Sukňa ekvalizéra reagujúca na zvuk: 21 krokov (s obrázkami)

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

Chvíľu som chcel navrhnúť kus, ktorý interaguje so zvukom. Ekvalizérová sukňa má integrovanú elektroniku, ktorá reaguje na hladinu hluku vo svojom prostredí. Integrované diódy LED sú usporiadané ako tyče ekvalizéra, aby zvýraznili správanie reagujúce na zvuk. V závislosti od intenzity zvuku sa rozsvieti iba niekoľko alebo všetky diódy LED.

Integrácia správnej elektroniky bez toho, aby ich zviditeľnila, nebolo príliš jednoduché, pretože sukňa má priliehavý strih. Tiež som chcel, aby sukňa ekvalizéra vyzerala ako bežná sukňa bez dier, kedykoľvek sú svetlá vypnuté. Trvalo mi nejaký čas, kým som našiel správne diódy LED a metódu, pretože vopred vyrobené pásy LED alebo pásy LED boli príliš objemné a pre sukňu neboli dostatočne flexibilné.

Použitie vodivého závitu je zvyčajne jednoduchý spôsob integrácie elektroniky. Avšak, pokiaľ ide o pripojenie viacerých RGB LED na pás, odpor vodivého vlákna je príliš vysoký. LED diódy je potrebné prišiť dosť blízko seba, inak začnú blikať a/alebo zobrazovať nesprávnu farbu.

V tomto návode vám ukážem, ako vyrobiť veľmi tenký a flexibilný pásik LED na mieru, ako aj zapojiť elektroniku a integrovať svetlá do kože.

Krok 1: Dizajn

Táto kožená sukňa má 5 stĺpikov s 3 až 6 svetlami a 20 LED diódami celkom. LED diódy a elektronika sú pripevnené k vnútornej strane sukne. Svetlá presvitajú cez otvory v hornej vrstve, ktoré sú zaistené očkami a horúcim lepidlom. Pretože očká vyzerajú ako malé cvoky, sukňa stále vyzerá pekne, aj keď sú svetlá vypnuté.

Krok 2: Spotrebný materiál

Materiály:

• Koža
• Podšívka
• Zips
• alebo si vezmi sukňu
• 20 x RGB LED diódy [typ WS2812B] od SparkFun
• Mikrokontrolér [Flora] od spoločnosti Adafruit
• Zosilňovač mikrofónu od spoločnosti Adafruit alebo SparkFun
• 3,7 - 5 V batéria od SparkFun alebo Amazon
• Flexibilný drôt [silikónový alebo potiahnutý PVC] od spoločnosti Adafruit
• Zmršťovacia
• 3 x Mužské prepojovacie vodiče
• 3 x Ženské prepojovacie vodiče
• 10 cm suchý zips s lepivým chrbtom
• 20 x ¼”očká

Náradie:

• Spájkovačka
• Spájkovací drôt
• Sada nástrojov na očko
• Kladivo
• Horúca lepiaca pištoľ + lepidlo
• Meracia páska
• Vládca
• Nožnice
• Látková krieda alebo pero
• Ihla a niť
• Šijací stroj
• Počítač a kábel USB

Voliteľné:

• Nástroj na spájkovanie pomocných rúk
• Krokodíl zaskočí
• Nástroj na krimpovanie drôtu

Krok 3: RGB LED diódy WS2812B

Na obrázku vyššie vidíte „nahé“LED diódy WS2812B RGB - SMD. Každá dióda LED je malá 5 x 5 mm a má červenú (R), zelenú (G) a modrú (B) diódu LED a malý čip vodiča. LED diódy WS2812B sú adresovateľné, čo znamená, že môžete ovládať farbu a jas každej jednotlivej diódy LED. Preto je možné naprogramovať takmer každý predstaviteľný vzor.

Každá LED dióda má štyri spájkovacie kontakty: jeden pre uzemnenie, jeden pre napájanie a jeden pre vstup dát a jeden pre výstup dát. Uzemňovací kolík je označený vyrezaným okrajom v hornej časti diódy LED, vedľa uzemňovacieho kolíka je kolík vstupu údajov. Diagonálnym smerom od vstupu údajov je výstup údajov, ktorý bude pripojený k kolíku vstupu údajov ďalšej LED diódy. Posledný kolík je napájací kolík. Dátové kolíky sú potrebné na prenos informácií o tom, ako jasné a akú farbu by mali mať diódy LED.

Ak potrebujete viac informácií, navštívte produktovú stránku Sparkfun, kde nájdete technický list, príručku pripojenia a návod na LED.

Krok 4: Zosilňovač mikrofónu

Doska zosilňovača mikrofónu Electret od spoločnosti Adafruit je dodávaná s elektretovým mikrofónom 20-20 kHz a 3 spájkovacími kolíkmi na pripojenie k mikrokontroléru. OUT musí byť prepojený s kolíkom mikrokontroléra definovaným v kóde, GND bude spojený so zemou a VCC so zdrojom energie medzi 2,4 - 5 V. Použite „najtichší“zdroj napájania, ktorý je na doske k dispozícii. Na Flore by to bol 3,3 V pin.

Elektretový mikrofónny zosilňovač je vynikajúci na nahrávanie zvuku alebo zvukovo-reaktívne projekty, ako je táto LED sukňa. Ďalšie informácie o mikrofóne nájdete v technickom liste Adafruit.

Krok 5: Nositeľný mikrokontrolér

Na výber je mnoho nositeľných mikrokontrolérov. Prehľad rôznych dosiek nájdete v kroku 3 inštrukcie k sukni medúzy. Pre tento projekt je potrebná doska s vyšším výkonom a pamäťou, pretože kód je trochu zložitý. Práca s menšou doskou bude s najväčšou pravdepodobnosťou komplikovanejšia alebo nebude fungovať vôbec, pretože nie je dostatok pamäte.

Krok 6: Napájanie

Používanie energetických bánk namiesto „nahých“lítium -polymérových (LiPo) batérií je bezpečnejšie, pretože batéria je chránená v hliníkovom puzdre. Powerbanky sa tiež ľahšie nabíjajú a sú praktické v prípade, že chcete nabíjať ďalšie zariadenia, ako je napríklad telefón. V tomto projekte však pracujem s „nahou“lítium -polymérovou batériou, pretože potrebujem malú a vybitú batériu. Vzhľadom k tomu, že sukňa je priliehavého strihu, nie je toľko miesta pre veľkú powerbanku.

LiPo je dodávaný s 2-kolíkovým konektorom JST, ktorý je možné zapojiť do mikrokontroléra. Batéria má pri plnom nabití asi 4,2 V a vybíja sa pri napätí 3,0 V. LED diódy by mali fungovať na 5 V zdroji, ale fungujú aj s 3,7 V batériou.

Výpočet doby chodu batérie: Jedna dióda LED odoberá prúd približne 60 mA (miliampér). Predstavte si, že máte na prúžku 20 LED diód, ktoré celkovo odoberú 1 200 mA. Batéria s kapacitou 1 200 mAh (miliampérhodiny) môže dodávať 1 200 mAh po dobu jednej hodiny; takže ak má vaša batéria kapacitu 2 500 mAh, diódy LED sa rozsvietia najmenej na dve hodiny: 2 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 h

Ak ste sa však rozhodli pre LiPo, najskôr si prečítajte návod Sparkfun o LiPo starostlivosti o batériu.

Krok 7: Navrhnite a ušite sukňu

Dizajn je založený na klasickom vzore sukne s vysokým pásom. Vpredu aj vzadu sú dve šípky. Na zadnú stranu sukne som pridal zips a presunul dve (z pôvodných štyroch šípok) do stredného zadného dielu. Pretože pás LED môže trochu svrbieť, tiež by som odporučil prišiť podšívku k sukni. Skrátil som dĺžku sukne na 42 cm. Ak potrebujete pomoc, prečítajte si tento návod „ako ušiť sukňu“.

Nakoniec bude LED pásik, ako aj batéria, mikrofón a mikrokontrolér pripevnený k vnútornej strane sukne. Celkovo to môže byť pre mäkké materiály, ako je bavlna, trochu ťažké a hmotnosť by mohla tkaninu potiahnuť. Na sukňu som použil tenkú kožu a nemal som taký problém.

V prípade, že si nechcete ušiť vlastnú sukňu, pokračujte a použite takú, ktorú už máte. Uistite sa, že tkanina je dostatočne hrubá.

Krok 8: Navrhnite rozloženie LED

Teraz premýšľajte o tom, koľko diód LED chcete na sukni použiť a kam ich pripevniť. Kožená sukňa má celkom 20 diód LED. Na pravej strane sukne je umiestnených 5 stĺpcov s 3 až 6 diódami LED. Pretože LED diódy budú reagovať zvukovo, chcel som, aby vyzerali ako tyče ekvalizéra.

LED škvrny na vrchu sukne označte látkovou kriedou. Neskôr budú všetky LED diódy zapojené do radu. Začiatok LED diódy bude v strede prednej časti sukne.

Krok 9: Vyrežte otvory do sukne

V ďalšom kroku pokračujte a integrujte očká do hornej vrstvy sukne [nie do podšívky]. Na každom označenom mieste vystrihnite do látky malý otvor. Dávajte pozor: najskôr vyrežte malý otvor a skontrolujte, či sa očko zmestí dovnútra. Ak je otvor čo i len trochu príliš veľký, očko vypadne.

Prostredníctvom otvoru umiestnite hlbšie očko na hornú vrstvu sukne. Držte sa očka a opatrne otočte sukňu naruby.

Krok 10: Vložte očká

Teraz umiestnite kovovú (alebo niekedy gumovú) formu pod horné očko. Umiestnite podložku na zadnú stranu očka. Pečiatku držte na vrchu hlbšieho očka a kladivom opatrne dajte očko a podložku do trvalej polohy. Opakujte, kým nie sú všetky očká v sukni.

Krok 11: Spájkujte prvú LED na uzemňovací vodič

Teraz je čas spájkovať jednotlivé svetlá dohromady do reťazca LED. Uistite sa, že používate veľmi flexibilný drôt, pretože s ním bude jednoduchšie pracovať. Odstrihnite drôt dostatočne dlhý na pripojenie všetkých LED diód. Toto bude nepretržitý uzemňovací vodič.

Po prvých 10 cm pomocou malých nožníc odstráňte trochu plastu okolo uzemňovacieho vodiča. Prvú diódu LED umiestnite do pomocného spájkovacieho nástroja smerom nadol. Zaistite uzemňovací vodič vo vnútri opačnej svorky. Presuňte obidve svorky k sebe, kým sa prázdna časť drôtu nenachádza hneď vedľa uzemňovacieho kolíka diódy LED. Potom zatlačte horúcu spájkovačku na vrch drôtu a uzemňovacieho kolíka a zohrievajte asi dve sekundy. Vezmite spájkovací drôt a podržte ho hneď vedľa spájkovačky nad kolíkom a prázdnym drôtom. Potom počkajte, kým sa niektorý spájkovací drôt neroztopí a LED dióda nebude k drôtu zaistená. Pred spájkovačkou vyberte spájkovací drôt a počkajte, kým nebude spoj studený.

Poznámka: Kratšia strana drôtu (ďalších 10 cm) musí byť na rovnakej strane ako dátový vstupný kolík. V opačnom prípade bude pásik LED hore nohami a údaje nebudú môcť cestovať správnym smerom.

Krok 12: Trochu spájky

Pri druhej dióde LED zmerajte vzdialenosť medzi prvým a druhým očkom sukne. Pomocou malých nožníc odstráňte silikónový alebo PVC povlak okolo drôtu, na ktorý sa bude spájkovať druhá LED dióda. Zapájajte druhú LED diódu na uzemňovací vodič a opakujte, kým každé očko nemá vlastnú LED diódu.

Krok 13: Spájajte napájací drôt na pásik LED

Odrežte drôt tak dlho, ako je uzemňovací vodič. Tento vodič bude spájkovaný na napájací kolík (diagonálne naprieč od uzemňovacieho kolíka) diód LED. Znova odstráňte silikónový alebo PVC povlak okolo drôtu na rovnakých miestach a spájkujte drôt na napájací kolík.

Krok 14: Spájajte dátový vodič medzi LED diódami

Teraz zapojte jednotlivé kratšie vodiče medzi dátové kolíky diód LED. Dátový vodič je prerušený medzi každým svetlom, takže dátový signál bude prechádzať čipom LED predtým, ako prejde na ďalšiu LED. Budete potrebovať dátový vodič na prvej dióde LED pásika (dátový vstupný kolík), ale žiadny kábel na dátovom výstupe vašej poslednej diódy LED.

Tip: Pomáha roztaviť spájkovací drôt na konce drôtu pred spájkovaním vodičov na kolíky.

Krok 15: Stiahnite si Arduino IDE, nainštalujte si knižnicu Neopixel a nahrajte kód

V prípade, že ste s mikrokontrolérom Arduino predtým nepracovali, budete si musieť stiahnuť Arduino IDE (integrované vývojové prostredie). Toto je softvér na písanie programov a ich nahrávanie do mikrokontroléra Arduino. Knižnica je dodávaná s niekoľkými základnými ukážkovými programami. Softvér si môžete stiahnuť z webovej stránky Arduino. Pri práci s Florou postupujte podľa pokynov na webovej stránke Adafruit a upravte svoje IDE Arduino.

Pretože v knižnici Arduino neexistuje žiadny program pre RGB LED diódy, budete si musieť stiahnuť ďalšiu knižnicu, s ktorou budete pracovať. Knižnica Adafruit NeoPixel je ľahko zrozumiteľná a dá sa s ňou pracovať. Stiahnite si knižnicu tu. Otvorte Arduino IDE a nainštalujte knižnicu v časti Spravovať knižnice. Otvorí sa okno a budete musieť vybrať súbor zip Adafruit.

Teraz otvorte nový náčrt v časti Súbor> Nový. Prejdite na stránku LED Ampli-Tie a skopírujte a prilepte kód do svojej skice. V kóde zmeňte počet LED na skutočný počet LED, ktoré používate vo svojom projekte. Musíte tiež definovať pin, ku ktorému bude pásik LED pripojený na mikrokontroléri, a kolík pre mikrofón. Teraz vyberte svoj mikrokontrolér cez Nástroje> Doska. Po pripojení mikrokontroléra káblom USB k prenosnému počítaču kliknite na šípku v ľavom hornom rohu náčrtu. Program sa nahrá do vášho mikrokontroléra. Ak sa vo vašom náčrte objaví oranžová chyba, skopírujte text a vyhľadajte riešenie pomocou vyhľadávania Google.

Poznámka: Analógový (A) pin nemusí mať rovnaké číslo ako digitálny (D) pin. Čísla digitálnych pinov sú napísané na tabuli. Analógové čísla pinov nájdete na diagrame Flora Pinout. Pin definovaný vo vašom kóde pre váš mikrofón musí byť analógový - LED pásik je digitálny.

Krok 16: Otestujte si pás LED

Najprv pripravte svoj mikrokontrolér. Budete musieť odstrihnúť tri samice prepojovacích káblov a spájkovať ich s mikrokontrolérom. Dátové vodiče spájkujte na kolíky, ktoré ste definovali vo svojom kóde (použil som D10 a D12, ale mali by ste používať D6 a D9 - tieto kolíky sú už definované v kóde Ampli -Tie). Dva uzemňovacie a napájacie vodiče je možné spájkovať na jeden kolík. Spoje zaistite horúcim lepidlom.

Potom odstrihnite tri mužské prepojovacie vodiče a pripájajte ich na začiatok pásika LED. Zaistite spoj nejakým zmršťovaním za tepla. Pomôže vám pripojiť a odpojiť svetlá od dosky. Je to tiež bezpečnejšie, pretože zástrčka sa odpojí skôr, ako sa z dosky alebo diódy LED odtrhne drôt. To sa môže ľahko stať, keď nosíte elektroniku.

Teraz môžete svoj LED pásik prepojiť s doskou a otestovať ho. Najprv som nahral podivný NeoPixel (program na rozsvietenie diód LED bez mikrofónu), aby som zistil, či všetky svetlá fungujú. Dosku musíte tiež pripojiť k napájaniu LiPo alebo k počítaču. Ako vidíte na obrázku, najskôr som použil krokodílie patentky.

Krok 17: Pripravte si mikrofón

Na každý kolík spájkujte drôt. Použite ďalšie tri ženské prepojovacie vodiče a spájkujte ich na konce vodičov. Potom nahrajte kód LED Ampli-Tie do svojho mikrokontroléra. Nezabudnite v kóde zmeniť počet LED diód, ako aj analógový a digitálny pin. Pripojte svoje svetlá a mikrofón k doske a vyskúšajte si to.

Krok 18: Integrujte LED diódy do sukne

Keď všetky LED diódy fungujú, môžete pokračovať a integrovať LED diódy do svojej sukne. Otočte sukňu naruby a okolo prvého očka naneste horúce lepidlo. Vložte prvú diódu LED (strana, ktorá sa rozsvieti smerom nadol) do prvého očka na vrchu lepidla. Potom naneste horúce lepidlo na LED diódu, nechajte chvíľu vychladnúť a zatlačte prstom nadol, kým nevychladne. Ak nie sú spájkovacie spoje dostatočne zaistené, naneste na vrch ešte trochu lepidla. Opakujte, kým nie sú všetky LED diódy prilepené do očka.

Krok 19: Vyplňte očká

Potom, čo sú všetky LED diódy prilepené do očiek, otočte sukňu opäť na pravú stranu a naplňte očká horúcim lepidlom. Horúcu lepiacu pištoľ opatrne držte kúsok nad očkom a nechajte do očka odkvapkať trochu lepidla. Ak chcete dosiahnuť rovnomerný a hladký povrch, pomaly posúvajte teplovzdušnú pištoľ v kruhoch, kým zapĺňate očko.

Krok 20: Integrujte elektroniku do sukne

V poslednom kroku odstrihnite tri kusy suchého zipsu s lepiacou podložkou: jeden pre mikrofón, jeden pre mikrokontrolér a jeden pre batériu. Prilepte hrubý kus suchého zipsu na elektroniku a zodpovedajúcu mäkšiu stranu vnútri sukne na kožu. Pomáha pri nosení sukne a pri výbere dobrého miesta pre elektroniku pred prilepením suchého zipsu na kožu.

Krok 21: Noste sukňu

Všetko nachystané. Teraz môžete do mikrokontroléra zapojiť batériu, mikrofón a svetlá a rozsvietiť sa.

Ak sa chcete dozvedieť viac o LED diódach RGB a programovaní vlastných vzorov, pozrite sa do knižnice FastLED. Na mapovanie vašich LED diód a pridanie prepínacích tlačidiel do vášho projektu odporúčam pracovať s knižnicou RGBShades od macetech.

V prípade, že máte akékoľvek otázky alebo vám nie je niečo jasné, pokojne sa pýtajte. Užite si svetlá!

Veľká cena v technickej súťaži Wearable Tech