Fiberoptisk manetskjørt: 16 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Fordi effekten av fiberoptikk er så fascinerende, tenkte jeg på å lage et antrekk med fiberoptikk og RGB -lysdioder. Det tok litt tid før jeg fant et design og fant ut hvordan jeg fester fibrene på LED -stripen. Til slutt lagde jeg dette Jelly Fish Skirt: fiberoptiske tråder limes inn i vinylrør som limes på en LED -stripe og et belte. På baksiden er en liten pose til batteriet og mikrokontrolleren som forsyner LED -en med strøm og data. Fordi lysdiodene på stripen er adresserbare, kan beltet lyse i forskjellige forhåndsprogrammerte farger og mønstre.

Dette prosjektet er en fin måte å komme i gang med RGB -lysdioder og lære om programmering med Arduino IDE. Og ingen bekymringer, du trenger verken gode lodding- eller programmeringskunnskaper for å lage dette skjørtet.

Trinn 1: Rekvisita

Materialer

· 200 x 2 m lang fiberoptikk - 0,05 cm diameter [eBay]

· Adresserbare 5V RGB -lysdioder (60/m) med silikonetui [Adafruit, eBay]

· Arduino mikrokontroller [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Litium (ion) polymerbatteri eller USB strømbank [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Klar vinylrør - 0,6 cm diameter [jernvarehandel]

· Klar 5 minutter Epoxy eller E6000 lim for plast [jernvarehandel]

· Klar sterk andetape (helst bi-filament) [jernvarehandel]

· Varmekrymping - 1 cm diameter [jernvarehandel]

· 1,5 m 22 AWG strandet kobberkabel/ledning [jernvarehandel]

· Tynt belte

· 10 cm sterk borrelås med klebrig bakside [stoffbutikk]

· Stoff til batteripose

Verktøy

· Varm limpistol

· Loddejern

· Lodding

· Kniv

· Saks

· Lettere

· Varmepistol

· Nål og tråd

· Målebånd

Trinn 2: RGB LED -stripe

RGB -lysdioder kan lyse opp i forskjellige farger og mønstre fordi de er adresserbare. Hver RGB LED har en rød, grønn og blå LED samt en liten driverbrikke. På grunn av brikken er RGB -LED -en smartere enn en vanlig LED. Hver LED -brikke kjenner sin egen posisjon på stripen og kan også kontrollere lysstyrken til rødt, grønt og blått individuelt. Derfor kan nesten alle tenkelige mønstre og farger programmeres.

Mellom hver enkelt LED finner du tre linjer: +5V, DO/DI og GND. 5V -linjen (som står for "5 volt") gir lysdioden strøm; DI/DO (som står for "Data Input" og "Data Output") forteller LED -en hvordan og når den skal lyse; GND står for bakken. På toppen av de tre linjene er symbolet på en liten saks - dette er det eneste stedet du bør klippe LED -stripen.

Du bør også finne piler på stripen. Pilene viser retningen dataene beveger seg. Det er viktig å angi begynnelsen og slutten på stripen: kuttkanten med pilen som peker vekk fra deg er begynnelsen. Denne siden må kobles til en strømkilde og mikrokontroller. Før du bruker en LED -stripe i et prosjekt, må du teste at alle lysdiodene fungerer. I trinn 14 går vi over hvordan du laster opp et program og tester LED -stripen din.

LED -strips har forskjellige tettheter av lysdioder (30 lysdioder/m, 60 lysdioder/m eller 90 lysdioder/m). For dette prosjektet vil jeg anbefale å bruke 60 lysdioder/m eller enda flere lysdioder/meter for et fyldigere skjørt.

Trinn 3: Mikrokontroller

Det er mange forskjellige mikrokontrollere å velge mellom. På bildet kan du se 4 forskjellige mikrokontrollere jeg vanligvis bruker til wearables: Den røde Wattuino Nanite85 fra Watterott er det minste kortet med en Atmel ATtiny85 mikroprosessor. Det er flott for de fleste bærbare prosjekter. Selv om den ikke har store hull for å sy, er den lett å feste på klærne fordi den er så liten. På brettet er en USB-bootloader for å koble den til datamaskinen og koble til en strømkilde som en strømbank. Brettet har 6 pinner: 4 datapinner, 1 GND og 1 strøm.

Det lille svarte brettet er Gemma fra Adafruit som også har en Atmel ATtiny85 mikroprosessor. Hullene er litt større, og du kan bruke ledende tråd for å sy den. Gemma har en USB-port og en JST-tilkobling for litiumpolymerbatterier. Brettet er flott for små prosjekter fordi det har 6 pinner: 3 datapinner, 1 GND og 2 strøm (3 V og Vout).

Den større svarte mikrokontrolleren er Florafrom Adafruit. Flora har en kraftigere mikroprosessor (Atmel Mega 32u4) og kan brukes til komplekse prosjekter (tilkobling av flere sensorer, mikrofoner, etc.). Brettet har en USB-port og en JST-kontakt for litiumpolymerbatterier. I tillegg til 14 pins (8 data, 3 GND og 3 power) er det også en av/på -bryter på kortet.

Den lilla mikrokontrolleren er LilypadArduino Simple fra Sparkfun med en Atmel Mega328 mikroprosessor. Brettet har en JST-kontakt, en av/på-bryter samt en programmerbar knappbryter. Siden USB-porten ikke er på kortet (FTDI breakout) er det mer komplisert å bruke en strømbank for strømforsyningen. Den har 11 pins: 9 datapinner, 1 GND og 1 strøm. Lilypad er vaskbar og er bra for syprosjekter på grunn av de store hullene.

Til dette prosjektet brukte jeg Flora. Jeg kunne ha brukt en mindre mikrokontroller, men det var den eneste jeg hadde tilgjengelig på den tiden.

Trinn 4: Strømforsyning

Litiumpolymerbatterier er kraftige og enkle å lade opp. Avhengig av kapasiteten (mA) kommer batteriene i forskjellige størrelser. Litiumpolymerbatterier leveres vanligvis med en 2-pinners JST-kontakt, som kan kobles til mikrokontrolleren. Et 3,7 V batteri har omtrent 4,2 V når det er fulladet og dør ved 3,0 V.

LED -stripen skal kjøre på en 5 V strømforsyning, men den fungerer også med et 3,7 V batteri. Aldri gå høyere enn 5 V skjønt.

Hvilken kapasitet er riktig for prosjektet ditt? En LED trekker omtrent 60 mA (milliampere) strøm. Tenk deg at du har 20 lysdioder på stripen din, de vil mest sannsynlig trekke 1, 200 mA totalt. Et 1200mAh (milliamp) batteri kan levere 1200mA i en time, så hvis batteriet ditt har kapasitet på 2, 500 mAh, varer det i to timer eller mer:

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

Siden lysdiodene ikke vil kjøre på full lysstyrke hele tiden, vil batteriet mest sannsynlig vare lenger. Du kan finne en god guide om estimering av batteritiden på Adafruit. Når den ikke brukes riktig, kan litiumpolymerbatterier være veldig farlige. Hvis du ikke er så kjent med elektronikk, vil jeg anbefale å bruke en USB -strømbank. Den leveres med en USB -kabel for å drive/lade liten elektronikk som smarttelefonen din eller i dette tilfellet mikrokontroller. Det er tryggere å bruke en USB -strømbank på kroppen din fordi litiumpolymerbatteriet er beskyttet i et aluminiumshus og mindre sannsynlig å bli skadet, noe som kan føre til at det lekker eller eksploderer. Du vil ikke at dette skal skje. I denne opplæringen brukte jeg et litiumpolymerbatteri direkte (ikke i et aluminiumshus). Jeg har siden gått over til å bruke kraftbanker.

Trinn 5: Klipping av LED -stripen og beltet

For å starte må du finne ut lengden på beltet og hvor mange lysdioder og fiberoptiske tråder du trenger. Mål størrelsen på midjen din (hjelp til måling) og kutt en LED -stripe så lenge målingen er. Klipp strimmelen på den nærmeste skjærelinjen merket med en liten saks (se bildet). I beste fall er LED -stripen litt kortere enn lengden på hoftemålingen. Teller nå lysdiodene på stripen - dette er antallet individuelle fiberoptiske tråder du skal forberede. Dette er også antall lysdioder du må deklarere i NeoPixel -koden før du laster opp programmet til mikrokontrolleren.

Min stripe har 60 lysdioder per meter. Etter å ha klippet et 70 cm langt stykke er det 42 lysdioder igjen på stripen.

Senere vil jeg tape LED -stripen på et tynt belte for mer støtte. Beltet skal være like bredt som LED -stripen og ca 10 cm lengre. Fordi du bruker borrelås for å lukke beltet, må du kutte av beltespennen.

Trinn 6: Loddetråder på LED -stripen

I neste trinn må du lodde de tre ledningene på LED -stripen og forsegle den med varmt lim og varmekrymping. Skyv først et lite stykke varmekrymp (ca. 1,5 cm langt) på silikonetuiet. Klipp deretter tre ledninger og lodd en ledning til hver av de ledende +5V-, DIN- og GND -pinnene i begynnelsen av stripen (hvordan lodde LED -strips). Hvis du bruker den samme fargede tråden for alle tre linjene, legger du litt tape rundt hver ledning og merker dem slik at du ikke blander dem. Sørg for at ledningene er lange nok - omtrent 30 cm - til å lodde dem til mikrokontrolleren senere. Gjør dem lengre enn du tror du burde hvis du er usikker.

Skyv nå en liten mengde varmt lim inn i silikonetuiet, men ikke så langt som å dekke den første LED -en med lim. Mens limet fremdeles er mykt, trekker du varmekrympingen halvveis over silikonhuset og halvveis over ledningene. Trykk litt lim ut av stripen i varmekrympeslangen og bruk en varmepistol, lighter eller loddejernet for å varme opp varmekrympingen til den er tett rundt stripen og ledningene. Forsegl nå den andre enden av LED -stripen med litt varmt lim.

Trinn 7: Forbered fiberoptiske bunter

Jeg kjøpte en 2 m lang tråd på 200 fiberoptiske fibre med en diameter på 0,05 cm. Det er tynnere fiberoptiske fibre på markedet, men jo tykkere fiber, jo lysere ender kommer til å skinne og jo mindre sannsynlig er det at de bryter.

Fordi jeg ønsket at skjørtet skulle være omtrent 50 cm langt, kuttet jeg den fiberoptiske tråden tre ganger og fikk 800 fibre på 50 cm.

Nå må en liten bunt fiberoptikk limes på hver LED. Jeg brukte et klart vinylrør med en diameter på 0,6 cm, som jeg skar i 42 stykker (antall LED -er) hver 3 cm lange. Jeg la ca 17 fibre i hvert vinylstykke og dyttet dem gjennom røret og litt forbi enden, ca 3 til 4 cm. Avhengig av tykkelsen på fibrene eller vinylrøret, kan du ha en annen mengde fiber i hvert rør. Bruk så mange som mulig.

Til slutt som du presset igjennom, spred litt klart lim (jeg brukte E6000) inn blant fibrene. Pass på at limet kommer inn mellom fibrene og trekk toppen av tråden tilbake i røret. Jeg valgte opprinnelig en 5 minutters epoxy, men det var ikke det beste valget. Limet ble veldig hardt og fibrene gikk noen ganger i stykker. Et klart E6000 lim fungerer like godt og er mer fleksibelt.

Trinn 8: Gjør fiberoptikken lysere

Når limet er tørt, kuttes ca 0,5 cm av tuppen av røret med en skarp kniv. Sørg for at alle fibrene nå er i flukt med den avskårne enden og ikke trekkes tilbake inne. Jo renere kuttet er, desto bedre vil lyset overføres til fibrene.

For å få endene til å skinne enda lysere kan du også smelte den avskårne enden. Hold enden av vinylrøret nær en ren flamme (gassovn eller lighter, men ikke et lys) til fibrene er litt smeltet. Vær forsiktig og ikke hold den for nær flammen - du vil ikke brenne røret. Nå skal fibertuppene skinne dobbelt så lyst.

Trinn 9: Skill fibrene

Nå er de enkelte trådene nesten ferdige. For et fyldigere skjørt må vi skille fibrene. På enden av røret der fibrene kommer ut, spred dem jevnt fra hverandre og legg forsiktig litt varmt lim på toppen. Ikke bruk for mye lim eller legg limpistolen for nær, men fibrene vil smelte og bøye seg. Hold den på plass til limet er tørt.

Trinn 10: Bygg vinylrørholder

LED -stripen har et avtagbart, vanntett silikonveske. Jeg prøvde mange forskjellige lim, men ingenting festet seg til silikonet permanent. Imidlertid ønsket jeg å beholde silikonetuiet for beskyttelse.

For å feste fiberbunten på toppen av hver LED, er det nødvendig å bygge en liten holder laget av varmt lim. Legg en fiberoptisk tråd på toppen av en LED og legg litt varmt lim rundt og på høyre og venstre side av røret - vent til det er tørt. Gjenta for alle de andre fiberstrengene, individuelt. Smelt deretter forsiktig limet på siden og lim 4 til 5 rør sammen - vær nøye med avstanden mellom vinylrørene. Til slutt skal hver fiberoptisk bunt være rett på toppen av en LED.

Trinn 11: Tape rør på stripe og belte

I neste trinn skjærer du andetapen i 5 cm lange tynne strimler og teiper rørholderne rundt LED -stripen og beltet. Start med enden av stripen som har de 3 ledningene, og la 10 cm belte være dekket. Sørg for å plassere hver tråd nøyaktig på toppen av en LED. Etter å ha festet en seksjon med rørholdere, fest den neste delen med samme prosess som det siste trinnet der vi laget holderne selv. Fest deretter den neste delen. Ikke tape de tre siste rørene på den siste holderen på stripen og beltet ennå.

På slutten med de 3 ledningene, kutt et lite hull i beltet og trekk de tre ledningene gjennom hullet. Bøy ledningene mot midten av stripen og fest dem noen med et par løkker tape. Til slutt leder vi ledningene videre til der batterilommen vil være.

Trinn 12: Lag batterilomme

Til batteriet og mikrokontrolleren sydde jeg en liten lomme. Hvis du ikke kan sy, kan du bare klippe to firkantede stoffstykker og lime dem sammen. For å feste den til beltet, kuttet jeg en firkant med et håndtak av et plastnettstoff (se bildet) - vanlig stoff skal fungere like bra. Firkanten skal ha omtrent samme størrelse som batterilommen.

Velg nå et sted hvor du vil bære batterilommen. Min er litt bak til høyre. Fjern nå den ene sløyfen med tape mellom de to vinylrørene der du vil plassere lommen og skyv håndtaket mellom LED -stripen og beltet. Trekk håndtaket ned og sy eller lim det på torget. Fest litt borrelås på batterilommen og holderen. Ikke glem å tape LED -stripen tilbake på beltet igjen.

Jeg valgte borrelås fordi jeg ønsket å kunne bytte batteripose avhengig av antrekket jeg har på meg. Det er mange andre måter å lage en permanent batteripose som er enda tryggere og sikrere.

Trinn 13: Bygg beltelåsen

Klipp et 10 cm langt borrelåsstykke og fest det grove stykket på toppen av beltet der vi lot 10 cm være dekket. Sett det uklare stykket til side for senere.

Fordi beltet er litt tungt, var jeg redd for at borrelåsen skulle åpne mens jeg hadde det på. For mer støtte kutter jeg tre små borrelåsstrimler. På enden av beltet der du forlot 3 rør uten tape, teip de små borrelåsstrimlene mellom beltet og LED -stripen, justert under rørene. Det uklare stykket skal holde seg til LED -stripen, mens den grove siden skal holde seg til beltet. Det uklare stykket skal stikke ut på den ene siden, og det grove stykket skal stikke ut av den andre. Derfor vil hvert stykke bare kunne være halvveis mellom beltet og LED -stripen, før du berører det andre stykket. De klebrig sidene som stikker ut forbi LED -stiplet og beltet kan dekkes med stoff slik at de ikke lenger er klissete.

Fest de siste vinylrørholderne til beltet med noen tapestrimler.

Få nå det 10 cm uklare stykket du hadde satt til side. Fest den under beltet på samme side der du bare legger de små borrelåsstrimlene.

Nå kan du prøve på skjørtet og lukke beltet.

Trinn 14: Last opp LED -programmet

Nå må du laste opp LED -programmet til mikrokontrolleren.

Siden det er så mange velskrevne og detaljerte opplæringsprogrammer, vil jeg bare dele koblingene med deg: Hvis du trenger mer hjelp til å komme i gang med en Arduino, lære om Arduino -miljøet, koble mikrokontrolleren til en datamaskin og laste opp programmer til Arduino Du kan finne nyttig informasjon på Arduino -nettstedet eller Adafruit Flora Tutorial.

Et flott LED -program til å begynne med er Strandtest fra Adafruit. Bare følg opplæringen, last ned NeoPixel zip -filen og legg den til i Arduino -biblioteket. Hvis du vil lære mer om RGB -lysdioder og skrive din egen kode, sjekk ut FastLED -biblioteket. Det er et annet Arduino -bibliotek for programmering av adresserbare LED -strimler og piksler. Ta en titt på Fast LED -fellesskapet for å se noen gode eksempler.

Trinn 15: Koble stripen til mikrokontrolleren

Lodd +5 V -ledningen fra beltet til VBAT -pinnen på mikrokontrolleren, GND til GND og datakabelen til pinnen du definerte i LED -koden du lastet opp til mikrokontrolleren. Jeg valgte pinne 6. For å være sikker på at ledningene ikke rives av, teipet jeg Flora på et stykke plast og beskyttet pinnene med litt varmt lim. Du kan også se en liten knappbryter i venstre hjørne - jeg la den til for å bytte mellom forskjellige LED -mønstre. Koble nå strømkilden til mikrokontrolleren og LED -beltet skal lyse.

Trinn 16:… Nesten ferdig

Nesten ferdig! Nå kan du trimme fibrene til forskjellige lengder. Hvis du vil ha forskjellige effekter, kan du bruke sandpapir langs fibrene eller bøye fibrene litt. Jeg pusset endene litt mer for en mer diffus glød mot endene.

Takk for at du leser min instruktive og ha det gøy med å bygge og ha på deg skjørtet. Hvis du har spørsmål eller noe er uklart, ikke nøl med å spørre.