Sukně medúzy z optických vláken: 16 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Protože účinek vláknové optiky je tak fascinující, přemýšlel jsem o výrobě oblečení s vláknovou optikou a RGB LED diodami. Trvalo mi nějaký čas, než jsem přišel s návrhem a přišel na to, jak připevnit vlákna na LED pásek. Nakonec jsem vyrobil tuto Jelly Fish sukni: prameny vláknové optiky jsou nalepeny do vinylových trubiček, které jsou přilepeny na LED pásek a pás. V zadní části je malá taška na baterii a mikrokontrolér, která dodává LED energii a datům. Protože diody LED na pásku jsou adresovatelné, může se pás rozsvítit v různých předem naprogramovaných barvách a vzorcích.

Tento projekt je skvělý způsob, jak začít s RGB LED a naučit se programovat pomocí Arduino IDE. A nemusíte se bát, že k výrobě této sukně nepotřebujete ani vynikající dovednosti v oblasti pájení ani programování.

Krok 1: Spotřební materiál

Materiály

· Optická vlákna o délce 200 x 2 m - průměr 0,05 cm [eBay]

· Adresovatelné 5V RGB LED diody (60/m) se silikonovým pouzdrem [Adafruit, eBay]

· Mikrokontrolér Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Lithium (iontová) polymerová baterie nebo USB power banka [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Čirá vinylová trubka - průměr 0,6 cm [železářství]

· Čiré 5minutové epoxidové lepidlo nebo lepidlo E6000 na plasty [železářství]

· Čistá silná kachní páska (nejlépe dvouvláknová) [železářství]

· Smršťování - průměr 1 cm [železářství]

· 1,5 m z 22 AWG splétaného měděného kabelu/drátu [železářství]

· Tenký pás

· 10 cm silný suchý zip s lepivou zadní částí [obchod s látkami]

· Látka pro batoh

Nástroje

· Horká lepicí pistole

· Páječka

· Pájka

· Nůž

· Nůžky

· Lehčí

· Horkovzdušná pistole

· Jehla a nit

· Měřicí páska

Krok 2: RGB LED pásek

RGB LED diody mohou svítit v různých barvách a vzorech, protože jsou adresovatelné. Každá RGB LED má červenou, zelenou a modrou LED a také malý čip ovladače. Díky čipu je RGB LED chytřejší než běžná LED. Čip každé diody LED zná svou vlastní polohu na pásku a může také individuálně ovládat jas červené, zelené a modré barvy. Lze tedy naprogramovat téměř každý představitelný vzor a barvu.

Mezi každou jednotlivou LED najdete tři řádky: +5V, DO/DI a GND. Řada 5V (což znamená „5 voltů“) poskytuje LED diodu napájení; DI/DO (což znamená „vstup dat“a „výstup dat“) říká LED, jak a kdy se rozsvítit; GND znamená zem. Nahoře na těchto třech řádcích je symbol malé nůžky - to je jediné místo, kde byste měli řezat LED pásek.

Na proužku byste také měli najít šipky. Šipky ukazují směr, kterým se data pohybují. Je důležité uvést začátek a konec pásu: řezaný okraj se šipkou směřující od vás je začátek. Tuto stranu je třeba připojit ke zdroji napájení a mikrokontroléru. Před použitím pásky LED v projektu nezapomeňte vyzkoušet, zda všechny LED diody fungují. V kroku 14 si projdeme, jak nahrát program a otestovat váš LED pás.

LED pásky mají různou hustotu LED (30 LED/m, 60 LED/m nebo 90 LED/m). Pro tento projekt bych doporučil použít 60 LED/m nebo ještě více LED/metr pro dokonalejší sukni.

Krok 3: Mikrokontrolér

Na výběr je mnoho různých mikrokontrolérů. Na obrázku vidíte 4 různé mikrokontroléry, které obvykle používám pro nositelná zařízení: Červený Wattuino Nanite85 od Watterott je nejmenší deska s mikroprocesorem Atmel ATtiny85. Je to skvělé pro většinu nositelných projektů. Přestože nemá velké otvory pro šití, snadno se připevní na oblečení, protože je tak malý. Na desce je USB-bootloader, který jej připojí k počítači a připojí zdroj energie, jako je powerbanka. Deska má 6 pinů: 4 datové piny, 1 GND a 1 napájení.

Malá černá deska je Gemma od společnosti Adafruit, která má také mikroprocesor Atmel ATtiny85. Otvory jsou trochu větší a pro jejich šití můžete použít vodivou nit. Gemma má port USB a připojení JST pro lithium-polymerové baterie. Deska je skvělá pro malé projekty, protože má 6 pinů: 3 datové piny, 1 GND a 2 napájení (3 V a Vout).

Větší černý mikrokontrolér je Florafrom Adafruit. Flora má výkonnější mikroprocesor (Atmel Mega 32u4) a lze jej použít pro složité projekty (připojení více senzorů, mikrofonů atd.). Deska má port USB a konektor JST pro lithium-polymerové baterie. Kromě 14 pinů (8 dat, 3 GND a 3 napájení) je na desce také vypínač.

Fialovým mikrokontrolérem je LilypadArduino Simple od Sparkfun s mikroprocesorem Atmel Mega328. Deska je vybavena konektorem JST, vypínačem a programovatelným přepínačem. Protože port USB není na desce (FTDI breakout), je použití napájecího zdroje pro napájení komplikovanější. Má 11 pinů: 9 datových pinů, 1 GND a 1 napájení. Lilypad je omyvatelný a je vhodný pro šití, protože má velké otvory.

Pro tento projekt jsem použil Floru. Mohl jsem použít menší mikrokontrolér, ale byl to jediný, který jsem v té době měl po ruce.

Krok 4: Napájení

Lithium polymerové baterie jsou výkonné a snadno se dobíjejí. V závislosti na kapacitě (mA) se baterie dodávají v různých velikostech. Lithium-polymerové baterie se obvykle dodávají s 2kolíkovým konektorem JST, který lze zapojit do mikrokontroléru. Baterie 3,7 V má při plném nabití asi 4,2 V a vybije se při 3,0 V.

LED pásek by měl fungovat na 5 V napájení, ale funguje také s 3,7 V baterií. Nikdy však nepřekračujte napětí vyšší než 5 V.

Jaká kapacita je pro váš projekt správná? Jedna LED odebírá proud přibližně 60 mA (miliampér). Představte si, že máte na pásu 20 LED diod, které s největší pravděpodobností odeberou celkem 1 200 mA. Baterie 1 200 mAh (miliampérhodiny) může dodávat 1 200 mAh po dobu jedné hodiny, takže pokud má vaše baterie kapacitu 2 500 mAh, vydrží dvě hodiny nebo déle:

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

Vzhledem k tomu, že LED diody nebudou stále svítit na plný jas, baterie s největší pravděpodobností vydrží déle. Na Adafruit najdete skvělý průvodce odhadem doby provozu baterie. Pokud nejsou lithium polymerové baterie používány správně, mohou být opravdu nebezpečné. Pokud nejste příliš obeznámeni s elektronikou, doporučil bych použít powerbanku USB. Dodává se s kabelem USB pro napájení/nabíjení malé elektroniky, jako je váš smartphone nebo v tomto případě mikrokontrolér. Je bezpečnější nosit na těle powerbanku USB, protože lithium -polymerová baterie je chráněna v hliníkovém pouzdře a je méně pravděpodobné, že se poškodí, což by mohlo způsobit její únik nebo výbuch. Nechcete, aby se to stalo. V tomto tutoriálu jsem použil lithium -polymerovou baterii přímo (ne v hliníkovém pouzdře). Od té doby jsem přešel na používání energetických bank.

Krok 5: Řezání LED pásky a pásu

Chcete -li začít, musíte zjistit délku pásu a kolik LED diod a vláken z optických vláken budete potřebovat. Změřte si velikost pasu (pomoc při měření) a ořízněte pásek LED tak dlouho, jak budete měřit. Odřízněte proužek na nejbližší řezné linii označené malými nůžkami (viz obrázek). V nejlepším případě je LED pás o něco kratší než délka vašeho měření boků. Nyní spočítejte LED diody na pásku - to je počet jednotlivých vláken z optických vláken, která se chystáte připravit. Toto je také počet LED, které musíte deklarovat v kódu NeoPixel před nahráním programu do vašeho mikrokontroléru.

Můj pás má 60 LED na metr. Po odříznutí 70 cm dlouhého kusu zbývá na pásu 42 LED diod.

Později přilepím LED pásek na tenký pás pro větší podporu. Pás by měl být stejně široký jako LED pás a asi o 10 cm delší. Protože budete pásek zapínat na suchý zip, nezapomeňte odříznout sponu opasku.

Krok 6: Pájecí dráty na LED pásek

V dalším kroku budete muset připájet tři vodiče na LED pásek a utěsnit je horkým lepidlem a smršťováním. Na silikonové pouzdro nejprve zatlačte malý kousek smršťovacího zařízení (asi 1,5 cm dlouhý). Poté ustřihněte tři vodiče a připájejte vodič ke každému z vodivých +5V, DIN a GND pinů na začátku pásu (návod k pájení LED pásků). Pokud používáte stejně barevný drát pro všechny tři řádky, nalepte kolem každého drátu pásku a označte je, abyste je nezamíchali. Ujistěte se, že jsou dráty dostatečně dlouhé - asi 30 cm -, abyste je mohli později připájet k mikrokontroléru. Pokud si nejste jisti, prodlužte je, než byste si mysleli.

Nyní zatlačte malé množství horkého lepidla do silikonového pouzdra, ale ne tak daleko, aby pokrylo první LED lepidlem. Zatímco je lepidlo stále měkké, přetáhněte smršťovací bužírku napůl přes silikonové pouzdro a napůl přes dráty. Vytlačte trochu lepicího proužku do smršťovací bužírky a pomocí horkovzdušné pistole, zapalovače nebo páječky zahřejte smršťovací bužírku, dokud nebude těsná kolem pásu a vodičů. Nyní utěsněte druhý konec LED pásky horkým lepidlem.

Krok 7: Připravte si svazky optických vláken

Koupil jsem 2 m dlouhý pramen 200 vláken z optických vláken o průměru 0,05 cm. Na trhu jsou tenčí vlákna z optických vláken, ale čím silnější je vlákno, tím jasnější budou konce zářit a tím menší je pravděpodobnost, že se zlomí.

Protože jsem chtěl, aby byla sukně dlouhá asi 50 cm, stříhal jsem vlákno z optických vláken třikrát a dostal jsem 800 vláken na 50 cm.

Nyní je třeba na každou LED nalepit malý svazek vláknové optiky. Použil jsem čirou vinylovou trubičku o průměru 0,6 cm, kterou jsem rozřezal na 42 kusů (počet mých LED), každý o délce 3 cm. Do každého vinylového kusu jsem vložil asi 17 vláken a protlačil je trubičkou a kousek za konec, asi 3 až 4 cm. V závislosti na tloušťce vašich vláken nebo vinylové trubice můžete mít v každé trubce jiné množství vláken. Použijte tolik, kolik se vejde.

Na konci, které jste protlačili, rozetřete mezi vlákna nějaké čiré lepidlo (použil jsem E6000). Zajistěte, aby se lepidlo dostalo mezi vlákna, a zatáhněte horní část pramene zpět do trubice. Původně jsem vybral 5minutový epoxid, ale nebyla to nejlepší volba. Lepidlo opravdu ztvrdlo a vlákna se někdy zlomila. Čiré lepidlo E6000 funguje stejně dobře a je flexibilnější.

Krok 8: Zesvětlete světlovod

Když je lepidlo suché, odřízněte ostrým nožem asi 0,5 cm od špičky tuby. Ujistěte se, že všechna vlákna jsou nyní v jedné rovině s ustřiženým koncem a ne ustupují dovnitř. Čím čistší je střih, tím lépe se světlo přenáší na vlákna.

Aby se konce leskly ještě jasněji, můžete řezaný konec také roztavit. Konec vinylové trubice držte blízko čistého plamene (plynová trouba nebo zapalovač, ale ne svíčka), dokud se vlákna mírně nerozpustí. Buďte však opatrní a nedržte jej příliš blízko plamene - nechcete trubici spálit. Nyní by špičky vláken měly zářit dvakrát jasněji.

Krok 9: Oddělte vlákna

Nyní jsou jednotlivé prameny téměř hotové. Aby vypadala sukně plnější, musíme vlákna oddělit. Na konci trubice, odkud vlákna vycházejí, je rovnoměrně rozložte a opatrně navrch naneste horké lepidlo. Nepoužívejte příliš mnoho lepidla ani lepicí pistoli nedávejte příliš blízko, protože vlákna se roztaví a ohnou. Držte jej na místě, dokud lepidlo nezaschne.

Krok 10: Postavte držák vinylové trubice

LED pásek má odnímatelné, vodotěsné silikonové pouzdro. Zkoušel jsem mnoho různých lepidel, ale nic se na silikon trvale nepřilepilo. Chtěl jsem však zachovat silikonové pouzdro pro ochranu.

Chcete -li připevnit svazek vláken na každou LED, je nutné postavit malý držák vyrobený z horkého lepidla. Umístěte vlákno z optických vláken na LED a naneste horké lepidlo kolem a na pravou a levou stranu trubice - počkejte, až zaschne. Opakujte pro všechny ostatní prameny vláken jednotlivě. Poté opatrně na straně roztavte lepidlo a slepte 4 až 5 zkumavek k sobě - věnujte velkou pozornost vzdálenosti mezi vinylovými trubičkami. Nakonec by každý svazek optických vláken měl být přímo nad LED.

Krok 11: Páskové zkumavky na pásek a opasek

V dalším kroku nastříhejte kachní pásku na 5 cm dlouhé tenké proužky a páskujte držáky trubek kolem LED pásku a pásu. Začněte koncem proužku, který má 3 dráty, a nechte 10 cm pásu nezakrytý. Ujistěte se, že jste každý pramen umístili přesně na LED diodu. Po připojení části držáků trubek připojte další část stejným postupem jako poslední krok, kde jsme vyrobili držáky sami. Poté připojte další část. Na pás a pás ještě nelepte poslední tři tuby posledního držáku.

Na konci se 3 dráty vyřízněte malý otvor do pásu a vytáhněte tři dráty skrz otvor. Ohněte dráty směrem ke středu proužku a několik je zajistěte několika smyčkami pásky. Nakonec vedeme vodiče dále k místu, kde bude kapsa na baterii.

Krok 12: Vytvořte kapsu na baterie

Na baterii a mikrokontrolér jsem ušil malou kapsu. Pokud nemůžete šít, ustřihněte dva čtvercové kusy látky a slepte je dohromady. Abych ho připevnil k opasku, vystřihl jsem čtverec s držadlem z plastové síťoviny (viz obrázek) - stejně dobře by měla fungovat i běžná tkanina. Čtverec by měl mít přibližně stejnou velikost jako kapsa na baterii.

Nyní si vyberte místo, kam chcete nést kapsu na baterii. Ten můj je vzadu trochu vpravo. Nyní odstraňte jednu smyčku pásky mezi dvěma vinylovými trubičkami, kam byste chtěli umístit kapsu, a zatlačte rukojeť mezi LED pásek a pás. Stáhněte rukojeť dolů a přišijte nebo přilepte na čtverec. Na kapsu a držák baterie nalepte suchý zip. Nezapomeňte také pásek LED znovu nalepit zpět na pás.

Vybral jsem si suchý zip, protože jsem chtěl mít možnost vyměnit sáček s baterií v závislosti na oblečení, které mám na sobě. Existuje mnoho dalších způsobů, jak vyrobit ještě bezpečnější a bezpečnější tašku na baterie.

Krok 13: Postavte pásový zip

Odřízněte 10 cm dlouhý kus suchého zipu a hrubý kus přilepte na pás, kde jsme nechali 10 cm nezakrytých. Fuzzy kus odložte na později.

Protože je opasek trochu těžký, bál jsem se, že se suchý zip rozepne, když jsem ho měl na sobě. Pro větší podporu jsem ustřihl tři malé proužky na suchý zip. Na konec pásu, kde jste nechali 3 trubičky bez lepidla, nalepte malé pásky na suchý zip mezi pás a LED pásek, zarovnané pod trubicemi. Fuzzy kus by se měl držet na LED pásku, zatímco hrubá strana by se měla držet na pásu. Fuzzy kus by měl vyčnívat na jedné straně a hrubý kus by měl trčet z druhé. Každý kus proto bude moci být pouze v polovině cesty mezi pásem a LED páskem, než se dotkne druhého dílu. Lepkavé strany, které vyčnívají za LED stip a pás, mohou být potaženy látkou, takže již nejsou lepivé.

U některých páskových pásků zajistěte poslední držáky vinylových trubek na opasek.

Nyní získejte 10 cm fuzzy kousek, který jste si odložili. Přilepte ho pod opasek na stejné straně, kam jen dáte malé proužky na suchý zip.

Nyní si můžete vyzkoušet sukni a zapnout pás.

Krok 14: Nahrajte program LED

Nyní musíte nahrát program LED do svého mikrokontroléru.

Protože existuje tolik dobře napsaných a podrobných tutoriálů, podělím se s vámi o odkazy: Pokud potřebujete další pomoc s začátky s Arduinem, seznámením se s prostředím Arduino, připojením mikrokontroléru k počítači a nahráváním programů do Arduina užitečné informace najdete na webu Arduino nebo v Adafruit Flora Tutorial.

Skvělý program LED pro začátek je Strandtest od společnosti Adafruit. Postupujte podle pokynů, stáhněte si zip soubor NeoPixel a přidejte jej do své knihovny Arduino. Pokud se chcete dozvědět více o RGB LED diodách a napsat si vlastní kód, podívejte se do knihovny FastLED. Je to další knihovna Arduino pro programování adresovatelných LED pásků a pixelů. Podívejte se na komunitu Fast LED a podívejte se na pár skvělých příkladů.

Krok 15: Připojte proužek k mikrokontroléru

Pájecí vodič +5 V z pásu připájejte na kolík VBAT na mikrokontroléru, GND na GND a datový vodič na pin, který jste definovali v kódu LED, který jste nahráli do mikrokontroléru. Vybral jsem kolík 6. Abych se ujistil, že se dráty neodtrhnou, nalepil jsem Floru na kus plastu a špendlíky chránil horkým lepidlem. V levém rohu můžete také vidět malý přepínač - přidal jsem jej pro přepínání mezi různými vzory LED. Nyní připojte svůj zdroj energie k mikrokontroléru a LED pás by se měl rozsvítit.

Krok 16: … Téměř hotovo

Skoro hotovo! Nyní můžete vlákna zastřihnout na různé délky. V případě, že chcete různé efekty, můžete použít brusný papír po délce vláken nebo vlákna mírně ohnout. Konce jsem ještě trochu přebrousil, abych dosáhl difuznější záře směrem ke koncům.

Děkuji, že jste si přečetli můj návod a užijte si stavbu a nošení sukně. Pokud máte nějaké dotazy nebo vám není něco jasné, neváhejte se zeptat.