Sukně ekvalizéru reagujícího na zvuk: 21 kroků (s obrázky)

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

Chvíli jsem chtěl navrhnout kus, který interaguje se zvukem. Ekvalizérová sukně má integrovanou elektroniku, která reaguje na hladinu hluku ve svém prostředí. Integrované LED diody jsou uspořádány jako tyče ekvalizéru, aby zdůraznily chování reagující na zvuk. V závislosti na intenzitě zvuku se rozsvítí pouze několik nebo všechny LED diody.

Integrace správné elektroniky bez jejího zviditelnění nebyla příliš snadná, protože sukně přiléhá k pokožce. Také jsem chtěl, aby ekvalizérová sukně vypadala jako běžná sukně bez jakýchkoli otvorů, kdykoli jsou světla vypnutá. Trvalo mi nějaký čas, než jsem našel správné LED diody a metody, protože předem vyrobené LED pásky nebo LED pásky byly příliš objemné a nebyly dostatečně pružné pro sukni.

Použití vodivého závitu je obvykle snadný způsob integrace elektroniky. Pokud však jde o připojení více LED diod RGB k pásku, odpor vodivého vlákna je příliš vysoký. LED diody je třeba sešít pěkně blízko sebe, jinak začnou blikat a/nebo zobrazovat špatnou barvu.

V tomto návodu vám ukážu, jak vyrobit na zakázku velmi tenký a flexibilní LED pásek a jak zapojit elektroniku a integrovat světla do kůže.

Krok 1: Design

Tato kožená sukně má 5 sloupců se 3 až 6 světly a 20 LED diodami celkem. LED diody a elektronika jsou připevněny k vnitřní straně sukně. Světla prosvítají otvory v horní vrstvě, které jsou zajištěny očky a horkým lepidlem. Vzhledem k tomu, že očka vypadají jako malé cvočky, sukně stále vypadá hezky, i když jsou světla vypnutá.

Krok 2: Spotřební materiál

Materiály:

• Kůže
• Podšívka
• Zip
• nebo si vezmi sukni
• 20 x RGB LED diod [typ WS2812B] od SparkFun
• Mikrokontrolér [Flora] od společnosti Adafruit
• Mikrofonní zesilovač od společnosti Adafruit nebo SparkFun
• 3,7 - 5 V baterie od SparkFun nebo Amazon
• Flexibilní drát [potažený silikonem nebo PVC] od společnosti Adafruit
• Smršťování teplem
• 3 x Mužské propojovací vodiče
• 3 x Ženské propojovací vodiče
• 10 cm suchý zip s lepivou zadní stranou
• 20 x ¼”očka

Nástroje:

• Páječka
• Pájecí drát
• Sada nástrojů pro očka
• Kladivo
• Horká lepicí pistole + lepidlo
• Měřicí páska
• Pravítko
• Nůžky
• Látková křída nebo pero
• Jehla a nit
• Šicí stroj
• Počítač a kabel USB

Volitelný:

• Nástroj pro pájení pomocných rukou
• Krokodýl zacvakne
• Nástroj pro krimpování drátu

Krok 3: RGB LED diody WS2812B

Na obrázku výše vidíte „nahé“LED diody WS2812B RGB - SMD. Každá LED dioda je malá 5 x 5 mm a má červenou (R), zelenou (G) a modrou (B) LED a také malý čip ovladače. LED diody WS2812B jsou adresovatelné, což znamená, že můžete ovládat barvu a jas každé jednotlivé LED diody. Proto lze naprogramovat téměř každý představitelný vzorec.

Každá LED má čtyři pájecí kontakty: jeden pro uzemnění, jeden pro napájení a jeden pro vstup dat a jeden pro výstup dat. Zemnící kolík je označen vyříznutým okrajem v horní části diody LED, vedle uzemňovacího kolíku je kolík pro vstup dat. Úhlopříčkou přes vstup dat je výstup dat, který bude připojen ke kolíku vstupu dat další LED. Poslední pin je napájecí pin. Datové piny jsou nezbytné pro přenos informací o tom, jak jasné a jakou barvu by LED diody měly mít.

Pokud potřebujete další informace, přejděte na produktovou stránku Sparkfun, kde najdete datový list, průvodce připojením a výukový program LED.

Krok 4: Zesilovač mikrofonu

Deska zesilovače Electret pro mikrofon od společnosti Adafruit je dodávána s elektretovým mikrofonem 20-20KHz a 3 pájecími piny pro připojení k mikrokontroléru. OUT musí být propojen s pinem mikrokontroléru definovaným v kódu, GND bude připojen k zemi a VCC ke zdroji energie mezi 2,4 - 5 V. Použijte „nejtišší“napájecí zdroj dostupný na desce. Na Floře by to byl pin 3,3 V.

Electretový mikrofonní zesilovač je skvělý pro zvukové nahrávky nebo audioreaktivní projekty, jako je tato LED sukně. Další informace o mikrofonu najdete v datovém listu Adafruit.

Krok 5: Nositelný mikrokontrolér

Na výběr je mnoho nositelných mikrokontrolérů. Přehled různých desek najdete v kroku 3 instrukce sukně Jellyfish. Pro tento projekt je nutná deska s vyšším výpočetním výkonem a pamětí, protože kód je trochu složitý. Práce s menší deskou bude s největší pravděpodobností komplikovanější nebo nebude fungovat vůbec, protože není dostatek paměti.

Krok 6: Napájení

Použití energetických bank namísto „nahých“lithium polymerových (LiPo) baterií je bezpečnější, protože baterie je chráněna v hliníkovém pouzdře. Powerbanky se také snáze dobíjí a jsou praktické v případě, že chcete nabíjet jiná zařízení, jako je telefon. V tomto projektu však pracuji s „nahou“lithium polymerovou baterií, protože potřebuji malou a plochou baterii. Vzhledem k tomu, že sukně přiléhá, není tolik místa pro velkou power banku.

LiPo je dodáván s 2kolíkovým konektorem JST, který lze zapojit do mikrokontroléru. Baterie má při plném nabití asi 4,2 V a vybije se při 3,0 V. LED diody by měly běžet na 5 V napájení, ale fungují také s 3,7 V baterií.

Výpočet doby chodu baterie: Jedna dioda LED odebírá proud přibližně 60 mA (miliampér). Představte si, že máte na svém pásu 20 LED diod, které budou odebírat maximálně 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, LED diody se rozsvítí alespoň na dvě hodiny: 2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 h

Pokud jste se však rozhodli pro LiPo, podívejte se nejprve na výukový program péče o baterie LiPo společnosti Sparkfun.

Krok 7: Navrhněte a ušijte sukni

Design je založen na klasickém vzoru sukně s vysokým pasem. Vpředu i vzadu jsou dvě šipky. Na zadní část sukně jsem přidal zip a přesunul dvě (z původních čtyř šipek) do středové zadní části. Protože by LED pásek mohl trochu svědit, doporučil bych také našití podšívky do sukně. Zkrátil jsem délku sukně na 42 cm. Pokud potřebujete pomoc, podívejte se na tento návod „jak ušít sukni“.

Nakonec bude LED pásek, stejně jako baterie, mikrofon a mikrokontrolér připevněn k vnitřní straně sukně. Celkově by to mohlo být trochu těžké pro měkčí materiály, jako je bavlna, a váha by mohla zatáhnout za látku. Na sukni jsem použil tenkou kůži a neměl jsem takový problém.

Pokud si nechcete ušít vlastní sukni, pokračujte a použijte tu, kterou již máte. Ujistěte se, že je tkanina dostatečně silná.

Krok 8: Navrhněte rozložení LED

Nyní přemýšlejte o tom, kolik LED diod chcete na sukni použít a kam je připevnit. Kožená sukně má celkem 20 LED diod. Na pravé straně sukně je uspořádáno 5 sloupců se 3 až 6 LED diodami. Protože LED diody budou reagovat na zvuk, chtěl jsem, aby vypadaly jako tyče ekvalizéru.

Označte LED body na sukni nějakou látkovou křídou. Později budou všechny LED diody zapojeny do řady. Začátek řetězce LED bude ve středu přední části sukně.

Krok 9: Vyřízněte otvory do sukně

V dalším kroku pokračujte a integrujte očka do horní vrstvy sukně [ne podšívky]. Na každém vyznačeném místě vyřízněte do látky malý otvor. Dávejte pozor: nejprve vyřízněte malý otvor a zkontrolujte, zda se očko vejde dovnitř. Pokud je otvor alespoň trochu příliš velký, očko vypadne.

Umístěte hlubší očko na horní vrstvu sukně skrz otvor. Držte se očka a opatrně otočte sukni naruby.

Krok 10: Vložte očka

Nyní umístěte kovovou (nebo někdy gumovou) formu pod horní očko. Umístěte podložku na zadní část očka. Držte razítko na hlubším očku a kladivem opatrně dejte očko a podložku do jejich stálé polohy. Opakujte, dokud nejsou všechna očka v sukni.

Krok 11: Pájejte první LED na uzemňovací vodič

Nyní je čas pájet jednotlivá světla dohromady do řetězce LED. Ujistěte se, že používáte velmi ohebný drát, protože se s ním bude snáze pracovat. Uřízněte dostatečně dlouhý vodič pro připojení všech LED diod. Toto bude spojitý zemnící vodič.

Po prvních 10 cm pomocí malých nůžek odstraňte kousek plastu kolem uzemňovacího drátu. Umístěte první LED do pájecího pomocného nástroje směrem dolů. Zajistěte uzemňovací vodič uvnitř protilehlé svorky. Přesuňte obě svorky k sobě, dokud se část prázdného drátu nenachází přímo vedle uzemňovacího diody LED. Poté zatlačte horkou páječku na drát a uzemňovací kolík a zahřívejte asi dvě sekundy. Vezměte pájecí vodič a podržte jej těsně vedle páječky nad kolíkem a prázdným vodičem. Poté počkejte, dokud se některý pájecí vodič neroztaví a LED dioda nebude na vodič připevněna. Před páječkou odstraňte pájecí drát a počkejte, až bude spoj studený.

Poznámka: Kratší strana drátu (dalších 10 cm) musí být na stejné straně jako kolík datového vstupu. V opačném případě bude LED pásek vzhůru nohama a data nebudou moci cestovat správným směrem.

Krok 12: Pájet více

U druhé LED změřte vzdálenost mezi prvním a druhým očkem sukně. Pomocí malých nůžek odstraňte silikonový nebo PVC povlak kolem drátu, na který bude připájena druhá LED. Připájejte druhou LED na zemnící vodič a opakujte, dokud každé očko nemá vlastní LED.

Krok 13: Připájejte napájecí vodič k LED pásku

Odřízněte drát tak dlouhý, jako je zemnící vodič. Tento vodič bude připájen na napájecí kolík (diagonálně napříč od uzemňovacího kolíku) LED diod. Opět odstraňte silikonový nebo PVC povlak kolem drátu na stejných místech a vodič připájejte na napájecí kolík.

Krok 14: Pájecí datový vodič mezi LED

Nyní pokračujte a pájejte jednotlivé kratší vodiče mezi datové piny LED diod. Datový vodič je přerušen mezi každým světlem, takže datový signál projde čipem LED předtím, než přejde na další LED. Budete potřebovat datový vodič na první LED diodě vašeho pásku (datový IN pin), ale žádný kabel na datovém výstupním pinu vaší poslední LED diody.

Tip: Pomáhá roztavit pájecí drát přes konce drátu před připájením vodičů na kolíky.

Krok 15: Stáhněte si Arduino IDE, nainstalujte knihovnu Neopixel a nahrajte kód

V případě, že jste s mikrokontrolérem Arduino dosud nepracovali, budete si muset stáhnout Arduino IDE (Integrované vývojové prostředí). Toto je software pro psaní programů a jejich nahrávání do mikrokontroléru Arduino. Knihovna je dodávána s několika základními ukázkovými programy. Software si můžete stáhnout z webových stránek Arduino. Při práci s Florou upravte IDE Arduino podle pokynů na webu Adafruit.

Protože v knihovně Arduino pro RGB LED není žádný ukázkový program, budete si muset pro práci stáhnout další knihovnu. Knihovna Adafruit NeoPixel je snadno pochopitelná a lze s ní pracovat. Stáhněte si knihovnu zde. Otevřete Arduino IDE a nainstalujte knihovnu v části Spravovat knihovny. Otevře se okno a budete muset vybrat zip soubor Adafruit.

Nyní otevřete nový náčrtek v nabídce Soubor> Nový. Přejděte na stránku LED Ampli-Tie a zkopírujte a vložte kód do náčrtu. V kódu změňte počet LED na skutečný počet LED, které používáte ve svém projektu. Musíte také definovat kolík, ke kterému bude LED pásek připojen, na mikrokontroléru a kolík pro mikrofon. Nyní vyberte svůj mikrokontrolér pomocí Nástroje> Deska. Po připojení mikrokontroléru kabelem USB k notebooku klikněte na šipku v levém horním rohu náčrtu. Tím se program nahraje do vašeho mikrokontroléru. Pokud se ve vaší skice objeví oranžová chyba, zkopírujte text a vyhledejte řešení na Googlu.

Poznámka: Analogový (A) pin nemusí mít stejné číslo jako digitální (D) pin. Čísla digitálních pinů jsou napsána na tabuli. Čísla analogových pinů najdete na diagramu Flora Pinout. Pin definovaný ve vašem kódu pro váš mikrofon musí být analogový pin - LED pásek digitální pin.

Krok 16: Otestujte si LED pásek

Nejprve si připravte mikrokontrolér. Budete muset uříznout tři propojovací vodiče a připájet je na mikrokontrolér. Připájejte datové vodiče na piny, které jste definovali v kódu (použil jsem D10 a D12, ale měli byste používat D6 a D9 - tyto piny jsou již definovány v kódu Ampli -Tie). Dva zemnící a napájecí vodiče lze připájet na jeden kolík. Zajistěte spoje horkým lepidlem.

Poté ustřihněte tři propojovací vodiče a připájejte je na začátek LED pásku. Zajistěte spoj tepelným smrštěním. Pomůže vám připojit a odpojit světla od desky. Je to také bezpečnější, protože zástrčka se odpojí dříve, než se z desky nebo LED pásky odtrhne vodič. To se může snadno stát při nošení elektroniky.

Nyní můžete svůj LED pásek propojit s deskou a vyzkoušet ho. Nejprve jsem nahrál NeoPixel strandest (program pro rozsvícení LED bez mikrofonu), abych zjistil, zda všechna světla fungují. Pro napájení je také nutné připojit desku k LiPo nebo vašemu počítači. Jak vidíte na obrázku, nejprve jsem použil krokodýlí patentky.

Krok 17: Připravte si mikrofon

Na každý kolík připájejte vodič. Použijte další tři propojovací vodiče a připájejte je na konce vodičů. Poté nahrajte kód LED Ampli-Tie na svůj micocontroller. Nezapomeňte v kódu změnit počet LED diod a také analogový a digitální pin. Připojte svá světla a mikrofon k desce a vyzkoušejte ji.

Krok 18: Integrujte diody LED do sukně

Když všechny LED diody fungují, můžete pokračovat a integrovat je do sukně. Otočte sukni naruby a kolem prvního očka naneste horké lepidlo. Umístěte první LED (strana, která se rozsvítí směrem dolů) do prvního očka v horní části lepidla. Poté naneste na LED horké lepidlo, nechte jej chvíli vychladnout a zatlačte prstem dolů, dokud nevychladne. Pokud nejsou pájecí spoje dostatečně zajištěny, naneste na ně ještě trochu lepidla. Opakujte, dokud nejsou všechny LED diody zasunuty do očka.

Krok 19: Vyplňte očka

Poté, co jsou všechny LED diody přilepeny k očkům, otočte sukni znovu na pravou stranu a vyplňte očka horkým lepidlem. Horkou lepicí pistoli opatrně držte kousek nad očkem a nechte do očka odkapat trochu lepidla. Chcete -li dosáhnout rovnoměrného a hladkého povrchu, pomalu pohybujte horkovzdušnou pistolí v kruzích a vyplňujte očko.

Krok 20: Integrujte elektroniku do sukně

V posledním kroku odstřihněte tři kusy suchého zipu s lepidlem: jeden pro mikrofon, jeden pro mikrokontrolér a jeden pro baterii. Přilepte hrubý suchý zip na elektroniku a jemnější stranu uvnitř sukně na kůži. Pomáhá při nošení sukně a výběru dobrého místa pro elektroniku před nalepením suchého zipu na kůži.

Krok 21: Noste sukni

Vše připraveno. Nyní můžete do mikrokontroléru zapojit baterii, mikrofon a světla a rozsvítit se.

Pokud se chcete dozvědět více o RGB LED a programování vlastních vzorů, podívejte se do knihovny FastLED. Pro mapování vašich LED a přidání přepínačů do vašeho projektu doporučuji pracovat s knihovnou RGBShades od macetech.

Pokud máte nějaké dotazy nebo vám není něco jasné, neváhejte se zeptat. Užijte si světla!

Velká cena v soutěži Wearable Tech Contest