Sukňa medúzy z optických vlákien: 16 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Pretože je efekt vláknovej optiky taký fascinujúci, uvažoval som o vytvorení oblečenia s vláknovou optikou a RGB LED diódami. Trvalo mi nejaký čas, kým som prišiel s návrhom a prišiel na to, ako pripevniť vlákna na pásik LED. Nakoniec som vyrobil túto želé sukňu: pramene vláknovej optiky sú prilepené do vinylových trubičiek, ktoré sú prilepené páskou LED a pásom. V zadnej časti je malá taška na batériu a mikrokontrolér, ktorá napája LED diódou napájanie a údaje. Pretože LED diódy na páse sú adresovateľné, pás sa môže rozsvietiť v rôznych vopred naprogramovaných farbách a vzoroch.

Tento projekt je úžasný spôsob, ako začať s LED diódami RGB a dozvedieť sa viac o programovaní pomocou Arduino IDE. A nebojte sa, že na výrobu tejto sukne nepotrebujete vynikajúce znalosti v oblasti spájkovania ani programovania.

Krok 1: Spotrebný materiál

Materiály

· Vláknová optika s dĺžkou 200 x 2 m - priemer 0,05 cm [eBay]

· Adresovateľné 5V RGB LED (60/m) so silikónovým puzdrom [Adafruit, eBay]

· Mikrokontrolér Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Lítium (iónová) polymérová batéria alebo napájacia banka USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Priehľadná vinylová trubica - priemer 0,6 cm [železiarstvo]

· Číry 5 -minútový epoxid alebo lepidlo E6000 na plasty [železiarstvo]

· Čistá silná kačacia páska (najlepšie dvojvláknová) [železiarstvo]

· Zmršťovadlo - priemer 1 cm [železiarstvo]

· 1,5 m z 22 AWG lankového medeného kábla/drôtu [železiarstvo]

· Tenký pás

· 10 cm silný suchý zips s lepivým chrbtom [obchod s látkami]

· Tkanina do vrecka na batérie

Nástroje

· Horúca lepiaca pištoľ

· Spájkovačka

· Spájka

· Nôž

· Nožnice

· Zapaľovač

· Tepelná pištoľ

· Ihla a niť

· Meracie pásmo

Krok 2: RGB LED pásik

RGB LED diódy môžu svietiť v rôznych farbách a vzoroch, pretože sú adresovateľné. Každá RGB LED dióda má červenú, zelenú a modrú diódu LED a malý čip vodiča. Vďaka čipu je LED dióda RGB múdrejšia ako bežná dióda LED. Čip každej diódy LED pozná svoju vlastnú polohu na páse a môže tiež individuálne ovládať jas červenej, zelenej a modrej farby. Preto je možné naprogramovať takmer každý predstaviteľný vzor a farbu.

Medzi každou jednotlivou LED diódou nájdete tri riadky: +5 V, DO/DI a GND. Linka 5V (čo znamená „5 voltov“) napája LED diódu; DI/DO (čo znamená „vstup údajov“a „výstup údajov“) informuje diódu LED, ako a kedy sa rozsvietiť; GND znamená zem. Na vrchole týchto troch riadkov je symbol malej nožnice - toto je jediné miesto, kde by ste mali prúžok LED prerezať.

Na páse by ste mali nájsť aj šípky. Šípky znázorňujú smer, akým sa údaje pohybujú. Je dôležité označiť začiatok a koniec pásu: orezaný okraj so šípkou smerujúcou od vás je začiatok. Túto stranu je potrebné pripojiť k zdroju napájania a mikrokontroléru. Pred použitím pásky LED v projekte si vyskúšajte, či všetky LED diódy fungujú. V kroku 14 si prejdeme, ako nahrať program a otestovať svoj LED pás.

LED pásy majú rôznu hustotu LED (30 LED/m, 60 LED/m alebo 90 LED/m). Pre tento projekt by som odporučil použiť 60 LED/m alebo ešte viac LED/meter na plnšie vyzerajúcu sukňu.

Krok 3: Mikrokontrolér

Na výber je mnoho rôznych mikrokontrolérov. Na obrázku môžete vidieť 4 rôzne mikrokontroléry, ktoré bežne používam na nositeľné zariadenia: Červený Wattuino Nanite85 od Watterott je najmenšia doska s mikroprocesorom Atmel ATtiny85. Je to skvelé pre väčšinu nositeľných projektov. Napriek tomu, že nemá veľké otvory na šitie, je ľahké ho pripevniť na oblečenie, pretože je taký malý. Na doske je USB-bootloader, ktorý ho pripojí k počítaču a pripojí zdroj napájania, akým je napríklad powerbanka. Doska má 6 pinov: 4 dátové piny, 1 GND a 1 napájací.

Malá čierna doska je Gemma od spoločnosti Adafruit, ktorá má tiež mikroprocesor Atmel ATtiny85. Otvory sú trochu väčšie a na ich zošitie môžete použiť vodivú niť. Gemma má port USB a pripojenie JST pre lítium-polymérové batérie. Doska je skvelá pre malé projekty, pretože má 6 pinov: 3 dátové piny, 1 GND a 2 napájanie (3 V a Vout).

Väčší čierny mikrokontrolér je Florafrom Adafruit. Flora má výkonnejší mikroprocesor (Atmel Mega 32u4) a môže byť použitý pre komplexné projekty (pripojenie viacerých senzorov, mikrofónov atď.). Doska má port USB a konektor JST pre lítium-polymérové batérie. Okrem 14 pinov (8 dát, 3 GND a 3 napájania) je na doske aj vypínač.

Fialovým mikrokontrolérom je LilypadArduino Simple od Sparkfun s mikroprocesorom Atmel Mega328. Doska má konektor JST, vypínač/vypínač a programovateľný prepínač tlačidiel. Pretože port USB nie je na doske (prerušenie FTDI), je použitie napájacej banky na napájanie komplikovanejšie. Má 11 pinov: 9 dátových pinov, 1 GND a 1 napájací. Lilypad je umývateľný a vďaka veľkým dieram je vhodný na šitie.

Na tento projekt som použil Floru. Mohol som použiť menší mikrokontrolér, ale bol to jediný, ktorý som v tej dobe mal po ruke.

Krok 4: Napájanie

Lítium -polymérové batérie sú výkonné a ľahko sa nabíjajú. V závislosti od kapacity (mA) sa batérie dodávajú v rôznych veľkostiach. Lítium-polymérové batérie sa obvykle dodávajú s 2-kolíkovým konektorom JST, ktorý je možné zapojiť do mikrokontroléra. Batéria 3,7 V má pri plnom nabití asi 4,2 V a vybíja sa pri napätí 3,0 V.

LED pásik by mal fungovať na 5 V napájanie, ale funguje aj s 3,7 V batériou. Nikdy však neprekračujte napätie 5 V.

Aká kapacita je správna pre váš projekt? Jedna LED dióda odoberá približne 60 mA (miliampér). Predstavte si, že máte na páse 20 LED diód, ktoré s najväčšou pravdepodobnosťou odoberú celkom 1 200 mA. Batéria s kapacitou 1 200 mAh (miliampérhodiny) môže dodávať 1 200 mAh po dobu jednej hodiny, takže ak má batéria kapacitu 2 500 mAh, vydrží dve hodiny alebo viac:

2 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 h

Pretože diódy LED nebudú stále svietiť na plný jas, batéria s najväčšou pravdepodobnosťou vydrží dlhšie. Na serveri Adafruit nájdete skvelého sprievodcu odhadom výdrže batérie. Ak lítium -polymérové batérie nie sú správne používané, môžu byť skutočne nebezpečné. Ak nie ste príliš oboznámení s elektronikou, odporučil by som použiť powerbanku USB. Dodáva sa s káblom USB na napájanie/nabíjanie drobnej elektroniky, ako je váš smartphone alebo v tomto prípade mikrokontrolér. Je bezpečnejšie nosiť powerbanku USB na tele, pretože lítium -polymérová batéria je chránená v hliníkovom puzdre a je menej pravdepodobné, že sa poškodí, čo môže spôsobiť jeho vytečenie alebo výbuch. Nechcete, aby sa to stalo. V tomto návode som použil lítium -polymérovú batériu priamo (nie v hliníkovom puzdre). Odvtedy som prešiel na používanie energetických bánk.

Krok 5: Odstrihnutie pásu LED a pásu

Na začiatok musíte zistiť dĺžku pásu a koľko LED a vlákien z optických vlákien budete potrebovať. Zmerajte si veľkosť pása (pomoc pri meraní) a nakrájajte pásik LED tak dlho, ako budete merať. Pás odstrihnite na najbližšej línii strihu označenej malými nožničkami (pozri obrázok). V najlepšom prípade je pásik LED o niečo kratší ako dĺžka vášho merania bokov. Teraz spočítajte LED diódy na páse - to je počet jednotlivých vlákien z optických vlákien, ktoré sa chystáte pripraviť. Toto je tiež počet diód LED, ktoré musíte deklarovať v kóde NeoPixel pred nahraním programu do svojho mikrokontroléra.

Môj pás má 60 LED na meter. Po narezaní 70 cm dlhého kusu zostáva na páse 42 LED diód.

Neskôr prilepím pásik LED na tenký pás, aby som získal väčšiu podporu. Pás by mal byť rovnako široký ako pás LED a asi o 10 cm dlhší. Pretože na zapnutie pásu použijete suchý zips, uistite sa, že ste pracku opaska odrezali.

Krok 6: Spájkovacie vodiče na pásiku LED

V ďalšom kroku budete musieť spájať tri vodiče na pásik LED a utesniť ich horúcim lepidlom a zmršťovaním za tepla. Na silikónové puzdro najskôr natlačte malý kúsok zmršťovadla (dlhý asi 1,5 cm). Potom odstrihnite tri vodiče a ku každému z vodivých +5V, DIN a GND kolíkov na začiatku prúžku pripájajte vodič (návod na spájkovanie LED pásikov). Ak pre všetky tri riadky používate rovnako farebný drôt, okolo každého vodiča naneste pásku a označte ho, aby ste ich nezamieňali. Uistite sa, že sú vodiče dostatočne dlhé - asi 30 cm -, aby ste ich neskôr mohli spájkovať s mikrokontrolérom. Ak si nie ste istí, predĺžte ich, ako by ste si mysleli.

Teraz zatlačte malé množstvo horúceho lepidla do silikónového puzdra, ale nie tak, aby pokrylo prvú LED diódou lepidlom. Kým je lepidlo stále mäkké, stiahnite zmršťovač do polovice silikónového puzdra a do polovice cez drôty. Vytlačte trochu lepidla z pásu do teplom zmrštiteľnej trubice a pomocou tepelnej pištole, zapaľovača alebo spájkovačky zohrejte zmršťovač, až kým nebude tesne okolo pásu a drôtov. Teraz zalepte druhý koniec pásky LED horúcim lepidlom.

Krok 7: Pripravte si zväzky optických vlákien

Kúpil som 2 m dlhý prameň z 200 optických vlákien s priemerom 0,05 cm. Na trhu sú tenšie vlákna z optických vlákien, ale čím je vlákno hrubšie, tým sú konce lesklejšie a tým je menšia pravdepodobnosť, že sa zlomia.

Pretože som chcel, aby sukňa bola asi 50 cm dlhá, trikrát som prestrihol prameň z optických vlákien a dostal som 800 vlákien na 50 cm.

Teraz je potrebné na každú LED diódu prilepiť malý zväzok optických vlákien. Použil som číry vinylový tubus s priemerom 0,6 cm, ktorý som nastrihal na 42 kúskov (počet svojich LED diód), každý s dĺžkou 3 cm. Do každého vinylového kusu som vložil asi 17 vlákien a pretlačil ich trubicou a trochu za koniec, asi 3 až 4 cm. V závislosti od hrúbky vašich vlákien alebo vinylovej trubice môžete mať v každej skúmavke iné množstvo vlákien. Použite toľko, koľko sa vám zmestí.

Na koniec, ktorý ste pretlačili, rozotrite medzi vlákna priehľadné lepidlo (použil som E6000). Zaistite, aby sa lepidlo dostalo medzi vlákna, a zatiahnite hornú časť prameňa späť do trubice. Pôvodne som si vybral 5 -minútový epoxid, ale nebola to najlepšia voľba. Lepidlo poriadne stvrdlo a vlákna sa niekedy zlomili. Priehľadné lepidlo E6000 funguje rovnako dobre a je flexibilnejšie.

Krok 8: Make Fiber Optics Shine Brightness

Keď je lepidlo suché, odrežte ostrý nôž asi 0,5 cm od špičky tuby. Uistite sa, že všetky vlákna sú teraz v jednej rovine s odstrihnutým koncom a neustupujú dovnútra. Čím je strih čistejší, tým lepšie svetlo prestúpi do vlákien.

Aby boli konce ešte lesklejšie, môžete zastrihnutý koniec aj roztaviť. Držte koniec vinylovej trubice v blízkosti čistého plameňa (plynová rúra alebo zapaľovač, ale nie sviečka), kým sa vlákna mierne neroztopia. Buďte však opatrní a nedržte ho príliš blízko plameňa - trubicu nechcete spáliť. Teraz by špičky vlákien mali svietiť dvakrát jasnejšie.

Krok 9: Oddeľte vlákna

Teraz sú jednotlivé pramene takmer hotové. Aby bola sukňa plnšia, musíme vlákna oddeliť. Na konci trubice, odkiaľ vlákna vychádzajú, ich rovnomerne rozložte a opatrne navrch dajte horúce lepidlo. Nepoužívajte príliš veľa lepidla ani lepiacu pištoľ nedávajte príliš blízko, pretože vlákna sa roztavia a ohnú. Držte ho na mieste, kým lepidlo nezaschne.

Krok 10: Zostavte držiak vinylovej trubice

LED pás má odnímateľné, vodotesné silikónové puzdro. Skúsil som mnoho rôznych lepidiel, ale nič sa na silikón neprilepilo natrvalo. Silikónové puzdro som si však chcel nechať na ochranu.

Na pripevnenie zväzku vlákien na vrch každej LED diódy je potrebné postaviť malý držiak vyrobený z horúceho lepidla. Umiestnite prameň z optických vlákien na LED a naneste horúce lepidlo okolo a na pravú a ľavú stranu trubice - počkajte, kým nevyschne. Opakujte pre všetky ostatné vlákna, jednotlivo. Potom opatrne roztopte lepidlo na boku a prilepte k sebe 4 až 5 rúrok - dávajte veľký pozor na vzdialenosť medzi vinylovými trubičkami. Na konci by mal byť každý zväzok optických vlákien priamo nad LED diódou.

Krok 11: Páskové skúmavky na páse a páse

V ďalšom kroku odstrihnite kačaciu pásku na 5 cm dlhé tenké prúžky a prilepte držiaky rúrok okolo LED pásu a pásu. Začnite koncom pásu, ktorý má 3 drôty, a nechajte 10 cm pásu nezakrytého. Uistite sa, že každý prameň umiestnite presne na LED diódu. Po pripevnení časti držiakov na rúrky pripevnite ďalšiu časť rovnakým postupom ako posledný krok, kde sme držiaky vyrobili sami. Potom pripojte ďalšiu časť. Posledné tri tuby posledného držiaka ešte nelepte na pás a pás.

Na konci s 3 drôtmi vyrežte malý otvor do pásu a tri drôty vytiahnite cez otvor. Ohnite drôty do stredu prúžku a niekoľko ich zaistite niekoľkými slučkami pásky. Nakoniec dovedieme vodiče ďalej k miestu, kde bude vrecko na batériu.

Krok 12: Vytvorte si vrecko na batériu

Na batériu a mikrokontrolér som ušil malé vrecko. Ak nemôžete šiť, odstrihnite dva štvorcové kusy látky a prilepte ich k sebe. Aby som ho pripevnil k opasku, vystrihol som štvorec s rúčkou z plastovej sieťoviny (pozri obrázok) - rovnako dobre by mala fungovať aj bežná tkanina. Štvorec by mal mať približne rovnakú veľkosť ako vrecko na batériu.

Teraz si vyberte miesto, kde chcete mať vrecko na batériu. Ten môj je vzadu trochu vpravo. Teraz odstráňte jednu slučku pásky medzi dvoma vinylovými trubičkami, kam by ste chceli umiestniť vrecko, a zatlačte držadlo medzi pásik LED a pás. Stiahnite rukoväť nadol a prišite ju alebo prilepte na štvorec. Na vrecko a držiak batérie prilepte suchý zips. Nezabudnite tiež pásik LED znova nalepiť späť na pás.

Vybral som si suchý zips, pretože som chcel mať možnosť vymeniť vrecko na batériu v závislosti od oblečenia, ktoré mám na sebe. Existuje mnoho ďalších spôsobov, ako vytvoriť vrecko na batériu, ktoré je ešte bezpečnejšie a bezpečnejšie.

Krok 13: Postavte si zapínanie na opasok

Odrežte 10 cm dlhý suchý zips a hrubý kus prilepte na pás, kde sme nechali 10 cm nezakrytých. Fuzzy kúsok odložte na neskôr.

Pretože je opasok trochu ťažký, bál som sa, že sa suchý zips rozopne, keď som ho mal na sebe. Pre väčšiu podporu som odstrihla tri malé pásiky na suchý zips. Na koniec pásu, kde ste nechali nelepené 3 trubice, prilepte malé pásiky na suchý zips medzi pás a pásik LED zarovnané pod rúrky. Fuzzy kus by sa mal držať na páse LED, zatiaľ čo hrubá strana by sa mala držať na páse. Fuzzy kus by mal vyčnievať na jednej strane a hrubý kus by mal vyčnievať z druhej. Každý kus bude preto môcť byť iba v polovici cesty medzi pásom a pásom LED, kým sa dotknete druhého kusu. Lepkavé strany, ktoré vyčnievajú za LED stip a pás, môžu byť potiahnuté látkou, takže už nie sú lepivé.

Pomocou niektorých páskových pásov zaistite posledné držiaky vinylových trubíc na opasok.

Teraz získajte 10 cm fuzzy kúsok, ktorý ste si odložili. Prilepte ho pod pás na tej istej strane, kam len položíte malé prúžky na suchý zips.

Teraz si môžete vyskúšať sukňu a zapnúť pás.

Krok 14: Nahrajte program LED

Teraz musíte nahrať program LED do svojho mikrokontroléra.

Pretože existuje toľko dobre napísaných a podrobných návodov, podelím sa s vami o odkazy: Ak potrebujete väčšiu pomoc so začiatkom v Arduine, zoznámením sa s prostredím Arduino, pripojením mikrokontroléra k počítaču a nahraním programov do Arduina Užitočné informácie nájdete na webových stránkach Arduino alebo v návode Adafruit Flora.

Skvelý program LED na začiatok je Strandtest od spoločnosti Adafruit. Postupujte podľa pokynov, stiahnite si súbor zip NeoPixel a pridajte ho do svojej knižnice Arduino. Ak sa chcete dozvedieť viac o LED diódach RGB a napísať si vlastný kód, pozrite sa do knižnice FastLED. Je to ďalšia knižnica Arduino na programovanie adresovateľných LED pásikov a pixelov. V komunite Fast LED nájdete skvelé príklady.

Krok 15: Pripojte prúžok k mikrokontroléru

Spájajte +5 V vodič z pásu na kolík VBAT na mikrokontroléri, GND na GND a dátový vodič na pin, ktorý ste definovali v kóde LED, ktorý ste nahrali do mikrokontroléra. Vybral som kolík 6. Aby som sa ubezpečil, že sa drôty neodtrhnú, nalepil som Floru na kus plastu a kolíky chránil horúcim lepidlom. V ľavom rohu môžete tiež vidieť malý prepínač tlačidiel - pridal som ho na prepínanie medzi rôznymi vzormi LED. Teraz pripojte svoj zdroj napájania k mikrokontroléru a LED pás by sa mal rozsvietiť.

Krok 16: … Takmer hotovo

Skoro hotové! Teraz môžete vlákna zastrihnúť na rôzne dĺžky. V prípade, že chcete rôzne efekty, môžete použiť brúsny papier po dĺžke vlákien alebo vlákna mierne ohnúť. Konce som ešte trochu prebrúsil brúsnym papierom, aby som ku koncom získal difúznejšiu žiaru.

Ďakujem, že ste si prečítali môj návod a želám vám zábavu pri stavaní a nosení sukne. Ak máte nejaké otázky alebo vám niečo nie je jasné, neváhajte sa opýtať.