте: първо изрежете малка дупка и проверете дали капсулата се побира вътре. Ако дупката е дори малко прекалено голяма, отворът ще изпадне.

Поставете по -дълбокия отвор върху горния слой на полата през отвора. Дръжте се за отвора и внимателно обърнете полата отвътре навън.

Стъпка 10: Поставете капси

Сега поставете металната (или понякога гумена) форма под горния отвор. Поставете шайбата върху гърба на отвора. Задръжте печата върху по -дълбокия отвор и с чук, внимателно поставете отвора и шайбата в тяхното постоянно положение. Повторете, докато всички капси са в полата.

Стъпка 11: Запоявайте първи светодиод към заземен проводник

Сега е време да запоите отделните светлини заедно в LED низ. Използвайте много гъвкав проводник, защото с него ще бъде по -лесно да работите. Нарежете проводник достатъчно дълго, за да свържете всички светодиоди. Това ще бъде непрекъснатият заземен проводник.

Използвайте малки ножици, за да премахнете малко пластмаса около заземителя след първите 10 см. Поставете първия светодиод вътре в помощния инструмент за запояване с лице надолу. Закрепете заземяващия проводник в противоположната скоба. Преместете двете скоби заедно, докато празната част от проводника е точно до заземяващия щифт на светодиода. След това натиснете горещия поялник върху проводника и заземителния щифт и загрейте за около две секунди. Вземете спояващия проводник и го задръжте точно до поялника над щифта и празния проводник. След това изчакайте, докато някакъв спояващ проводник се стопи и светодиодът бъде фиксиран към проводника. Извадете спояващия проводник преди поялника и изчакайте, докато съединението изстине.

Забележка: По -късата страна на проводника (допълнително 10 см) трябва да е от същата страна като пина за данни IN. В противен случай LED лентата ще бъде обърната с главата надолу и данните няма да могат да се движат в правилната посока.

Стъпка 12: Запояйте още малко

За втория светодиод измерете разстоянието между първия и втория отвор на полата си. Използвайте малки ножици, за да премахнете силиконовото или PVC покритие около жицата, където ще бъде запоен вторият светодиод. Запоявайте втория светодиод върху заземяващия проводник и повтаряйте, докато всеки отвор има свой собствен светодиод.

Стъпка 13: Запоявайте захранващия проводник към LED лента

Нарежете жица толкова, колкото заземяващата. Този проводник ще бъде запоен върху захранващия щифт (диагонално срещу заземяващия щифт) на светодиодите. Отново отстранете силиконовото или PVC покритие около проводника на същите места и запоявайте проводника върху захранващия щифт.

Стъпка 14: Припой проводник за данни между светодиоди

Сега продължете и запоявайте отделни, по -къси проводници между щифтовете за данни на светодиодите. Проводникът за данни се прерязва между всяка светлина, така че сигналът за данни ще премине през чипа на светодиода, преди да премине към следващия светодиод. Ще ви е необходим проводник за данни на първия светодиод на лентата (пин за данни IN), но няма проводник за изхода за данни на последния ви светодиод.

Съвет: Помага да се стопи малко спойка тел по краищата на жицата преди запояване на проводниците върху щифтовете.

Стъпка 15: Изтеглете Arduino IDE, инсталирайте библиотеката Neopixel и качете кода

В случай, че преди не сте работили с микроконтролер Arduino, ще трябва да изтеглите Arduino IDE (интегрирана среда за разработка). Това е софтуер за писане на програми и тяхното качване на вашия микроконтролер Arduino. Библиотеката се предлага с някои основни примерни програми. Можете да изтеглите софтуера от уеб сайта на Arduino. Когато работите с Flora, следвайте стъпките на уебсайта на Adafruit, за да промените вашата Arduino IDE.

Тъй като в библиотеката Arduino няма примерна програма за RGB светодиоди, ще трябва да изтеглите допълнителна библиотека, с която да работите. Библиотеката NeoPixel на Adafruit е лесна за разбиране и работа. Изтеглете библиотеката тук. Отворете Arduino IDE и инсталирайте библиотеката, като отидете на Manage Libraries. Ще се отвори прозорец и ще трябва да изберете zip файла Adafruit.

Сега отворете нова скица, като отидете на File> New. Отидете на страницата LED Ampli-Tie и копирайте и поставете кода във вашата скица. В кода променете броя на светодиодите на действителния брой светодиоди, които използвате във вашия проект. Също така трябва да определите щифта, към който ще бъде свързана вашата LED лента, на микроконтролера и щифта за микрофона. Сега изберете вашия микроконтролер чрез Инструменти> Борд. След като свържете вашия микроконтролер с USB кабел към вашия лаптоп, щракнете върху стрелката в горния ляв ъгъл на скицата. Това ще качи програмата на вашия микроконтролер. Ако в скицата ви се появи оранжева грешка, копирайте текста и направете търсене в Google, за да намерите решение.

Забележка: Не е необходимо аналоговият (A) щифт да има същия номер като цифровия (D) щифт. Цифровите пинови номера са записани на дъската. Можете да намерите аналоговите номера на щифтовете на диаграмата за извеждане на Flora. Пинът, определен във вашия код за вашия микрофон, трябва да бъде аналогов щифт - LED лентата цифров щифт.

Стъпка 16: Тествайте LED лентата

Първо, подгответе вашия микроконтролер. Ще трябва да отрежете три женски джъмперни проводника и да ги запоите върху вашия микроконтролер. Запоявайте кабелите за данни към щифтовете, които сте определили в кода си (използвах D10 и D12, но трябва да използвате D6 и D9 - тези щифтове вече са дефинирани в кода за усилване). Двата заземяващи и захранващи проводника могат да бъдат запоени върху един щифт всеки. Закрепете фугите с малко горещо лепило.

След това отрежете три проводника от мъжки джъмпер и ги запоявайте в началото на вашата LED лента. Закрепете фугата с малко термосвиване. Това ще ви помогне да свържете и изключите светлините си от дъската. Също така е по-безопасно, защото щепселът ще се откъсне, преди проводникът да откъсне платката или LED лентата. Това може лесно да се случи, когато носите електроника.

Сега можете да свържете вашата LED лента с платката и да я тествате. Първо качих NeoPixel strandest (програма за осветяване на светодиодите без микрофон), за да видя дали всички светлини работят. Също така трябва да свържете платката към LiPo или вашия компютър за захранване. Както можете да видите на снимката, първо използвах крокодилски щракания.

Стъпка 17: Подгответе вашия микрофон

Запоявайте проводник към всеки щифт. Използвайте другите три женски джъмперни проводника и ги запоявайте към краищата на проводниците. След това качете кода на LED Ampli-Tie на вашия микроконтролер. Не забравяйте да промените броя на светодиодите, както и аналоговия и цифровия щифт в кода. Свържете светлините и микрофона с дъската си и я тествайте.

Стъпка 18: Интегрирайте светодиодите в полата

Когато всички светодиоди работят, можете да продължите и да интегрирате светодиодите в полата си. Обърнете полата отвътре навън и сложете малко горещо лепило около първия отвор. Поставете първия светодиод (страната, която свети с лице надолу) в първия отвор върху лепилото. След това поставете горещо лепило върху светодиода, оставете го да се охлади за малко и го натиснете надолу с пръст, докато изстине. Ако запояващите фуги не са достатъчно закрепени, поставете още малко лепило отгоре. Повторете, докато всички светодиоди се залепят в отвор.

Стъпка 19: Попълнете капси

След като всички светодиоди са залепени в капсите, обърнете полата отново надясно и напълнете капките с горещо лепило. Внимателно задръжте пистолета за горещо лепило малко над отвора и оставете малко лепило да капе в отвора. За равномерна и гладка повърхност бавно преместете топлинния пистолет в кръгчета, докато попълвате отвора.

Стъпка 20: Интегрирайте електрониката в полата

В последната стъпка изрежете три лепенки с лепило: една за микрофона, една за микроконтролера и една за батерията. Залепете грубото велкро парче върху вашата електроника, а подходящата по -мека страна във вашата пола върху кожата. Помага при носенето на полата и избора на добро място за електрониката, преди да залепите велкро върху кожата.

Стъпка 21: Носете полата си

Всичко е готово. Сега можете да включите батерията, микрофона и светлините във вашия микроконтролер и да светнете.

Ако искате да научите повече за RGB светодиодите и да програмирате свои собствени модели, разгледайте библиотеката FastLED. За картографиране на вашите светодиоди и добавяне на бутони за превключване към вашия проект, препоръчвам да работите с библиотеката RGBShades от macetech.

В случай, че имате въпроси или нещо не е ясно, не се колебайте да попитате. Насладете се на носенето на светлините си!

Голяма награда в конкурса за носими технологии