Wearable Sound Reactive Equalizer Skirt: 21 trinn (med bilder)

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

En stund har jeg ønsket å designe et stykke som samhandler med lyd. Equalizer -skjørtet har integrert elektronikk som reagerer på støynivået i omgivelsene. De integrerte lysdiodene er arrangert som utjevningslinjer for å markere den lydreaktive oppførselen. Avhengig av lydens intensitet lyser bare noen få eller alle lysdioder.

Det var ikke så lett å integrere riktig elektronikk uten å gjøre dem synlige siden skjørtet har en tett passform. Jeg ville også at Equalizer -skjørtet skulle se ut som et vanlig skjørt uten hull i det når lysene er slukket. Det tok litt tid å finne de riktige lysdiodene og metoden, siden ferdiglagde LED-strips eller LED-tråder var for store og ikke fleksible nok til skjørtet.

Å bruke ledende tråd er vanligvis en enkel måte å integrere elektronikk på. Når det gjelder å koble flere RGB -lysdioder til en stripe, er imidlertid den ledende trådens motstand for høy. Lysdiodene må sys ganske tett sammen, ellers begynner de å flimre og/eller vise feil farge.

I denne instruksen vil jeg vise deg hvordan du lager en skreddersydd, veldig tynn og fleksibel LED-stripe, samt hvordan du kobler til elektronikken og integrerer lysene i skinnet.

Trinn 1: Designet

Dette skinnskjørtet har 5 søyler med 3 til 6 lys hver og 20 lysdioder totalt. Lysdiodene og elektronikken er festet til innsiden av skjørtet. Lysene skinner gjennom hull i det øverste laget som er festet med øyelokk og varmt lim. Siden øyelokkene ser ut som små pigger, ser skjørtet fint ut selv om lysene er slukket.

Trinn 2: Rekvisita

Materialer:

• Lær
• Fôr
• Glidelås
• eller få et skjørt
• 20 x RGB -lysdioder [type WS2812B] fra SparkFun
• Mikrokontroller [Flora] fra Adafruit
• Mikrofonforsterker fra Adafruit eller SparkFun
• 3,7 - 5 V batteri fra SparkFun eller Amazon
• Fleksibel wire [silikon- eller PVC -belagt] fra Adafruit
• Varme krymper
• 3 x mannlige ledninger
• 3 x kvinnelige jumper ledninger
• 10 cm borrelås med klebrig bakside
• 20 x ¼”øyer

Verktøy:

• Loddejern
• Loddetråd
• Verktøysett for øyelokk
• Hammer
• Varm limpistol + lim
• Målebånd
• Hersker
• Saks
• Stoff kritt eller penn
• Nål og tråd
• Symaskin
• Datamaskin og USB-kabel

Valgfri:

• Lodding hjelpende hender verktøy
• Krokodille klikker
• Wire crimp verktøy

Trinn 3: WS2812B RGB -lysdioder

På bildet ovenfor kan du se "nakne" WS2812B RGB - SMD -lysdioder. Hver LED er 5 x 5 mm liten og har en rød (R), en grønn (G) og en blå (B) LED samt en liten driverbrikke. WS2812B LED er adresserbare, det vil si at du kan kontrollere fargen og lysstyrken til hver enkelt LED. Derfor kan nesten alle tenkelige mønstre programmeres.

Hver LED har fire loddekontakter: en for bakken, en for strøm, og en for datainngang og en for datautgang. Jordpinnen er markert med en utskåret kant på toppen av lysdioden, ved siden av bakkenålen er datainngangspinnen. Diagonal over for datainngang er datautgang, som vil bli koblet til datainngangspinnen til den neste LED -en. Den siste pinnen er strømnålen. Datapinnene er nødvendige for å overføre informasjonen om hvor lyse og hvilken farge lysdiodene skal ha.

Hvis du trenger mer informasjon, kan du gå til Sparkfun sin produktside der du finner databladet, en oppkoblingsguide og en LED -opplæring.

Trinn 4: Mikrofonforsterker

Electret mikrofonforsterkerkortet fra Adafruit kommer med en 20-20KHz elektretmikrofon samt 3 loddestifter for å koble den til en mikrokontroller. OUT må kobles til med mikrokontroller -pinnen som er definert i koden, GND kobles til jord og VCC til en strømkilde mellom 2,4 - 5 V. Bruk den "stille" strømforsyningen som er tilgjengelig på kortet. På Flora ville dette være 3,3 V -pinnen.

Electret mikrofonforsterker er flott for lydopptak eller lydreaktive prosjekter som dette LED-skjørtet. Du finner mer informasjon om mikrofonen i Adafruit -databladet.

Trinn 5: Bærbar mikrokontroller

Det er mange bærbare mikrokontrollere å velge mellom. Du finner en oversikt over forskjellige tavler i trinn 3 i Manetskjørtet som kan instrueres. For dette prosjektet er det nødvendig med et kort med litt mer prosessorkraft og minne fordi koden er litt kompleks. Å jobbe med et mindre bord vil mest sannsynlig være mer komplisert eller vil ikke fungere i det hele tatt fordi det ikke er nok minne.

Trinn 6: Strømforsyning

Å bruke kraftbanker i stedet for "nakne" litiumpolymerbatterier (LiPo) er tryggere fordi batteriet er beskyttet i en aluminiumsdeksel. Kraftbanker er også lettere å lade opp og praktiske hvis du vil lade andre enheter som telefonen din. I dette prosjektet jobber jeg imidlertid med et "naken" litiumpolymerbatteri fordi jeg trenger et lite og flatt batteri. Siden skjørtet har en tett passform, er det ikke så mye ekstra plass til en stor powerbank.

LiPo leveres med en 2-pinners JST-kontakt, som kan kobles til mikrokontrolleren. Batteriet har omtrent 4,2 V når det er fulladet og dør ved 3,0 V. Lysdiodene skal kjøre på en 5 V strømforsyning, men de fungerer også med et 3,7 V batteri.

Beregning av batteritiden: En LED trekker omtrent 60 mA (milliampere) strøm. Tenk deg at du har 20 lysdioder på stripen din, de vil maksimalt 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 vil lysdiodene lyse i minst to timer: 2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 t

Men hvis du bestemte deg for en LiPo, sjekk ut Sparkfun's LiPo Battery Care Tutorial først.

Trinn 7: Design og sy skjørtet

Designet er basert på et klassisk skjørtmønster med høy midje. Det er to dart både foran og bak. På baksiden av skjørtet la jeg til en glidelås og flyttet to (av de fire originale pilene) inn i midten av ryggen. Fordi LED-stripen kan klø litt, vil jeg også anbefale å sy et fôr i skjørtet. Jeg forkortet lengden på skjørtet til 42 cm langt. Sjekk ut denne "hvordan sy et skjørt" -opplæringen hvis du trenger hjelp.

Til slutt vil LED-stripen samt batteri, mikrofon og mikrokontroller festes på innsiden av skjørtet. Alt i alt kan det være litt tungt for mykere materialer som bomull, og vekten kan trekke i stoffet. Til skjørtet mitt brukte jeg tynt skinn og hadde ikke noe slikt problem.

Hvis du ikke vil sy ditt eget skjørt, er det bare å bruke et du allerede har. Sørg for at stoffet er tykt nok.

Trinn 8: Design LED -oppsett

Tenk nå på hvor mange lysdioder du vil bruke til skjørtet ditt og hvor du skal feste dem. Skjørtet i skinn har totalt 20 lysdioder. 5 kolonner med 3 til 6 lysdioder hver er plassert på høyre side av skjørtet. Siden lysdiodene vil være lydreaktive, ville jeg at de skulle se ut som utjevningslinjer.

Merk LED -punktene på toppen av skjørtet ditt med litt kritt. Senere vil alle lysdioder bli koblet til på en linje. Begynnelsen på LED-strengen vil være i midten av forsiden av skjørtet.

Trinn 9: Skjær hull i skjørtet

I neste trinn går du videre og integrerer øyelokkene i det øverste laget av skjørtet [ikke foringen]. Skjær et lite hull i stoffet på hvert merket sted. Se opp: skjær først et lite hull og sjekk om øyet sitter inni. Hvis hullet bare er litt for stort, faller øyet ut.

Legg det dypere øyet på det øverste laget av skjørtet, gjennom hullet. Hold fast i øyet og snu skjørtet forsiktig ut.

Trinn 10: Sett inn øynene

Legg nå metallformen (eller noen ganger gummi) under det øvre øyet. Plasser skiven på toppen av baksiden av øyet. Hold stemplet på toppen av det dypere øyet og med en hammer, ta øyet og skiven forsiktig inn i permanent posisjon. Gjenta til alle øyelokkene er i skjørtet.

Trinn 11: Lodd første LED på jordtråd

Nå er det på tide å lodde de enkelte lysene sammen til en LED-streng. Sørg for å bruke veldig fleksibel ledning fordi det blir lettere å jobbe med. Klipp en ledning lenge nok til å koble til alle lysdiodene. Dette vil være den kontinuerlige jordledningen.

Bruk en liten saks til å fjerne litt av plasten rundt jordledningen etter de første 10 cm. Plasser den første lysdioden inne i loddehjelpsverktøyet ned. Fest jordledningen inne i motsatt klips. Flytt begge klippene sammen til den tomme ledningsdelen er rett ved siden av jordpinnen på LED -en. Skyv deretter det varme loddejernet på toppen av ledningen og slipetappen og varm opp i omtrent to sekunder. Ta loddetråden og hold den rett ved siden av loddebolten over pinnen og den tomme ledningen. Vent deretter til noen loddetråd har smeltet og lysdioden er festet til ledningen. Fjern loddetråden før loddejernet og vent til skjøten er kald.

Merk: Den kortere siden av ledningen (ekstra 10 cm) må være på samme side som data IN -pinnen. Ellers vil LED-stripen være opp ned og dataene vil ikke kunne bevege seg i riktig retning.

Trinn 12: Lodd litt mer

For den andre LED -en måler du avstanden mellom det første og det andre øyet på skjørtet ditt. Bruk en liten saks til å fjerne silikon- eller PVC -belegget rundt ledningen der den andre LED -en skal loddes på. Lodd den andre LED -en på jordledningen og gjenta til hvert øye har sin egen LED.

Trinn 13: Lodd kraftledning til LED-stripe

Klipp en ledning så lang som jordledningen. Denne ledningen vil bli loddet på strømpinnen (diagonalt overfor jordpinnen) på LED -lampene. Fjern igjen silikon- eller PVC -belegget rundt ledningen på de samme stedene og lodd ledningen på strømnålen.

Trinn 14: Loddetatatråd mellom lysdioder

Fortsett nå og lodd individuelle, kortere ledninger mellom datapinnene til lysdiodene. Datatråden kuttes mellom hvert lys, så datasignalet vil gå gjennom LED -brikken før den går videre til neste LED. Du trenger en datakabel på den første lysdioden på stripen din (data IN -pinne), men ingen ledning på data -ut -pinnen til den siste LED -en.

Tips: Det hjelper å smelte litt loddetråd over endene på ledningen før du lodder ledningene på pinnene.

Trinn 15: Last ned Arduino IDE, installer Neopixel -biblioteket og last opp koden

Hvis du ikke har jobbet med en Arduino -mikrokontroller før, må du laste ned Arduino IDE (Integrated Development Environment). Dette er programvare for å skrive programmer og laste dem opp til din Arduino mikrokontroller. Biblioteket kommer med noen grunnleggende eksempelprogrammer. Du kan laste ned programvaren fra Arduino -nettstedet. Når du arbeider med Flora, følger du trinnene på Adafruit -nettstedet for å endre Arduino IDE.

Siden det ikke er et eksempelprogram i Arduino -biblioteket for RGB -lysdioder, må du laste ned et ekstra bibliotek for å jobbe med. Adafruits NeoPixel -bibliotek er lett å forstå og arbeide med. Last ned biblioteket her. Åpne Arduino IDE og installer biblioteket ved å gå til Manage Libraries. Et vindu åpnes, og du må velge Adafruit zip -filen.

Åpne nå en ny skisse ved å gå til Fil> Ny. Gå til LED Ampli-Tie-siden og kopier og lim inn koden i skissen din. I koden endrer du antall lysdioder til det faktiske antallet lysdioder du bruker i prosjektet. Du må også definere pinnen som LED-stripen skal kobles til på mikrokontrolleren og pinnen til mikrofonen. Velg nå mikrokontrolleren din via Verktøy> Brett. Etter å ha koblet mikrokontrolleren med en USB -kabel til den bærbare datamaskinen, klikker du på pilen i øvre venstre hjørne av skissen. Dette vil laste opp programmet til din mikrokontroller. Hvis en oransje feil vises i skissen din, kopier teksten og søk på Google for å finne en løsning.

Merk: Den analoge (A) pinnen trenger ikke det samme nummeret som den digitale (D) pinnen. De digitale pin -tallene er skrevet på tavlen. Du finner de analoge pin -tallene på Flora Pinout -diagrammet. Pinnen som er definert i koden for mikrofonen din må være en analog pin - LED -stripen en digital pin.

Trinn 16: Test deg LED-stripe

Først må du forberede mikrokontrolleren. Du må kutte tre huntråder og lodde dem på mikrokontrolleren. Lodd datatrådene på pinnene du definerte i koden din (jeg brukte D10 og D12, men du burde bruke D6 og D9 - disse pinnene er allerede definert i Ampli -Tie -koden). De to jord- og strømledningene kan loddes på en pinne hver. Fest leddene med litt varmt lim.

Kutt deretter tre mannlige ledertråder og lodd dem på begynnelsen av LED-stripen. Fest leddet med noe varmekrymping. Det vil hjelpe deg med å koble og koble lysene fra brettet. Det er også tryggere fordi støpselet vil gå av før en ledning river av brettet eller LED-stripen. Dette kan lett skje når du bruker elektronikk.

Nå kan du koble LED-stripen til kortet og teste den. Jeg lastet opp NeoPixel strandest (program for belysning av lysdiodene uten mikrofon) først for å se om alle lysene fungerer. Du må også koble kortet til en LiPo eller datamaskinen for strømforsyning. Som du kan se på bildet brukte jeg først krokodilleknips.

Trinn 17: Klargjør mikrofonen

Lodd en ledning på hver pinne. Bruk de tre andre huntrådene og lodd dem på endene av ledningene. Last deretter opp LED Ampli-Tie-koden til din mikrokontroller. Husk å endre antall lysdioder samt den analoge og digitale pinnen i koden. Koble lysene og mikrofonen til brettet ditt og test det.

Trinn 18: Integrer lysdioder i skjørtet

Når alle lysdiodene fungerer, kan du gå videre og integrere lysdiodene i skjørtet ditt. Snu skjørtet ut og legg litt varmt lim rundt det første øyet. Plasser den første LED -en (siden som lyser opp ned) i det første øyet på toppen av limet. Legg deretter litt varmt lim på toppen av LED -en, la den avkjøles litt og skyv den ned med fingeren til den er kald. Hvis loddeskjøtene ikke er sikret nok, legg litt mer lim på toppen. Gjenta til alle lysdiodene er limt inn i et øye.

Trinn 19: Fyll ut øyelår

Etter at alle lysdiodene er limt inn i øyelokkene, snu skjørtet til høyre side igjen og fyll inn øyelokkene med varmt lim. Hold forsiktig den varme limpistolen litt over øyet og la litt lim dryppe ned i øyet. For en jevn og glatt overflate, beveg varmepistolen sakte i sirkler mens du fyller ut øyelokket.

Trinn 20: Integrer elektronikk i skjørtet

I det siste trinnet, kutt tre borrelåsstykker med klebrig bakside: en for mikrofonen, en for mikrokontrolleren og en for batteriet. Fest det grove borrelåsstykket på elektronikken din og den matchende mykere siden inni skjørtet på læret. Det hjelper å bære skjørtet og velge et godt sted for elektronikken før du setter borrelåsen på skinnet.

Trinn 21: Bruk skjørtet

Klar. Nå kan du koble til batteriet, mikrofonen og lysene i mikrokontrolleren og lyse opp.

Hvis du vil lære mer om RGB -lysdioder og programmering av dine egne mønstre, kan du sjekke ut FastLED -biblioteket. For å kartlegge lysdiodene dine og legge til bryterknapper i prosjektet ditt, anbefaler jeg å jobbe med RGBShades -biblioteket fra macetech.

Hvis du har spørsmål eller noe er uklart, kan du gjerne spørre. Nyt å ha på deg lysene!

Storpris i Wearable Tech Contest