Fusta pentru meduze cu fibră optică: 16 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Deoarece efectul fibrei optice este atât de fascinant, mă gândeam să fac o ținută cu fibră optică și LED-uri RGB. Mi-a luat ceva timp până am venit cu un design și am aflat cum să atașez fibrele pe banda LED. În cele din urmă am făcut această fustă de pește jeleu: șuvițe de fibră optică sunt lipite în tuburi de vinil care sunt lipite pe o bandă și o centură LED. În spate este un sac mic pentru baterie și microcontroler care alimentează LED-ul cu energie și date. Deoarece LED-urile de pe bandă sunt adresabile, centura se poate aprinde în diferite culori și modele preprogramate.

Acest proiect este o modalitate excelentă de a începe cu LED-urile RGB și de a afla despre programare cu Arduino IDE. Și nu vă faceți griji că nu aveți nevoie de lipire excelentă sau abilități de programare pentru a face această fustă.

Pasul 1: consumabile

Materiale

· Fibra optică lungă de 200 x 2 m - 0,05 cm diametru [eBay]

· LED-uri RGB 5V adresabile (60 / m) cu carcasă din silicon [Adafruit, eBay]

· Microcontroler Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Baterie polimer litiu (ion) sau banc de alimentare USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Tub transparent de vinil - diametru 0,6 cm [magazin de hardware]

· Adeziv epoxidic de 5 minute sau E6000 pentru plastic [magazin de hardware]

· Ștergeți banda de rață puternică (de preferință bi-filament) [magazin de hardware]

· Termocontractibil - 1 cm diametru [magazin de hardware]

· 1,5 m cablu / sârmă de cupru 22 AWG eșuat [magazin de hardware]

· Curea subțire

· Velcro puternic cu spate lipicios de 10 cm [magazin de țesături]

· Țesătură pentru sacul bateriei

Instrumente

· Pistol de lipit fierbinte

· Ciocan de lipit

· Lipit

· Cuțit

· Foarfece

· Mai usoara

· Pistol cu aer cald

· Ac și fir

· Banda de măsurare

Pasul 2: Benzi LED RGB

LED-urile RGB se pot aprinde în diferite culori și modele, deoarece sunt adresabile. Fiecare LED RGB are un LED roșu, verde și albastru, precum și un cip mic de driver. Datorită cipului, LED-ul RGB este mai inteligent decât un LED obișnuit. Fiecare cip LED își cunoaște propria poziție pe bandă și poate controla, de asemenea, luminozitatea roșu, verde și albastru în mod individual. Prin urmare, aproape orice model și culoare imaginabilă pot fi programate.

Între fiecare LED individual puteți găsi trei linii: + 5V, DO / DI și GND. Linia de 5V (care înseamnă „5 volți”) asigură alimentarea LED-ului; DI / DO (care înseamnă „Data Input” și „Data Output”) indică LED-ului cum și când să se aprindă; GND înseamnă teren. Deasupra acestor trei linii este simbolul unei mici foarfece - acesta este singurul punct în care ar trebui să tăiați banda LED.

Ar trebui să găsiți și săgeți pe bandă. Săgețile arată direcția în care călătoresc datele. Este important să indicați începutul și sfârșitul benzii: marginea tăiată cu săgeata îndreptată spre dvs. este începutul. Această latură trebuie conectată la o sursă de alimentare și microcontroler. Înainte de a utiliza o bandă LED într-un proiect, asigurați-vă că verificați dacă toate LED-urile funcționează. La pasul 14 vom trece în revistă cum să încărcați un program și să testăm banda LED.

Benzile cu LED-uri vin cu diferite densități de LED-uri (30 LED-uri / m, 60 LED-uri / m sau 90 LED-uri / m). Pentru acest proiect, aș recomanda utilizarea a 60 de LED-uri / m sau chiar mai multe LED-uri / metru pentru o fustă cu aspect mai complet.

Pasul 3: Microcontroler

Există multe microcontrolere diferite din care să alegeți. În imagine puteți vedea 4 microcontrolere diferite pe care le folosesc de obicei pentru articole portabile: Wattuino Nanite85 roșu de la Watterott este cea mai mică placă cu un microprocesor Atmel ATtiny85. Este minunat pentru majoritatea proiectelor purtabile. Chiar dacă nu are găuri mari pentru cusut, este ușor de atașat pe haine, deoarece este atât de mică. Pe tablă este un USB-Bootloader pentru a-l conecta la computer și pentru a atașa o sursă de alimentare ca o bancă de alimentare. Placa are 6 pini: 4 pini de date, 1 GND și 1 putere.

Micul tablou negru este Gemma de la Adafruit care are și un microprocesor Atmel ATtiny85. Găurile sunt puțin mai mari și puteți folosi fir conductiv pentru a-l coase. Gemma are un port USB și o conexiune JST pentru bateriile cu litiu polimer. Placa este excelentă pentru proiecte mici, deoarece are 6 pini: 3 pini de date, 1 GND și 2 puteri (3 V și Vout).

Microcontrolerul negru mai mare este Flora de la Adafruit. Flora are un microprocesor mai puternic (Atmel Mega 32u4) și poate fi utilizat pentru proiecte complexe (conectarea mai multor senzori, microfoane etc.). Placa are un port USB și un conector JST pentru bateriile cu litiu polimer. Pe lângă 14 pini (8 date, 3 GND și 3 alimentare), există și un comutator de pornire / oprire pe placă.

Microcontrolerul violet este LilypadArduino Simple de la Sparkfun cu un microprocesor Atmel Mega328. Placa are un conector JST, un comutator de pornire / oprire, precum și un buton programabil. Deoarece portul USB nu este pe placă (breakout FTDI) este mai complicat să folosiți o bancă de alimentare pentru sursa de alimentare. Are 11 pini: 9 pini de date, 1 GND și 1 putere. Lilypad-ul este lavabil și este bun pentru proiectele de cusut datorită găurilor mari.

Pentru acest proiect am folosit Flora. Aș fi putut folosi un microcontroler mai mic, dar era singurul pe care îl aveam la îndemână în acel moment.

Pasul 4: Alimentare

Bateriile cu litiu polimer sunt puternice și ușor de reîncărcat. În funcție de capacitatea (mA), bateriile sunt de dimensiuni diferite. Bateriile cu litiu polimer vin de obicei cu un conector JST cu 2 pini, care poate fi conectat la microcontroler. O baterie de 3,7 V are aproximativ 4,2 V când este complet încărcată și moare la 3,0 V.

Banda LED ar trebui să funcționeze pe o sursă de alimentare de 5 V, dar funcționează și cu o baterie de 3,7 V. Nu treceți niciodată mai mult de 5 V.

Ce capacitate este potrivită pentru proiectul dvs.? Un LED atrage aproximativ 60 mA (miliamperi) de curent. Imaginați-vă că aveți 20 de LED-uri pe bandă, cel mai probabil vor atrage 1, 200 mA în total. O baterie de 1200 mAh (miliamp ore) poate furniza 1200 mA pentru o oră, deci dacă bateria dvs. are capacitatea de 2, 500 mAh, aceasta va dura două ore sau mai mult:

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

Deoarece LED-urile nu vor funcționa la luminozitate maximă tot timpul, bateria va dura cel mai probabil mai mult. Puteți găsi un ghid excelent despre estimarea duratei de funcționare a bateriei pe Adafruit. Când nu sunt utilizate corect, bateriile cu litiu polimer pot fi cu adevărat periculoase. Dacă nu sunteți prea familiarizați cu electronica, vă recomand să utilizați o bancă de alimentare USB. Este livrat cu un cablu USB pentru a alimenta / încărca electronice mici precum smartphone-ul dvs. sau, în acest caz, microcontroler. Este mai sigur să purtați o bancă de alimentare USB pe corp, deoarece bateria cu polimer de litiu este protejată într-o carcasă din aluminiu și este mai puțin probabil să se deterioreze, ceea ce ar putea cauza scurgerea sau explozia acesteia. Nu doriți să se întâmple acest lucru. În acest tutorial am folosit direct o baterie de polimer de litiu (nu într-o carcasă din aluminiu). De atunci am trecut la utilizarea băncilor de putere.

Pasul 5: Tăierea benzii și a centurii LED

Pentru început, trebuie să vă dați seama de lungimea centurii și de câte LED-uri și fire de fibră optică veți avea nevoie. Măsurați dimensiunea taliei (ajutor pentru efectuarea măsurătorilor) și tăiați o bandă LED atâta timp cât măsurați. Tăiați banda pe cea mai apropiată linie de tăiere marcată cu foarfece mici (a se vedea imaginea). În cel mai bun caz, banda LED este puțin mai scurtă decât lungimea măsurării șoldului. Acum numărați LED-urile de pe bandă - acesta este numărul de fire individuale de fibră optică pe care urmează să le pregătiți. De asemenea, acesta este numărul de LED-uri pe care trebuie să le declarați în codul NeoPixel înainte de a încărca programul pe microcontrolerul dvs.

Banda mea are 60 de LED-uri pe metru. După tăierea unei piese lungi de 70 cm, pe bandă rămân 42 de LED-uri.

Mai târziu, voi lipi banda LED pe o centură subțire pentru mai mult sprijin. Centura ar trebui să fie la fel de lată ca banda LED și mai lungă cu aproximativ 10cm. Deoarece veți folosi Velcro pentru a închide centura, asigurați-vă că ați tăiat catarama centurii.

Pasul 6: Sârmă de lipit pe banda LED

În pasul următor va trebui să lipiți cele trei fire pe banda LED și să-l sigilați cu adeziv fierbinte și termocontractibil. Mai întâi împingeți o bucată mică de termocontractibil (aproximativ 1,5 cm lungime) pe carcasa din silicon. Apoi tăiați trei fire și lipiți un fir la fiecare dintre conductorii + 5V, DIN și GND pin la începutul benzii (cum să lipiți benzi LED tutorial). Dacă utilizați același fir colorat pentru toate cele trei linii, puneți o bandă în jurul fiecărui fir și marcați-le, astfel încât să nu le amestecați. Asigurați-vă că firele sunt suficient de lungi - aproximativ 30 cm - pentru a le lipi mai târziu la microcontrolerul dvs. Faceți-le mai lungi decât credeți că ar trebui, dacă nu sunteți sigur.

Acum împingeți o cantitate mică de adeziv fierbinte în carcasa din silicon, dar nu atât de departe încât să acoperiți primul LED cu adeziv. În timp ce lipiciul este încă moale, trageți termocontractorul la jumătatea carcasei din silicon și la jumătatea firelor. Apăsați adeziv din bandă în tubul termocontractabil și folosiți un pistol de încălzire, bricheta sau fierul de lipit pentru a încălzi termocontractorul până când este strâns în jurul benzii și a firelor. Acum sigilați celălalt capăt al benzii cu LED cu niște lipici fierbinți.

Pasul 7: Pregătiți pachete de fibră optică

Am achiziționat o suvită lungă de 2 m din 200 de fibre optice cu un diametru de 0,05 cm. Există pe piață fibre de fibră optică mai subțiri, dar cu cât fibra este mai groasă, cu atât capetele vor străluci mai strălucitoare și cu atât mai puțin probabil să se rupă.

Pentru că am vrut ca fusta să aibă o lungime de aproximativ 50 cm, am tăiat firul de fibră optică de trei ori și am obținut 800 de fibre la 50 cm.

Acum, un mic pachet de fibre optice trebuie lipit pe fiecare LED. Am folosit un tub transparent de vinil cu un diametru de 0,6 cm, pe care l-am tăiat în 42 de bucăți (numărul de LED-uri ale mele) fiecare 3 cm lungime. Am pus aproximativ 17 fibre în fiecare piesă de vinil și le-am împins prin tub și puțin peste capăt, aproximativ 3 până la 4 cm. În funcție de grosimea fibrelor sau a tubului de vinil, este posibil să aveți o cantitate diferită de fibre în fiecare tub. Folosiți cât de multe se pot potrivi.

La sfârșitul pe care l-ați împins, răspândiți niște lipici clar (am folosit E6000) printre fibre. Asigurați-vă că lipiciul intră între fibre și trageți partea superioară a șuviței înapoi în tub. Am ales în mod original un epoxidic de 5 minute, dar nu a fost cea mai bună alegere. Adezivul a devenit foarte greu și fibrele uneori s-au rupt. Un adeziv clar E6000 funcționează la fel de bine și este mai flexibil.

Pasul 8: Fă strălucirea fibrelor optice

Când lipiciul este uscat, tăiați aproximativ 0,5 cm de la vârful tubului cu un cuțit ascuțit. Asigurați-vă că toate fibrele sunt la același nivel cu capătul tăiat și nu se retrag în interior. Cu cât tăietura este mai curată, cu atât lumina se va transfera mai bine pe fibre.

Pentru a face strălucirea capetelor și mai strălucitoare, puteți topi și capătul tăiat. Țineți capătul tubului de vinil aproape de o flacără curată (cuptor cu gaz sau brichetă, dar nu o lumânare) până când fibrele sunt ușor topite. Aveți grijă și nu îl țineți prea aproape de flacără - nu doriți să ardeți tubul. Acum vârfurile fibrelor ar trebui să strălucească de două ori mai strălucitoare.

Pasul 9: Separați fibrele

Acum firele individuale sunt aproape terminate. Pentru o fustă cu aspect mai plin, trebuie să separăm fibrele. La capătul tubului de unde ies fibrele, întindeți-le uniform și puneți cu grijă niște adeziv fierbinte deasupra. Nu utilizați prea mult adeziv și nu puneți pistolul de lipit prea aproape, deoarece fibrele se vor topi și se vor îndoi. Țineți-l în loc până când cleiul este uscat.

Pasul 10: Construiți suportul pentru tub de vinil

Banda LED are o carcasă detașabilă din silicon, rezistentă la apă. Am încercat multe lipici diferiți, dar nimic nu s-a lipit permanent de silicon. Cu toate acestea, am vrut să păstrez carcasa din silicon pentru protecție.

Pentru a atașa pachetul de fibre deasupra fiecărui LED, este necesar să construiți un mic suport din lipici fierbinte. Așezați un fir de fibră optică deasupra unui LED și puneți un lipici fierbinte în jurul și în partea dreaptă și stângă a tubului - așteptați până când este uscat. Repetați pentru toate celelalte fire de fibre, individual. Apoi topiți cu grijă adezivul lateral și lipiți 4-5 tuburi împreună - acordați o atenție deosebită distanței dintre tuburile de vinil. În cele din urmă, fiecare pachet de fibră optică ar trebui să fie chiar deasupra unui LED.

Pasul 11: Bandați tuburile pe bandă și centură

La pasul următor, tăiați banda de rață în benzi subțiri lungi de 5 cm și lipiți suporturile pentru tuburi în jurul benzii și centurii LED. Începeți cu capătul benzii care are cele 3 fire și lăsați 10 cm de centură neacoperită. Asigurați-vă că așezați fiecare șuviță exact deasupra unui LED. După atașarea unei secțiuni de suporturi pentru tuburi, atașați următoarea secțiune cu același proces ca ultimul pas în care am realizat ei înșiși suporturile. Apoi atașați următoarea secțiune. Nu lipiți încă ultimele trei tuburi ale ultimului suport pe bandă și curea.

La capăt cu cele 3 fire, tăiați o mică gaură în curea și trageți cele trei fire prin gaură. Îndoiți firele spre centrul benzii și fixați-le câteva cu câteva bucle de bandă. În cele din urmă, vom conduce firele mai departe până unde va fi buzunarul bateriei.

Pasul 12: Faceți bateria de buzunar

Pentru baterie și microcontroler, am cusut un buzunar mic. Dacă nu puteți coase, tăiați doar două bucăți pătrate de țesătură și lipiți-le împreună. Pentru a-l atașa la centură, am tăiat un pătrat cu mâner dintr-o țesătură din plasă de plastic (vezi imaginea) - țesătura obișnuită ar trebui să funcționeze la fel de bine. Pătratul ar trebui să aibă aproximativ aceeași dimensiune ca și buzunarul bateriei.

Acum alegeți un loc unde doriți să transportați buzunarul bateriei. Al meu este în spate puțin spre dreapta. Acum scoateți o buclă de bandă dintre cele două tuburi de vinil unde doriți să plasați buzunarul și împingeți mânerul între banda LED și curea. Trageți mânerul în jos și coaseți-l sau lipiți-l pe pătrat. Lipiți niște velcro pe buzunarul și suportul bateriei. De asemenea, nu uitați să lipiți banda din nou pe centură.

Am ales velcro pentru că am vrut să pot înlocui geanta bateriei în funcție de ținuta pe care o port. Există multe alte modalități de a crea o pungă de baterie permanentă, care este și mai sigură și mai sigură.

Pasul 13: Construiți dispozitivul de fixare a centurii

Tăiați o bucată de velcro lungă de 10 cm și lipiți bucata aspră deasupra centurii unde am lăsat 10 cm descoperiți. Puneți piesa fuzzy deoparte pentru mai târziu.

Deoarece centura este puțin grea, mi-a fost teamă că velcro-ul se va deschide în timp ce îl purtam. Pentru mai mult sprijin, am tăiat trei fâșii mici de velcro. La capătul curelei unde ați lăsat 3 tuburi neîntrerupte, lipiți benzile mici de velcro între curea și banda LED, aliniate sub tuburi. Piesa fuzzy ar trebui să se lipească de banda LED, în timp ce partea aspră ar trebui să se lipească de centură. Piesa fuzzy ar trebui să iasă pe o parte, iar piesa dură să iasă din cealaltă. Prin urmare, fiecare piesă va putea fi doar la jumătatea distanței dintre centură și banda LED, înainte de a atinge cealaltă piesă. Laturile lipicioase care ies în afara punctului și centurii cu LED-uri pot fi acoperite cu material, astfel încât să nu mai fie lipicioase.

Cu niște benzi de bandă fixați ultimii suporturi de tuburi de vinil pe centură.

Acum obțineți piesa fuzzy de 10 cm pe care ați pus-o deoparte. Lipiți-l sub centură pe aceeași parte pe care tocmai ați pus benzile mici de velcro.

Acum puteți încerca fusta și închide centura.

Pasul 14: Încărcați programul LED

Acum trebuie să încărcați programul LED pe microcontroler.

Deoarece există atât de multe tutoriale bine scrise și detaliate, vă voi împărtăși doar linkurile: Dacă aveți nevoie de mai mult ajutor pentru a începe să utilizați un Arduino, să aflați despre mediul Arduino, să conectați microcontrolerul la un computer și să încărcați programe pe Arduino puteți găsi informații utile pe site-ul web Arduino sau Adafruit Flora Tutorial.

Un program LED excelent pentru a începe este Strandtest de la Adafruit. Urmați tutorialul, descărcați fișierul zip NeoPixel și adăugați-l la biblioteca Arduino. Dacă doriți să aflați mai multe despre LED-urile RGB și să scrieți propriul cod, consultați biblioteca FastLED. Este o altă bibliotecă Arduino pentru programarea benzilor LED și a pixelilor adresabili. Consultați comunitatea Fast LED pentru a vedea câteva exemple grozave.

Pasul 15: Conectați banda la microcontroler

Lipiți firul de +5 V de la curea la pinul VBAT de pe microcontroler, GND la GND și firul de date la pinul pe care l-ați definit în codul LED pe care l-ați încărcat pe microcontroler. Am ales pinul 6. Pentru a fi sigur că firele nu se vor rupe, am lipit Flora pe o bucată de plastic și am protejat pinii cu niște lipici fierbinți. De asemenea, puteți vedea un mic buton în colțul din stânga - l-am adăugat pentru a schimba între diferite modele de LED-uri. Acum conectați sursa de alimentare la microcontroler și centura LED ar trebui să se aprindă.

Pasul 16: … Aproape gata

Aproape gata! Acum puteți tăia fibrele la diferite lungimi. În cazul în care doriți efecte diferite, puteți folosi șmirghel pe lungimea fibrelor sau îndoiți ușor fibrele. Am șlefuit capetele puțin mai mult pentru o strălucire mai difuză spre capete.

Vă mulțumim că mi-ați citit instructivul și că vă distrați construind și purtând fusta. În cazul în care aveți întrebări sau ceva nu este clar, nu ezitați să întrebați.