LED -krage: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Har du noen gang tenkt på at "piggkrager er så enkle og kjedelige"? Ja meg også. Derfor bestemte jeg meg for å piffe opp ting litt ved å lage en opplyst animert krage, perfekt for bruk på Burning Man, eller i bryllup eller på tirsdager.

Denne kan eventuelt kobles til en bevegelsessensor for å få brukerens bevegelser til å påvirke lysene. Fordi, hvorfor ikke?

Deleliste

Kretskort på OSHPARK (Gerber -filer i senere trinn)

• 1 x kretskort med LED -choker -driver
• 23 x kretskort med LED -choker -seksjon

Digi-Key

• 1 x ATtiny85 mikrokontroller (ATTINY85-20SU-ND)
• 1 x JST 2-pinners hannhodet (455-1704-ND)
• 2 x 1x5 0,100 "kvinnelig topptekst (S6103-ND)
• 24 x 1206 0,1µF kondensator (1276-1165-1-ND)
• 4 x 1206 1kΩ motstand (RHM1.00KCJCT-ND)
• 1 x 1206 470Ω motstand (P470FCT-ND)
• 1 x 1206 blå LED (732-4989-1-ND)

Adafruit

• 69 x WS2812B 5050 RGB LED
• 1 x litiumion 3,7V oppladbart batteri (5-timers lading eller 12-timers lading)
• 1 x litium-ion batterilader
• 1 x JST-PH batteriforlengelseskabel

Amazon

• 1 x skinngitarrem
• 1 rull med 7/32 "bredt klebende tape
• 1 rør Loctite trådlås blå 242
• 1 pakke skinnsnips
• 1 x Arduino UNO -brett

ebay

• 95 x krage pigger (7 mm diameter med 8 mm M3 skruer, fra denne selgeren)
• (valgfritt) 1 x "CJMCU" ADXL345 akselerometerbrett (fra denne selgeren)

Annen

• Selvklebende vinyl (minimum 12,67 "x 2")

Verktøyliste

• Flatskrutrekker
• Punch i skinn
• Snap snap -innstillingsverktøy (inkludert i snap snap -sett i skinneliste)
• Saks eller klipper som kan klippe tynt skinn (eller laserskjærer)
• Loddejern med fin spiss
• Lodding
• Arduino Uno og tilkoblingskabel (for programmering av choker -driverkortet)
• Spisset pinsett
• X-acto kniv
• Maskeringstape
• Vokst papir
• Tannpirker

Trinn 1: Montering av kontrollerkretsen

Jeg opprettet de to typene kretskort i de nå pensjonerte Autodesk-kretsene. Den første er choker driver board. Du trenger en av disse for å drive alle de andre brettene. Den har en ATtiny85 (Arduino-kompatibel) mikrokontroller på den som styrer lysdiodene på chokeren og leser bevegelse fra (valgfritt) akselerometerkort.

For å gjøre alt lite, valgte jeg å bruke overflatemonterte deler til dette prosjektet. Disse kan være vanskelige å lodde, så hvis du ikke har erfaring, vil jeg anbefale å søke etter en Instructable on SMT lodding, eller sjekke YouTube for videoer om emnet.

Lodd motstandene (R1, R2, R3, R4, R5) og kondensatoren (C1) først til brettet. Orienteringen spiller ingen rolle, og dette gir øvelse i lodding av overflatemonterte komponenter. Sørg for å bruke 1kΩ motstander for R1, R2, R3 og R4. Bruk en 470Ω motstand for R5. Bruk en.1µF kondensator for C1.

Loddetips

Jeg kommer ikke til å gå så mye i detalj om hvordan du gjør dette, men her er noen tips. Min teknikk er å tilsette en liten mengde loddetinn til en av putene, fjerne loddejernet og la loddet avkjøles. Plasser delen forsiktig på riktig sted med pinsett med en side som hviler på loddetinnet du nettopp la til. Legg et lite trykk på toppen av delen med spissen på pinsetten og varm opp loddetinnet igjen med jernet. Komponenten vil falle ned i det flytende loddet. Fjern strykejernet og vent et par sekunder til loddetinn er avkjølt. Komponenten skal nå holdes solid på riktig sted. Hvis det ikke er det, varm opp loddetinn igjen, plasser komponenten forsiktig på riktig sted og fjern jernet slik at loddetinn kan størkne. På dette tidspunktet er det relativt enkelt å lodde den andre siden av komponenten siden den allerede er på plass.

Gå deretter videre til LED (D1) og 8-pinners ATtiny85 (U1). Retningen er viktig for begge disse, så vær forsiktig. (Merk: Det eneste formålet med LED -en er som en indikator for å gi oss beskjed om at programmet på ATtiny85 kjører skikkelig. Hvis du foretrekker å ikke ha denne indikatoren, kan du hoppe over å installere D1 og R5.) Katoden (grønn side på LED -en som jeg brukte) skal være nærmeste R5. Sørg for å plassere pinne 1 på ATTiny85 (U1) mot strømkontakten (U2). Denne pinnen er markert med en prikk på brettet.

Til slutt lodder du gjennom hullhullskomponentene, inkludert de to 2-pinners JST-batterikontakten og de to 1x5 hunnhodene til akselerometeret (som fungerer som programmeringsoverskrifter)

Monteringshullene

De tre store, kobberbelagte monteringshullene brukes til å koble jord (topphull), LED-seriell data ut (mellomhull) og 3,7V strøm (bunnhull).

Trinn 2: Programmering av kretskortet for kontrolleren

Jeg brukte et Arduino UNO -kort til å fungere som en programmeringsenhet for kontrolleren ved å følge denne instruksjonsboken. I den viser den følgende kartlegging fra Arduino -pinner til ATtiny -pinner for programmering:

• Arduino +5V → ATtiny Pin 8
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4
• Arduino Pin 10 → ATtiny Pin 1
• Arduino Pin 11 → ATtiny Pin 5
• Arduino Pin 12 → ATtiny Pin 6
• Arduino Pin 13 → ATtiny Pin 7

Tilkoblingspunktene er angitt på bildet ovenfor. Vær oppmerksom på at et av tilkoblingspunktene er det store sirkulære monteringshullet mellom de to settene med 0,100 overskrifter. Jeg holdt ganske enkelt den bare enden av programmeringskabelen (Arduino pin 12) i kontakt med dette hullet mens jeg programmerte. Riktignok er dette en uelegent metode, men det fungerer.

(Da jeg opprinnelig designet dette brettet, kunne jeg ikke finne ut hvordan jeg skulle kjøre dette signalet til 0.100 -hodene uten å forstyrre funksjonen til akselerometerkortet. Dette er datasignalet for WS2812B -lysdiodene. Etter å ha revurdert dette problemet på nytt, Jeg innså at dette signalet kunne kobles til overskriften som tilsvarer den inverterte chip -valgpinnen på akselerometeret uten å forårsake et problem, ettersom LED -data aldri skrives samtidig som akselerometeret leses. Jeg designet en andre revisjon av kontrolleren bord som fikser dette og et par andre ting som jeg skulle ønske jeg hadde gjort annerledes den første gangen. Jeg har tenkt å legge ut forskjellene i designet for å imøtekomme disse endringene når jeg skal bygge den andre versjonen.)

Batteriet skal ikke kobles til når du programmerer kortet. Faktisk trenger du det ikke for dette trinnet i det hele tatt.

Programkildekoden for chokeren finner du her. Den bruker en modifisert versjon av Adafruit_NeoPixel -biblioteket som gir mulighet for dynamisk lysstyrkeskalering av lysdiodene for å begrense det totale strømforbruket fra dem. Jeg gjorde denne endringen av to grunner:

1. En rekke 69 WS2812B lysdioder vil kreve opptil 3 ampere strøm hvis den drives med full lysstyrke. Dette overgår batteriets evne, og er altfor lyst for praktisk bruk som bærbar choker, hvis du vil at noen skal kunne stå og se på deg i mer enn et sekund eller to.
2. Jeg ønsket å sikre at kragen fortsatte å fungere på en enkelt batteriladning i minst 12 timer.

Etter vellykket programmering av tavlen, skal den blå LED -en begynne å blinke av og på.

Trinn 3: LED -kortene

Det andre kretskortet er LED -choker -delen.

Jeg brukte 23 av disse til å bygge denne chokeren. Hvert av disse kortene har tre WS2812B (Neopixel) lysdioder.

Igjen, dette er overflatemonterte deler, så forsiktighet må utvises ved lodding. For hvert brett, lodd først 0.1µF kondensatoren på samme måte som på kontrollerkortet. Sørg for å plassere kondensatoren slik at verken den eller loddetinnet som forbinder den vil forstyrre plasseringen av toppspissen. Med andre ord, unngå det øverste sirkulære monteringshullet så mye som mulig.

Lodd de tre lysdiodene WS2812B som begynner med den nærmeste kondensatoren (øverst) og jobber ned. Etter at hver LED var loddet, testet jeg den ved å koble den til det drevne kontrollkortet. Dette viste seg nyttig for å finne dårlige loddetilkoblinger og deler. Dette gjøres ved å levere jord til det øverste monteringshullet (ved kondensatoren), datasignal fra det drevne kontrollkortet til det monterte hullet i midten og strøm (3,3V - 5V) til det nederste hullet. Lysdiodene er programmert i rekkefølge, og begynner med den øverst. Ved å lodde lysdiodene en om gangen, er det lett å finne dårlige forbindelser. Hvis du lodder dem alle på en gang og deretter tester brettet, kan det være vanskelig å finne årsaken til ikke-lysende lysdioder.

Fungerte den? Flott! Gjør det 22 ganger til.

Trinn 4: Forming av skinnet

Til dette prosjektet ønsket jeg 2 (51 mm) bredt skinn. Jeg brukte en rimelig gitarrem som kileskinn. Den er bred nok og lang nok til jobben. Bruk skinnets skinnende side på utsiden av kragen. klebende vinyl vil feste bedre, og det ser veldig bra ut.

For å forme skinnet, er det minst to valg:

1. Gjør det for hånd
2. Bruk en laserskjærer

For hånd:

Merk skinnet med linjal og penn. Den skal være 2 "bred. Lengden vil avhenge av nakkestørrelse. For den jeg bygde her brukte jeg 15 2/3". Denne lengden var behagelig rundt halsen med nok overlapping til å støtte snapsene. Klipp ut skinnet med en solid saks eller tinnklipper. Rundt hjørnene.

Mål posisjonene til LED -kretskortene forsiktig over kragen. Hvis du vil tilpasse den horisontale avstanden mellom lysdiodene og den vertikale avstanden på kretskortene, trenger du 0,53 "mellomrom mellom midten. Du kan bruke et av LED-kretskortene som en mal for å markere hullposisjonene og kutte hull med skinnhull. Sørg for å bruke hull i riktig størrelse til M3-piggskruene. Det vil være 24 hullsøyler. Høyre kolonne trenger bare å ha tre hull, siden det er her kontrollkortet går, som har bare tre hull. Du kan hoppe over det midtre bunnhullet for dette. Avstanden fra venstre og høyre kant av kragen til nærmeste hullsøyle er 1,7"

Av laser:

Hvis du har tilgang til en laserskjærer, som en Epilog, er dette den langt enklere veien å gå. Bruk den vedlagte choker.dxf -filen for å gjøre kuttene på en laserskjærer.. DXF -filen har skinnskjærebanen øverst, vinylskjæringsbanen (brukes senere) i midten og en illustrasjon av hvor kretskortene festes nederst. Forutsatt at du vil lage en nøyaktig samme størrelse (15 2/3 lang) som jeg gjorde, kan du bruke skinnskjæringsbanen øverst til å kutte omrisset og kretskortets monteringshull. Hvis du trenger en annen kragen lengde, må du endre filen på riktig måte.

Trinn 5: Forming av vinyl

Hensikten med vinylen er å tjene som et slags fleksibelt hovedkort for å koble alle de enkelte kretskortene sammen. Kobberbånd er festet til baksiden (klissete) av vinylen for å gi strøm-, jord- og datakoblingsignaler.

På samme måte som for å forme skinnet, er det minst to valg for å forme vinylen:

1. Gjør det for hånd
2. Bruk en vinylskærer

For hånd:

Vinylen er 2 "bred og 12 2/3" lang. Mål og merk dette rektangelet forsiktig og klipp ut med saks. Ikke fjern vinylen av underlaget ennå. Juster ett av LED -kretskortene mot høyre og venstre kant og bruk dem til å markere de avrundede hjørnene. Rund de fire hjørnene av vinylen med saks. Legg vinylen (fremdeles festet til bakpapiret) over læret og sentrer den over hullene. Tape på plass med maskeringstape eller et annet lett avtakbart tape. snu læret, og bruk en penn til å markere hvert av hullplasseringene på papirsiden av vinylen. Fjern tapen fra vinylen og bruk skinnhullet ved hvert av hullmerkene for å kutte hull for piggskruene.

Av cutter:

Hvis du har tilgang til en vinylskærer, er dette den langt enklere veien å gå. Bruk filen choker.dxf. Vinylskjærebanen er den midterste delen. Hvis du har valgt å ha et annet antall LED -plater eller en annen avstand, må du endre skjærebanen på riktig måte.

Trinn 6: Legge til kobberbåndet

Som det ble nevnt tidligere, fungerer kobberbåndet som elektriske kortspor for dette fleksible kretskortet. Den gir strøm-, jord- og datakoblingsignaler mellom de enkelte kretskortene.

Finn en god arbeidsflate, og fjern forsiktig vinylen av bakepapiret. Hvis du brukte en vinylskjæremaskin til å kutte vinylen, bruker du en spiss pinsett eller et annet verktøy for å fjerne unødvendig vinyl fra hullene forsiktig. Da jeg lagde dette, ble det meste av hullvinylen festet til papirunderlaget, men jeg måtte fjerne et titalls hull med pinsett.

Tape vinylen med klebrig side opp på arbeidsflaten med maskeringstape. Bruk minimalt med overlapping av maskeringstapen på vinylen. Dette vil gjøre det lettere å fjerne senere. Siden med trehullssøylen skal være til venstre nå.

Mål og kutt en lengde på kobberbåndet for å gå helt over den øverste hullrekken. Dette vil være den elektriske jordforbindelsen for kretskortene. Hvis tapen har papirunderlag, fjerner du den. Plasser kobberbåndet, med klebrig side ned, på vinylen slik at den øverste kanten av båndet er i linje med den øverste kanten av hullene. Det er greit hvis hullene ikke er helt dekket, men prøv å få dette så nært som mulig uten å dekke toppen av hullene helt.

Klipp et annet stykke kobberbånd i samme lengde og fest det på tvers av den nederste hullrekken, med bunnkanten på båndet på linje med bunnkanten av hullene. Igjen, prøv å ikke dekke hullene helt. Dette er strømtilkoblingen for kretskortene.

Klipp et kort stykke kobberbånd for å koble det gjenværende hullet på venstre kolonne rett over til det tilstøtende hullet til høyre for det. Tapen skal være lang nok til å stort sett dekke begge hullene, uten å gjøre det helt. Sett denne på plass. Dette er datasignalet fra kontrollerkortet til det første LED -kortet.

De resterende kobberbåndstykkene er plassert diagonalt fra det tredje hullet fra toppen på en kolonne til det andre hullet fra toppen på kolonnen til høyre. Disse kjeder data-out fra ett LED-kort til data-in på det neste kortet. For hver av disse, kutt et kort stykke kobberbånd som er langt nok til å nesten (men ikke helt) dekke begge hullene helt og sett det på plass. Gjenta dette 22 ganger.

Når du er ferdig, skal det være ett hull uten kobberbånd. Det er det tredje hullet fra toppen helt til høyre. Dette er med vilje.

Trinn 7: Etterbehandling av kobberbåndet

Du trenger en arbeidsflate som tåler litt kutting med en X-acto kniv for denne delen. Tape en del vokspapir større enn vinylen på denne overflaten (med siden opp). Fjern forsiktig malertapen som ble brukt i forrige trinn fra vinylen. Snu vinylen og legg den på vokspapiret, med klebrig side ned. Limet på vinylen skal feste seg til vokspapiret godt nok til at det ikke beveger seg i løpet av denne delen, men vil fortsatt kunne fjernes senere.

Du bør se kobberbånd gjennom alle hullene (unntatt ett). Start med den nederste hullraden, og kutt to kutt med verktøykniven i hvert hull. Det første snittet er nær venstre side fra toppen til bunnen. Den andre er en på høyre side fra toppen til bunnen (se bilder). Sørg for å kutte bare kobberet i vinylhullene. Ikke kutt selve vinylen. Bøy det kuttede kobberet opp med tuppen av kniven og brett det over vinylen over hullets overkant for å danne en flik.

Når kretskortene senere settes på plass, vil denne fanen få elektrisk kontakt med kobberet som omgir kretskortets monteringshull.

Gjenta denne prosessen med alle hullene, skjære og brette i retningene som er angitt på diagrammet.

Trinn 8: Fest lær, vinyl og skruer

Fjern vinylen av vokspapiret og påfør den på den skinnende siden av skinnet. Vær forsiktig med å stille hullene opp. Tre 8 mm M3 gjedeskruene gjennom alle 95 hullene fra lærets bakside. Du må kanskje støtte vinylen med fingre eller noe verktøy mens du setter inn skruene for å sikre at skruen går gjennom hullet og ikke skiller vinylen fra lærets øvre overflate. Du bør se den lille kobberfliken ved siden av hver skrue på toppen (vinylside).

Trinn 9: Legg til Snaps

De fire snaphullene vil være omtrent 0,4 fra toppen og sidekantene i hvert hjørne av læret. Dette må kanskje justeres for å passe individet. Merk plasseringen av de to hullene i den ene enden. Velg riktig slagstørrelse for trykk og slå de to hullene med skinnhullet. Overlapp kragen slik den blir når den er slitt, og bruk hullene du nettopp slo til å markere hullplasseringer for den andre enden. Stans hullene.

Fest festene i henhold til instruksjonene. Vær veldig forsiktig med at snapene vender mot riktige retninger. Her er en praktisk video som beskriver den generelle snap -innstillingsprosessen. Når du er ferdig, kan du prøve kragen.

Trinn 10: Koble til kretskortene

Med vinylsiden opp, ordne chokeren slik at treskruesøylen er til høyre. Fest kontrollkortet til den tre hulls kolonnen med skruer. Fest kretskortet på skruene med komponentene opp. Trekk til tre av piggene med hånden på skruene. Sett ett av LED -platene på den neste kolonnen med skruer. Siden av LED -kortet med kondensatoren skal være øverst. Legg til fire pigger til disse skruene og stram dem for hånd.

Test kragen ved å feste batteriet. Hvis alt går bra, bør du se lysdiodene på LED -kortet tennes og begynne å sykle farger. Hvis ingenting skjer, sjekk tilkoblingene og prøv å stramme skruespydene. Vær forsiktig så du ikke berører metall (som en skrutrekker) over piggene, da dette kan forårsake kortslutning og skade batteriet eller brettene.

(For den andre versjonen av kretskortene endrer jeg ting slik at piggene ikke er en del av kretsen for å unngå mulighet for kortslutning.)

Hudkontakt kortslutter ikke pigger og skruer. Hvis brukeren er spesielt fuktig (for eksempel fra dans), vil svette ha liten effekt på kragen. På det meste kan dette redusere ladningen på batteriet litt.

Du kan sette hver av LED-platene på plass på dette tidspunktet for å prøve hele kragen, eller gå videre til neste trinn for å gjøre brettene semi-permanent tilkoblet ved å legge Loctite til skruene.

Når du er klar til å fullføre, fjerner du eventuelle kretskort fra kragen og fjerner batteriet fra kontrollkortet. Ha litt Loctite i en liten tallerken eller flaskehett, og få en tannpirker tilgjengelig. Legg kretskortene tilbake ett om gangen, start med kontrollkortet. Plasser hvert brett på plass på skruene. En skrue om gangen, dypp tannpirken i Loctite og påfør gjengene på enden av hver skrue for dette brettet. Ikke legg for mye på, og vær forsiktig så du ikke får lokket på kretskortet eller kobberbåndet i bunnen av skruen. Sett deretter piggmutteren på plass og stram den for hånd. Hold spissen med en hånd, bruk en skrutrekker på skruen for å stramme piggen helt på plass.

Etter at du har koblet hvert kort helt, tester du tilkoblingen ved å koble til batteriet og observere lysdiodene. Stram og juster etter behov for å sikre at tilkoblingene er solide. Trekk ut batteriet. Gjenta for hvert av kretskortene, og sørg for orienteringen til hvert underveis (kondensatoren er øverst).

Når alt er på plass, la kragen sitte i nok tid til at Loctite kan herde (se pakken).

Dette er et godt tidspunkt å sørge for at batteriet er fulladet, ved å koble det til batteriladeren.

Du er nå klar til å ta på kragen og slå byen. Bruk forlengelseskabelen JST-PH mellom kragen og batteriet for å la batteriet plasseres i en lomme eller et annet sted på personen din.

Og nå, til det siste trinnet.

Trinn 11: Matbutikken

Bruk kragen til matbutikken for å shoppe. Ja, dette er et obligatorisk trinn. Hvis du bygger en, forventer jeg et dagligvarebilde i kommentarene.