Optička suknja meduza: 16 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Budući da je učinak optičkih vlakana toliko fascinantan, razmišljao sam o izradi odjeće s optičkim vlaknima i RGB LED diodama. Trebalo mi je neko vrijeme dok nisam osmislila dizajn i shvatila kako pričvrstiti vlakna na LED traku. Na kraju sam napravio ovu suknju od meduza: niti optičkih vlakana zalijepljene su u vinilne cijevi koje su zalijepljene na LED traku i remen. Straga se nalazi mala vrećica za bateriju i mikrokontroler koji LED napaja energijom i podacima. Budući da su LED diode na traci adresabilne, pojas može svijetliti u različitim unaprijed programiranim bojama i uzorcima.

Ovaj je projekt izvrstan način za početak rada s RGB LED diodama i učenje o programiranju s Arduino IDE -om. Bez brige, za izradu ove suknje nisu vam potrebne izvrsne vještine lemljenja niti programiranja.

Korak 1: Opskrba

Materijali

· Optika od 200 x 2 m dugačkih vlakana - promjera 0,05 cm [eBay]

· Adresibilne 5V RGB LED diode (60/m) sa silikonskim kućištem [Adafruit, eBay]

· Arduino mikrokontroler [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Litij (ionska) polimerna baterija ili USB banka za napajanje [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Prozirna vinilna cijev - promjera 0,6 cm [željezarija]

· Prozirno 5 -minutno epoksidno ili E6000 ljepilo za plastiku [željezarija]

· Čista jaka patkina traka (po mogućnosti bi-filamentna) [trgovina hardverom]

· Termoskupljanje - promjer 1 cm [željezarija]

· 1,5 m 22 AWG nasukanog bakrenog kabela/žice [željezarija]

· Tanki remen

· Čičak na čičak s jakom ljepljivom podlogom od 10 cm [trgovina tkaninama]

· Tkanina za baterijsku vrećicu

Alati

· Pištolj za vruće ljepilo

· Lemilica

· Lemljenje

· Nož

· Škare

· Upaljač

· Toplinski pištolj

· Igla i konac

· Mjerna traka

Korak 2: RGB LED traka

RGB LED diode mogu svijetliti u različitim bojama i uzorcima jer se mogu adresirati. Svaka RGB LED dioda ima crvenu, zelenu i plavu LED diodu, kao i maleni upravljački čip. Zbog čipa, RGB LED je pametniji od obične LED diode. Svaki LED čip poznaje svoj položaj na traci, a može i pojedinačno kontrolirati svjetlinu crvene, zelene i plave boje. Stoga se može programirati gotovo svaki zamislivi uzorak i boja.

Između svake pojedinačne LED diode možete pronaći tri linije: +5V, DO/DI i GND. Linija od 5 V (koja označava "5 volti") daje LED napajanje; DI/DO (što znači "Unos podataka" i "Izlaz podataka") govori LED diodi kako i kada svijetliti; GND označava tlo. Na vrhu ove tri linije nalazi se simbol male škare - ovo je jedino mjesto na kojem biste trebali rezati LED traku.

Također biste trebali pronaći strelice na traci. Strelice pokazuju smjer kretanja podataka. Važno je naznačiti početak i završetak trake: rezni rub sa strelicom usmjerenom od vas je početak. Ova strana mora biti spojena na izvor napajanja i mikrokontroler. Prije nego što koristite LED traku u projektu, provjerite rade li sve LED diode. U 14. koraku ćemo proći kako učitati program i testirati LED traku.

LED trake dolaze s različitim gustoćama LED dioda (30 LED/m, 60 LED/m ili 90 LED/m). Za ovaj projekt preporučio bih korištenje 60 LED/m ili čak više LED/metar za suknju punijeg izgleda.

Korak 3: Mikrokontroler

Postoji mnogo različitih mikrokontrolera za odabir. Na slici možete vidjeti 4 različita mikrokontrolera koje obično koristim za nošenje: Crveni Wattuino Nanite85iz Watterotta najmanja je ploča s mikroprocesorom Atmel ATtiny85. Izvrstan je za većinu nosivih projekata. Iako nema velike rupe za šivanje, lako se pričvršćuje na odjeću jer je tako mala. Na ploči je USB-Bootloader za povezivanje s računalom i priključivanje izvora napajanja poput banke napajanja. Ploča ima 6 pinova: 4 podatkovna pina, 1 GND i 1 napajanje.

Mala crna ploča je Gemma iz Adafruta koja također ima mikroprocesor Atmel ATtiny85. Rupe su malo veće i za šivanje možete koristiti provodne niti. Gemma ima USB priključak i JST vezu za litij-polimerne baterije. Ploča je izvrsna za male projekte jer ima 6 pinova: 3 pina za prijenos podataka, 1 GND i 2 napajanja (3 V i Vout).

Veći crni mikrokontroler je Florafrom Adafruit. Flora ima snažniji mikroprocesor (Atmel Mega 32u4) i može se koristiti za složene projekte (povezivanje više senzora, mikrofona itd.). Ploča ima USB priključak i JST konektor za litij-polimerne baterije. Osim 14 pinova (8 podataka, 3 GND i 3 napajanja) na ploči je i prekidač za uključivanje/isključivanje.

Ljubičasti mikrokontroler je LilypadArduino Simple iz Sparkfuna s mikroprocesorom Atmel Mega328. Ploča ima JST konektor, prekidač za uključivanje/isključivanje, kao i programabilni prekidač. Budući da USB priključak nije na ploči (proboj FTDI-ja), kompliciranje je korištenje banke napajanja za napajanje. Ima 11 pinova: 9 podatkovnih pinova, 1 GND i 1 napajanje. Lilypad se može prati i dobar je za šivaće projekte zbog velikih rupa.

Za ovaj projekt koristila sam Floru. Mogao sam koristiti manji mikrokontroler, ali to je bio jedini koji sam tada imao pri ruci.

Korak 4: Napajanje

Litij -polimerne baterije snažne su i lako se pune. Ovisno o kapacitetu (mA), baterije dolaze u različitim veličinama. Litij-polimerne baterije obično dolaze s 2-pinskim JST priključkom, koji se može priključiti u mikrokontroler. Baterija od 3,7 V ima oko 4,2 V kad je potpuno napunjena i prazni pri 3,0 V.

LED traka bi trebala raditi na napajanju od 5 V, ali radi i s baterijom od 3,7 V. Ipak, nikada nemojte ići iznad 5 V.

Koji kapacitet odgovara vašem projektu? Jedna LED dioda troši oko 60 mA (miliampera) struje. Zamislite da imate 20 LED dioda na svojoj traci, najvjerojatnije će izvući ukupno 1, 200 mA. Baterija od 1200 mAh (miliamper sati) može napajati 1200 mA sat vremena, pa ako baterija ima kapacitet od 2, 500 mAh, trajat će dva sata ili više:

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

Budući da LED diode neće stalno svijetliti, baterija će najvjerojatnije trajati dulje. Na Adafruit -u možete pronaći izvrstan vodič o procjeni vremena rada vaše baterije. Kada se ne koriste pravilno, litij -polimerne baterije mogu biti jako opasne. Ako niste previše upoznati s elektronikom, preporučio bih korištenje USB banke napajanja. Dolazi s USB kabelom za napajanje/punjenje male elektronike poput vašeg pametnog telefona ili u ovom slučaju mikrokontrolera. Sigurnije je nositi USB bateriju na tijelu jer je litij -polimerska baterija zaštićena u aluminijskom kućištu i manja je vjerojatnost da će se oštetiti što bi moglo uzrokovati njezino curenje ili eksploziju. Ne želite da se to dogodi. U ovom sam vodiču izravno koristio litij -polimernu bateriju (ne u aluminijskom kućištu). Od tada sam prešao na korištenje energetskih banaka.

Korak 5: Rezanje LED trake i remena

Za početak morate shvatiti duljinu pojasa i koliko će vam LED i svjetlovodnih niti trebati. Izmjerite veličinu vašeg struka (pomoć pri mjerenju) i izrežite LED traku sve dok mjerite. Izrežite traku na najbližoj liniji rezanja označenoj malim škarama (vidi sliku). U najboljem slučaju LED traka je nešto kraća od duljine vašeg mjerenja kuka. Sada izbrojite LED diode na traci - ovo je broj pojedinačnih niti optičkih vlakana koje ćete pripremiti. Ovo je i broj LED dioda koje morate prijaviti u NeoPixel kodu prije postavljanja programa na svoj mikrokontroler.

Moja traka ima 60 LED dioda po metru. Nakon rezanja komada dugog 70 cm, na traci su ostale 42 LED diode.

Kasnije ću LED traku zalijepiti na tanki remen radi veće podrške. Pojas bi trebao biti širok kao LED traka i oko 10 cm duži. Budući da ćete za zatvaranje pojasa koristiti čičak, svakako odrežite kopču pojasa.

Korak 6: Lemljenje žica na LED traku

U sljedećem koraku trebate lemiti tri žice na LED traku i zapečatiti je vrućim ljepilom i termoskupljajući. Prvo gurnite mali komad termoskupljanja (duljine oko 1,5 cm) na silikonsko kućište. Zatim prerežite tri žice i lemite žicu na svaki od vodljivih +5V, DIN i GND pinova na početku trake (vodič za lemljenje LED traka). Ako koristite žicu iste boje za sve tri linije, stavite traku oko svake žice i označite ih kako ih ne biste pomiješali. Provjerite jesu li žice dovoljno duge - oko 30 cm - da ih kasnije lemite na mikrokontroler. Učinite ih duljima nego što mislite da biste trebali ako niste sigurni.

Sada gurnite malu količinu vrućeg ljepila u silikonsko kućište, ali ne toliko da prvu LED diodu prekrijete ljepilom. Dok je ljepilo još mekano, termoskupljač povucite do pola preko silikonskog kućišta, a pola na žice. Pritisnite malo ljepila iz trake u termoskupljajuću cijev i upotrijebite toplinski pištolj, upaljač ili lemilicu za zagrijavanje termoskupljanja dok se ne stegne oko trake i žica. Sada drugi kraj LED trake zalijepite vrućim ljepilom.

Korak 7: Pripremite snopove optičkih vlakana

Kupio sam pramen dugačak 2 m od 200 optičkih vlakana promjera 0,05 cm. Na tržištu postoje tanja optička vlakna, ali što su deblja vlakna, krajevi će svjetlije zasjati i manja je vjerojatnost da će se slomiti.

Budući da sam htjela da suknja bude dugačka oko 50 cm, tri sam puta odrezala vlakno optičke niti i dobila 50 vlakana na 50 cm.

Sada na svaku LED diodu treba zalijepiti mali snop optičkih vlakana. Koristio sam prozirnu vinil cijev promjera 0,6 cm, koju sam izrezao na 42 komada (broj mojih LED dioda) svaki dugačak 3 cm. Stavio sam oko 17 vlakana u svaki komad vinila i gurnuo ih kroz cijev i malo iza kraja, oko 3 do 4 cm. Ovisno o debljini vlakana ili vinilne cijevi, u svakoj cijevi možete imati različitu količinu vlakana. Koristite onoliko koliko može stati.

Na kraju što ste progurali, razmažite malo prozirnog ljepila (koristio sam E6000) među vlaknima. Pazite da ljepilo uđe između vlakana i povucite vrh niti natrag u cijev. Prvotno sam odabrao petominutni epoksid, ali to nije bio najbolji izbor. Ljepilo je postalo jako tvrdo i vlakna su se ponekad lomila. Prozirno ljepilo E6000 djeluje jednako dobro i fleksibilnije je.

Korak 8: Učinite svjetlovodnu optiku svjetlijom

Kad se ljepilo osuši, oštrim nožem odrežite oko 0,5 cm od vrha cijevi. Pazite da sva vlakna budu u ravnini s odrezanim krajem i da se ne povuku unutra. Što je rez čistiji, svjetlost će se bolje prenijeti na vlakna.

Kako bi vrhovi zablistali još jače, također možete otopiti odrezani kraj. Držite kraj vinilne cijevi blizu čistog plamena (plinska pećnica ili upaljač, ali ne svijeća) dok se vlakna malo ne otope. Budite ipak oprezni i nemojte ga držati previše blizu plamena - ne želite spaliti cijev. Sada bi vrhovi vlakana trebali zasjati dvostruko jače.

Korak 9: Odvojite vlakna

Sada su pojedini pramenovi gotovo gotovi. Za suknju punijeg izgleda moramo odvojiti vlakna. Na kraju cijevi iz koje izlaze vlakna ravnomjerno ih rasporedite i pažljivo stavite malo vrućeg ljepila na vrh. Nemojte koristiti previše ljepila niti stavljati pištolj za ljepilo preblizu jer će se vlakna rastopiti i saviti. Držite ga na mjestu dok se ljepilo ne osuši.

Korak 10: Izgradite držač vinilne cijevi

LED traka ima uklonjivo, vodootporno silikonsko kućište. Isprobala sam mnogo različitih ljepila, ali ništa se nije trajno zalijepilo za silikon. Međutim, htio sam zadržati silikonsko kućište radi zaštite.

Za pričvršćivanje snopa vlakana na vrh svake LED diode potrebno je izgraditi mali držač izrađen od vrućeg ljepila. Postavite optički vlakno na LED diodu i stavite malo vrućeg ljepila oko i s desne i lijeve strane cijevi - pričekajte da se osuši. Ponovite za sve ostale niti vlakana, pojedinačno. Zatim pažljivo otopite ljepilo sa strane i zalijepite 4 do 5 cijevi zajedno - obratite veliku pažnju na udaljenost između vinilnih cijevi. Na kraju, svaki snop optičkih vlakana trebao bi biti točno na vrhu LED -a.

Korak 11: Cijevne trake na traci i pojasu

U sljedećem koraku prerežite patkinu traku na tanke trake dugačke 5 cm i zalijepite držače cijevi oko LED trake i pojasa. Počnite s krajem trake koja ima 3 žice i ostavite 10 cm remena nepokrivenim. Svaka žica mora biti postavljena točno na LED diodu. Nakon pričvršćivanja dijela držača cijevi, sljedeći odjeljak pričvrstite istim postupkom kao i zadnji korak u kojem smo sami izradili držače. Zatim priložite sljedeći odjeljak. Nemojte još lijepiti posljednje tri cijevi posljednjeg držača na traku i remen.

Na kraju s 3 žice, izrežite malu rupu u pojasu i povucite tri žice kroz rupu. Savijte žice prema sredini trake i pričvrstite ih nekoliko s nekoliko petlji trake. Na kraju ćemo žice odvesti dalje do mjesta gdje će biti džep za baterije.

Korak 12: Napravite džep za bateriju

Za bateriju i mikrokontroler sašio sam mali džep. Ako ne možete šivati, samo izrežite dva kvadratna komada tkanine i zalijepite ih zajedno. Da bih ga pričvrstio za pojas, izrezao sam kvadrat s ručkom od plastične mrežaste tkanine (vidi sliku) - obična tkanina trebala bi djelovati jednako dobro. Kvadrat bi trebao biti otprilike iste veličine kao i džep za bateriju.

Sada odaberite mjesto gdje želite nositi džep za bateriju. Moj je straga malo desno. Sada uklonite jednu petlju vrpce između dvije vinilne cijevi u koju želite postaviti džep i gurnite ručku između LED trake i pojasa. Povucite ručku prema dolje i sašite je ili zalijepite na kvadrat. Zalijepite čičak na džep i držač baterije. Također, ne zaboravite ponovno zalijepiti LED traku natrag na remen.

Odabrala sam čičak jer sam htjela moći zamijeniti baterijsku vrećicu ovisno o odjeći koju nosim. Postoji mnogo drugih načina kako napraviti trajnu baterijsku vrećicu koja je još sigurnija i sigurnija.

Korak 13: Izradite pričvršćivač pojasa

Izrežite komad čičak duljine 10 cm i zalijepite grubi komad na vrh pojasa gdje smo ostavili 10 cm nepokriveno. Odložite nejasni komad za kasnije.

Budući da je pojas malo težak, bojao sam se da će se čičak otvoriti dok ga nosim. Za dodatnu potporu, izrezao sam tri male trake na čičak. Na kraju pojasa na kojem ste ostavili 3 cijevi nezalijepljene, zalijepite male čičak trake između pojasa i LED trake, poravnate ispod cijevi. Mutni komad trebao bi se zalijepiti za LED traku, dok bi se hrapava strana trebala zalijepiti za pojas. Mutni komad trebao bi stršati s jedne strane, a grubi komad trebao bi stršati s druge. Stoga će svaki komad moći biti samo na pola puta između pojasa i LED trake, prije nego što dodirne drugi dio. Ljepljive strane koje strše pored LED pojasa i pojasa mogu se prekriti tkaninom tako da više nisu ljepljive.

S nekim trakama pričvrstite posljednje držače vinilnih cijevi na remen.

Sada uzmite nejasni komad od 10 cm koji ste ostavili sa strane. Zalijepite ga ispod pojasa na istu stranu na koju samo stavite male čičak trake.

Sada možete isprobati suknju i zatvoriti pojas.

Korak 14: Prenesite LED program

Sada morate prenijeti LED program na svoj mikrokontroler.

Budući da postoji toliko dobro napisanih i detaljnih vodiča, samo ću podijeliti veze s vama: Ako vam je potrebna dodatna pomoć za početak rada s Arduinom, učenje o Arduino okruženju, povezivanje mikrokontrolera s računalom i postavljanje programa na Arduino korisne informacije možete pronaći na web stranici Arduino ili u vodiču Adafruit Flora.

Sjajan LED program za početak je Strandtest iz Adafruit -a. Samo slijedite vodič, preuzmite NeoPixel zip datoteku i dodajte je u svoju Arduino knjižnicu. Ako želite saznati više o RGB LED diodama i napisati vlastiti kod, provjerite knjižnicu FastLED. To je još jedna Arduino knjižnica za programiranje adresabilnih LED traka i piksela. Pogledajte zajednicu Fast LED da biste vidjeli neke sjajne primjere.

Korak 15: Spojite traku na mikrokontroler

Lemite žicu +5 V od pojasa do VBAT pina na mikrokontroleru, GND do GND i podatkovnu žicu na pin koji ste definirali u LED kodu koji ste prenijeli na mikrokontroler. Odabrao sam pin 6. Kako bih bio siguran da se žice neće otkinuti, zalijepio sam Floru na komad plastike i zaštitio iglice vrućim ljepilom. Također možete vidjeti mali prekidač u lijevom kutu - dodao sam ga za promjenu između različitih LED uzoraka. Sada spojite izvor napajanja na mikrokontroler i LED pojas bi trebao zasvijetliti.

Korak 16: … Skoro gotovo

Skoro gotovo! Sada možete obrezati vlakna na različite duljine. U slučaju da želite drugačije efekte, možete upotrijebiti brusni papir po duljini vlakana ili lagano saviti vlakna. Krajeve sam još malo brusio brusnim papirom radi difuznijeg sjaja prema krajevima.

Hvala vam što ste pročitali moje upute i zabavite se u izgradnji i nošenju suknje. U slučaju da imate pitanja ili vam nešto nije jasno, ne ustručavajte se pitati.