Fiber Optic Jellyfish Skirt: 16 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Fordi effekten af fiberoptik er så fascinerende, tænkte jeg på at lave et outfit med fiberoptik og RGB -lysdioder. Det tog mig noget tid, indtil jeg fandt på et design og fandt ud af, hvordan fibrene skulle fastgøres til LED -strimlen. Til sidst lavede jeg dette Jelly Fish Skirt: Tråde af fiberoptik limes i vinylrør, der er tapet på en LED -strimmel og bælte. På bagsiden er en lille taske til batteriet og mikrokontrolleren, der forsyner LED'en med strøm og data. Fordi lysdioderne på båndet er adresserbare, kan bæltet lyse i forskellige forprogrammerede farver og mønstre.

Dette projekt er en fantastisk måde at komme i gang med RGB LED'er og lære om programmering med Arduino IDE. Og ingen bekymringer, du hverken har brug for fremragende lodning eller programmeringsevner for at lave denne nederdel.

Trin 1: Forbrugsvarer

Materialer

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

· Adresserbare 5V RGB LED'er (60/m) med silikone etui [Adafruit, eBay]

· Arduino mikrokontroller [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Lithium (ion) polymerbatteri eller USB -powerbank [Sparkfun, Adafruit, eBay]

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

· Klar 5 minutters epoxy eller E6000 klæbemiddel til plast [isenkræmmer]

· Klar stærkt andetape (helst bi-filament) [isenkræmmer]

· Varmekrympning - 1 cm diameter [isenkræmmer]

· 1,5 m 22 AWG -strenget kobberkabel/-tråd [isenkræmmer]

· Tyndt bælte

· 10 cm stærk klæbende velcro [stofbutik]

· Stof til batteripose

Værktøjer

· Varm limpistol

· Loddekolbe

· Lodning

· Kniv

· Saks

· Lettere

· Varmepistol

· Nål og tråd

· Målebånd

Trin 2: RGB LED Strip

RGB -lysdioder kan lyse i forskellige farver og mønstre, fordi de er adresserbare. Hver RGB LED har en rød, grøn og blå LED samt en lille driverchip. På grund af chippen er RGB -LED'en smartere end en almindelig LED. Hver LED's chip kender sin egen position på strimlen og kan også styre lysstyrken i rødt, grønt og blåt individuelt. Derfor kan næsten alle tænkelige mønstre og farver programmeres.

Mellem hver enkelt LED kan du finde tre linjer: +5V, DO/DI og GND. 5V -linjen (som står for "5 volt") forsyner LED'en med strøm; DI/DO (som står for "Data Input" og "Data Output") fortæller LED'en, hvordan og hvornår der skal tændes; GND står for jorden. Oven på disse tre linjer er symbolet på en lille saks - dette er det eneste sted, hvor du skal klippe LED -strimlen.

Du bør også finde pile på strimlen. Pilene viser den retning, dataene bevæger sig. Det er vigtigt at angive begyndelsen og slutningen af strimlen: den afskårne kant med pilen, der peger væk fra dig, er begyndelsen. Denne side skal tilsluttes en strømkilde og en mikrokontroller. Inden du bruger en LED -strimmel i et projekt, skal du sørge for at teste, at alle lysdioderne fungerer. I trin 14 går vi over, hvordan du uploader et program og tester din LED -strip.

LED -strips leveres med forskellige densiteter af LED'er (30 LEDs/m, 60 LEDs/m eller 90 LEDs/m). Til dette projekt vil jeg anbefale at bruge 60 lysdioder/m eller endnu flere lysdioder/meter til et nederdel, der ser mere ud.

Trin 3: Mikrocontroller

Der er mange forskellige mikrokontrollere at vælge imellem. På billedet kan du se 4 forskellige mikrokontrollere, jeg normalt bruger til wearables: Den røde Wattuino Nanite85 fra Watterott er det mindste bord med en Atmel ATtiny85 mikroprocessor. Det er fantastisk til de fleste bærbare projekter. Selvom det ikke har store huller til syning, er det let at sætte på dit tøj, fordi det er så lille. På kortet er en USB-Bootloader til at slutte den til din computer og tilslutte en strømkilde som en powerbank. Tavlen har 6 ben: 4 datapinde, 1 GND og 1 strøm.

Det lille sorte bord er Gemma fra Adafruit, som også har en Atmel ATtiny85 mikroprocessor. Hullerne er lidt større, og du kan bruge ledende tråd til at sy den. Gemma har en USB-port og en JST-forbindelse til litiumpolymerbatterier. Tavlen er fantastisk til små projekter, fordi den har 6 ben: 3 datastifter, 1 GND og 2 strøm (3 V og Vout).

Den større sorte mikrokontroller er Florafrom Adafruit. Flora har en mere kraftfuld mikroprocessor (Atmel Mega 32u4) og kan bruges til komplekse projekter (tilslutning af flere sensorer, mikrofoner osv.). Kortet har en USB-port og et JST-stik til litiumpolymerbatterier. Udover 14 ben (8 data, 3 GND og 3 strøm) er der også en tænd/sluk -kontakt på tavlen.

Den lilla mikrokontroller er LilypadArduino Simple fra Sparkfun med en Atmel Mega328 mikroprocessor. Brættet har et JST-stik, en tænd/sluk-kontakt samt en programmerbar knapkontakt. Da USB-porten ikke er på kortet (FTDI breakout) er det mere kompliceret at bruge en powerbank til strømforsyningen. Det har 11 ben: 9 datastifter, 1 GND og 1 strøm. Lilypad kan vaskes og er god til syprojekter på grund af sine store huller.

Til dette projekt brugte jeg Flora. Jeg kunne have brugt en mindre mikrokontroller, men det var den eneste, jeg havde på hånden på det tidspunkt.

Trin 4: Strømforsyning

Litiumpolymerbatterier er kraftfulde og lette at genoplade. Alt efter kapacitet (mA) findes batterierne i forskellige størrelser. Litiumpolymerbatterier leveres normalt med et 2-benet JST-stik, som kan tilsluttes mikrokontrolleren. Et 3,7 V batteri har omkring 4,2 V når det er fuldt opladet og dør ved 3,0 V.

LED Strip skal køre på en 5 V strømforsyning, men den fungerer også med et 3,7 V batteri. Gå dog aldrig højere end 5 V.

Hvilken kapacitet er den rigtige til dit projekt? En LED trækker omkring 60 mA (milliampere) strøm. Forestil dig, at du har 20 lysdioder på din strimmel, de vil højst sandsynligt tegne 1, 200 mA i alt. Et batteri på 1200 mAh (milliampere) kan levere 1200 mA i en time, så hvis dit batteri har en kapacitet på 2, 500 mAh, varer det i to timer eller mere:

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

Da lysdioderne ikke kører på fuld lysstyrke hele tiden, holder batteriet sandsynligvis længere. Du kan finde en god guide til estimering af batteriets driftstid på Adafruit. Når det ikke bruges korrekt, kan litiumpolymerbatterier være virkelig farlige. Hvis du ikke er for bekendt med elektronik, vil jeg anbefale at bruge en USB -powerbank. Den leveres med et USB -kabel til strøm/opladning af lille elektronik som din smartphone eller i dette tilfælde mikrokontroller. Det er sikrere at bære en USB -strømbank på din krop, fordi litiumpolymerbatteriet er beskyttet i et aluminiumshus og mindre tilbøjelige til at blive beskadiget, hvilket kan få det til at lække eller eksplodere. Du vil ikke have, at dette skal ske. I denne vejledning brugte jeg et litiumpolymerbatteri direkte (ikke i en aluminiumskasse). Jeg har siden skiftet til at bruge powerbanks.

Trin 5: Skæring af LED Strip og bælte

For at starte skal du finde ud af remmens længde og hvor mange lysdioder og fiberoptiske tråde du skal bruge. Mål størrelsen på din talje (hjælp til måling) og skær en LED -strimmel lige så lang som din måling. Klip strimlen på den nærmeste skærelinje markeret med en lille saks (se billede). I bedste fald er LED -strimlen lidt kortere end længden på din hoftemåling. Tæl nu LED'erne på båndet - dette er antallet af individuelle fiberoptiske tråde, du skal forberede. Dette er også antallet af lysdioder, du skal angive i NeoPixel -koden, før du uploader programmet til din mikrokontroller.

Min strip har 60 lysdioder pr. Meter. Efter at have skåret et 70 cm langt stykke er der 42 lysdioder tilbage på strimlen.

Senere vil jeg tape LED -strimlen på et tyndt bælte for mere støtte. Bæltet skal være lige så bredt som LED -strimlen og cirka 10 cm længere. Fordi du vil bruge velcro til at lukke bæltet, skal du sørge for at afskære selens spænde.

Trin 6: Loddetråde til LED -strimlen

I det næste trin skal du lodde de tre ledninger på LED -strimlen og forsegle den med varm lim og varmekrympning. Skub først et lille stykke varmekrymp (ca. 1,5 cm langt) på silikonehuset. Klip derefter tre ledninger og lod en ledning til hver af de ledende +5V, DIN og GND ben i begyndelsen af strimlen (hvordan man lodder LED strimler tutorial). Hvis du bruger den samme farvede tråd til alle tre linjer, skal du lægge lidt tape omkring hver ledning og markere dem, så du ikke blander dem. Sørg for, at ledningerne er lange nok - ca. 30 cm - til at lodde dem til din mikrokontroller senere. Gør dem længere, end du tror, du burde, hvis du ikke er sikker.

Skub nu en lille mængde varm lim ind i silikonehuset, men ikke så langt som at dække den første LED med lim. Mens limen stadig er blød, trækkes varmekrymperen halvvejs over silikonehuset og halvvejs over ledningerne. Pres lidt lim ud af strimlen ind i varmekrympeslangen, og brug en varmepistol, lighter eller loddejern til at opvarme varmekrympningen, indtil den er tæt omkring strimlen og ledninger. Forsegl nu den anden ende af LED -strimlen med lidt varm lim.

Trin 7: Forbered fiberoptiske bundter

Jeg købte en 2 m lang streng på 200 fiberoptiske fibre med en diameter på 0,05 cm. Der er tyndere fiberoptiske fibre på markedet, men jo tykkere fiber, jo lysere ender kommer til at skinne, og jo mindre sandsynligt er det for at de går i stykker.

Fordi jeg ville have nederdelen til at være omkring 50 cm lang, klippede jeg den fiberoptiske streng tre gange og fik 800 fibre på 50 cm.

Nu skal der limes et lille bundt fiberoptik på hver LED. Jeg brugte et klart vinylrør med en diameter på 0,6 cm, som jeg skar i 42 stykker (antal af mine lysdioder) hver 3 cm lange. Jeg lagde omkring 17 fibre i hvert vinylstykke og skubbede dem gennem røret og lidt forbi enden, cirka 3 til 4 cm. Afhængigt af tykkelsen af dine fibre eller vinylrør kan du have en anden mængde fibre i hvert rør. Brug så mange som muligt.

Til sidst, du skubbede igennem, spredte du lidt klar lim (jeg brugte E6000) ind mellem fibrene. Sørg for, at limen kommer ind mellem fibrene, og træk toppen af tråden tilbage i røret. Jeg vælger oprindeligt en 5 minutters epoxy, men det var ikke det bedste valg. Limen blev virkelig hård, og fibrene gik undertiden i stykker. Et klart E6000 -klæbemiddel fungerer lige så godt og er mere fleksibelt.

Trin 8: Gør fiberoptikken lysere

Når limen er tør, skæres ca. 0,5 cm af spidsen af røret med en skarp kniv. Sørg for, at alle fibrene nu flugter med den afskårne ende og ikke trækkes tilbage indeni. Jo renere snittet er, desto bedre overføres lyset til fibrene.

For at få enderne til at skinne endnu lysere kan du også smelte den afskårne ende. Hold enden af vinylrøret tæt på en ren flamme (gasovn eller lighter, men ikke et lys), indtil fibrene er let smeltet. Vær dog forsigtig, og hold den ikke for tæt på flammen - du vil ikke brænde røret. Nu skal fiberspidserne skinne dobbelt så lyst.

Trin 9: Adskil fibrene

Nu er de enkelte tråde næsten færdige. For at få et fyldigere nederdel skal vi adskille fibrene. I enden af røret, hvor fibrene kommer ud, spredes dem jævnt fra hinanden og forsigtigt lægges lidt varm lim ovenpå. Brug ikke for meget lim eller sæt limpistolen for tæt på, fordi fibrene vil smelte og bøje. Hold den på plads, indtil limen er tør.

Trin 10: Byg vinylrørholder

LED -båndet har en aftagelig, vandtæt silikoneetui. Jeg prøvede mange forskellige lim, men intet klæbede permanent til silikonen. Jeg ville dog beholde silikonehuset til beskyttelse.

For at fastgøre fiberbundtet oven på hver LED, er det nødvendigt at bygge en lille holder lavet af varm lim. Læg en fiberoptisk streng oven på en LED og læg lidt varm lim rundt og på højre og venstre side af røret - vent til det er tørt. Gentag for alle de andre fibertråde individuelt. Smelt derefter forsigtigt limen på siden og lim 4 til 5 rør sammen - vær meget opmærksom på afstanden mellem vinylrørene. I sidste ende skal hvert fiberoptisk bundt være lige oven på en LED.

Trin 11: Tape rør på strip og bælte

I det næste trin skæres andetapen i 5 cm lange tynde strimler og tape rørholderne omkring LED -strimlen og bæltet. Start med enden af strimlen, der har de 3 ledninger, og lad 10 cm bælte være afdækket. Sørg for at placere hver streng nøjagtigt oven på en LED. Efter at have fastgjort en sektion af rørholdere, skal du vedhæfte det næste afsnit med samme proces som det sidste trin, hvor vi lavede holderne selv. Vedhæft derefter det næste afsnit. Tape ikke de sidste tre rør af den sidste holder på båndet og bæltet endnu.

Til sidst med de 3 ledninger skal du skære et lille hul i bæltet og trække i de tre ledninger gennem hullet. Bøj ledningerne mod midten af båndet, og fastgør dem et par stykker med tape. Vi fører i sidste ende ledningerne videre til, hvor batterilommen vil være.

Trin 12: Lav batterilomme

Til batteri og mikrokontroller syede jeg en lille lomme. Hvis du ikke kan sy, skal du bare klippe to firkantede stykker stof og lime dem sammen. For at fastgøre det til bæltet skar jeg en firkant med et håndtag ud af et plastnetstof (se billede) - almindeligt stof skulle fungere lige så godt. Firkanten skal have omtrent samme størrelse som batterilommen.

Vælg nu et sted, hvor du vil have batterilommen med. Min er bagpå lidt til højre. Fjern nu den ene tape -bånd mellem de to vinylrør, hvor du gerne vil placere lommen og skub håndtaget mellem LED -strimlen og bæltet. Træk håndtaget ned og sy eller lim det på firkanten. Stik lidt velcro på batterilommen og holderen. Glem også at tape LED -strimlen tilbage på bæltet igen.

Jeg valgte velcro, fordi jeg ville være i stand til at udskifte batteriposen afhængigt af det tøj, jeg har på. Der er mange andre måder at lave en permanent batteripose, der er endnu mere sikker og sikker.

Trin 13: Byg remmen

Skær et 10 cm langt velcrostykke, og sæt det ru stykke oven på bæltet, hvor vi lod 10 cm være afdækket. Sæt det fuzzy stykke til side til senere.

Fordi bæltet er lidt tungt, var jeg bange for, at velcroen ville åbne, mens jeg havde det på. For mere støtte skærer jeg tre små velcrobånd. I enden af bæltet, hvor du forlod 3 rør uden tapning, tape de små velcrobånd mellem bæltet og LED -strimlen, justeret under rørene. Det fuzzy stykke skal klæbe til LED -strimlen, mens den ru side skal klæbe til bæltet. Det fuzzy stykke skal stikke ud på den ene side, og det grove stykke skal stikke ud af den anden. Derfor vil hvert stykke kun være i stand til at være halvvejs mellem bæltet og LED -båndet, før det berøres med det andet stykke. De klæbrige sider, der stikker ud forbi LED -stiplen og bæltet, kan dækkes med stof, så de ikke længere er klæbrige.

Med nogle tapestrimler fastgøres de sidste vinylrørholdere til bæltet.

Få nu det 10 cm fuzzy stykke, du havde afsat. Stick det under bæltet på samme side, hvor du bare lægger de små velcrobånd.

Nu kan du prøve nederdelen og lukke bæltet.

Trin 14: Upload LED -programmet

Nu skal du uploade LED -programmet til din mikrokontroller.

Da der er så mange velskrevne og detaljerede selvstudier, vil jeg bare dele linkene med dig: Hvis du har brug for mere hjælp til at komme i gang med en Arduino, lære om Arduino -miljøet, tilslutte mikrokontrolleren til en computer og uploade programmer til Arduino Du kan finde nyttige oplysninger på Arduino -webstedet eller Adafruit Flora Tutorial.

Et godt LED -program til at starte med er Strandtest fra Adafruit. Følg bare vejledningen, download NeoPixel zip -filen og tilføj den til dit Arduino -bibliotek. Hvis du vil lære mere om RGB -lysdioder og skrive din egen kode, kan du tjekke FastLED -biblioteket. Det er et andet Arduino -bibliotek til programmering af adresserbare LED -strimler og pixels. Tjek Fast LED -fællesskabet for at se nogle gode eksempler.

Trin 15: Tilslut strimlen til mikrokontrolleren

Lod +5 V -ledningen fra bæltet til VBAT -stiften på mikrokontrolleren, GND til GND og datakablet til den pin, du definerede i LED -koden, du uploadede til mikrokontrolleren. Jeg valgte pin 6. For at være sikker på at ledningerne ikke rives af, tapede jeg Flora på et stykke plastik og beskyttede stifterne med lidt varm lim. Du kan også se en lille knapkontakt i venstre hjørne - jeg tilføjede den til at skifte mellem forskellige LED -mønstre. Tilslut nu din strømkilde til mikrokontrolleren, og LED -bæltet skal lyse.

Trin 16:… Næsten færdig

Næsten færdig! Nu kan du trimme fibrene i forskellige længder. Hvis du vil have forskellige effekter, kan du bruge sandpapir langs fibrernes længde eller bøje fibrene lidt. Jeg slibede enderne lidt mere for en mere diffus glød mod enderne.

Tak fordi du læste min instruktive og have det sjovt med at bygge og bære dit nederdel. Hvis du har spørgsmål eller noget er uklart, tøv ikke med at stille.