Optička suknja meduza: 16 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Budući da je učinak optičkih vlakana toliko fascinantan, razmišljao sam o stvaranju odjeće sa optičkim vlaknima i RGB LED diodama. Trebalo mi je neko vrijeme dok nisam osmislila dizajn i smislila kako pričvrstiti vlakna na LED traku. Na kraju sam napravio ovu suknju od meduza: pramenovi optičkih vlakana zalijepljeni su u vinilne cijevi koje su zalijepljene na LED traku i remen. Sa stražnje strane nalazi se mala vrećica za bateriju i mikrokontroler koji napaja LED diodu napajanjem i podacima. Budući da su LED diode na traci adresabilne, pojas može svijetliti u različitim unaprijed programiranim bojama i uzorcima.

Ovaj projekt je odličan način da započnete s RGB LED diodama i naučite o programiranju s Arduino IDE -om. Bez brige, za izradu ove suknje nisu vam potrebne izvrsne vještine lemljenja niti programiranja.

Korak 1: Potrošni materijal

Materijali

· Optika od 200 x 2 m dugačkih vlakana - promjera 0,05 cm [eBay]

· Adresibilne 5V RGB LED diode (60/m) sa silikonskim kućištem [Adafruit, eBay]

· Arduino mikrokontroler [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Litij (ionska) polimerna baterija ili USB banka za napajanje [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Prozirna vinilna cijev - promjera 0,6 cm [željezarija]

· Prozirni 5 -minutni epoksidni ili E6000 ljepilo za plastiku [trgovina željezom]

· Čista jaka patkina traka (po mogućnosti bi-filament) [prodavnica hardvera]

· Termoskupljanje - promjer 1 cm [željezarija]

· 1,5 m od 22 AWG nasukanog bakrenog kabela/žice [željezarija]

· Tanki remen

· Čičak na čičak, jakih 10 cm [trgovina tkanina]

· Tkanina za vrećicu za baterije

Alati

· Pištolj za vruće ljepilo

· Lemilica

· Lemljenje

· Nož

· Škare

· Upaljač

· Toplinski pištolj

· Igla i konac

· Merna traka

Korak 2: RGB LED traka

RGB LED diode mogu svijetliti u različitim bojama i uzorcima jer se mogu adresirati. Svaka RGB LED dioda ima crvenu, zelenu i plavu LED diodu, kao i mali upravljački čip. Zbog čipa, RGB LED je pametniji od obične LED diode. Svaki LED čip zna svoj položaj na traci, a može i pojedinačno kontrolirati svjetlinu crvene, zelene i plave boje. Stoga se gotovo svaki zamislivi uzorak i boja mogu programirati.

Između svake pojedinačne LED diode možete pronaći tri linije: +5V, DO/DI i GND. Linija od 5 V (koja označava "5 volti") daje LED napajanju; DI/DO (što znači "Unos podataka" i "Izlaz podataka") govori LED diodi kako i kada da se upali; GND označava tlo. Na vrhu ove tri linije nalazi se simbol male škare - ovo je jedino mjesto na kojem biste trebali izrezati LED traku.

Na traci biste također trebali pronaći strelice. Strelice pokazuju smjer kretanja podataka. Važno je naznačiti početak i završetak trake: rezni rub sa strelicom usmjerenom od vas je početak. Ova strana mora biti spojena na izvor napajanja i mikrokontroler. Prije nego što upotrijebite LED traku u projektu, provjerite rade li sve LED diode. U koraku 14 ćemo proći kako učitati program i testirati LED traku.

LED trake dolaze s različitim gustoćama LED dioda (30 LED/m, 60 LED/m ili 90 LED/m). Za ovaj projekt preporučio bih korištenje 60 LED/m ili čak više LED/metar za suknju punijeg izgleda.

Korak 3: Mikrokontroler

Postoji mnogo različitih mikrokontrolera za odabir. Na slici možete vidjeti 4 različita mikrokontrolera koje obično koristim za nošenje: Crveni Wattuino Nanite85 iz Watterotta najmanja je ploča s mikroprocesorom Atmel ATtiny85. Odličan je za većinu nosivih projekata. Iako nema velike rupe za šivanje, lako se pričvršćuje na odjeću jer je tako mala. Na ploči je USB-Bootloader za povezivanje s računarom i priključivanje izvora napajanja poput banke napajanja. Ploča ima 6 pinova: 4 pina za prenos podataka, 1 GND i 1 napajanje.

Mala crna ploča je Gemma iz Adafruit -a koja također ima mikroprocesor Atmel ATtiny85. Rupe su malo veće i za šivanje možete koristiti provodne niti. Gemma ima USB priključak i JST vezu za litij-polimerne baterije. Ploča je odlična za male projekte jer ima 6 pinova: 3 pina za podatke, 1 GND i 2 napajanja (3 V i Vout).

Veći crni mikrokontroler je Florafrom Adafruit. Flora ima snažniji mikroprocesor (Atmel Mega 32u4) i može se koristiti za složene projekte (povezivanje više senzora, mikrofona itd.). Ploča ima USB priključak i JST konektor za litij-polimerne baterije. Osim 14 pinova (8 podataka, 3 GND i 3 napajanja), na ploči je i prekidač za uključivanje/isključivanje.

Ljubičasti mikrokontroler je LilypadArduino Simple kompanije Sparkfun sa mikroprocesorom Atmel Mega328. Ploča ima JST konektor, prekidač za uključivanje/isključivanje, kao i programabilni prekidač. Budući da USB priključak nije na ploči (proboj FTDI-ja), kompliciranje je korištenje banke napajanja za napajanje. Ima 11 pinova: 9 pinova za podatke, 1 GND i 1 napajanje. Lilypad se može prati i dobar je za šivenje zbog velikih rupa.

Za ovaj projekt koristila sam Floru. Mogao sam koristiti manji mikrokontroler, ali to je bio jedini koji sam tada imao pri ruci.

Korak 4: Napajanje

Litij -polimerne baterije snažne su i lako se pune. Ovisno o kapacitetu (mA), baterije dolaze u različitim veličinama. Litij-polimerne baterije obično dolaze s 2-pinskim JST konektorom, koji se može priključiti u mikrokontroler. Baterija od 3,7 V ima oko 4,2 V kad je potpuno napunjena i prazni pri 3,0 V.

LED traka bi trebala raditi na napajanju od 5 V, ali radi i sa baterijom od 3,7 V. Ipak, nikada nemojte ići iznad 5 V.

Koji kapacitet odgovara vašem projektu? Jedna LED dioda troši oko 60 mA (miliampera) struje. Zamislite da imate 20 LED dioda na traci, oni će najvjerojatnije ukupno izvući 1, 200 mA. Baterija od 1200 mAh (miliamper sati) može napajati 1200 mA na sat, pa ako baterija ima kapacitet od 2, 500 mAh, trajat će dva sata ili više:

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

Budući da LED diode neće stalno raditi pri punoj svjetlini, baterija će najvjerojatnije trajati duže. Na Adafruit -u možete pronaći odličan vodič o procjeni vremena rada vaše baterije. Kada se ne koriste pravilno, litij -polimerne baterije mogu biti zaista opasne. Ako niste previše upoznati s elektronikom, preporučio bih korištenje USB banke napajanja. Dolazi s USB kabelom za napajanje/punjenje male elektronike poput vašeg pametnog telefona ili u ovom slučaju mikrokontrolera. Sigurnije je nositi USB bateriju na tijelu jer je litij -polimerska baterija zaštićena u aluminijskom kućištu i manja je vjerojatnost da će se oštetiti što bi moglo uzrokovati njezino curenje ili eksploziju. Ne želite da se to dogodi. U ovom vodiču sam izravno koristio litij -polimernu bateriju (ne u aluminijskom kućištu). Od tada sam prešao na korištenje energetskih banaka.

Korak 5: Rezanje LED trake i pojasa

Za početak morate shvatiti duljinu pojasa i koliko će vam LED i svjetlovodnih niti trebati. Izmjerite veličinu struka (pomoć pri mjerenju) i izrežite LED traku sve dok mjerite. Odrežite traku na najbližoj liniji rezanja označenoj malim škarama (pogledajte sliku). U najboljem slučaju LED traka je nešto kraća od dužine vašeg mjerenja kuka. Sada izbrojite LED diode na traci - ovo je broj pojedinačnih niti optičkih vlakana koje ćete pripremiti. Ovo je i broj LED dioda koje morate prijaviti u NeoPixel kodu prije postavljanja programa na vaš mikrokontroler.

Moja traka ima 60 LED dioda po metru. Nakon rezanja komada dugog 70 cm, na traci su ostale 42 LED diode.

Kasnije ću LED traku zalijepiti na tanki remen radi veće podrške. Pojas bi trebao biti širok kao LED traka i oko 10 cm duži. Budući da ćete koristiti čičak za zatvaranje pojasa, svakako odrežite kopču pojasa.

Korak 6: Lemite žice na LED traku

U sljedećem koraku morate lemiti tri žice na LED traku i zapečatiti je vrućim ljepilom i termoskupljajući. Prvo gurnite mali komad termoskupljajućeg materijala (dug oko 1,5 cm) na silikonsko kućište. Zatim prerežite tri žice i lemite žicu na svaki od provodnih +5V, DIN i GND pinova na početku trake (vodič za lemljenje LED traka). Ako koristite žicu iste boje za sve tri linije, stavite traku oko svake žice i označite ih kako ih ne biste pomiješali. Uvjerite se da su žice dovoljno dugačke - oko 30 cm - da ih kasnije lemite na mikrokontroler. Učinite ih duljim nego što mislite da biste trebali ako niste sigurni.

Sada gurnite malu količinu vrućeg ljepila u silikonsko kućište, ali ne toliko da prvu LED diodu prekrijete ljepilom. Dok je ljepilo još mekano, termoskupljajući materijal povucite do pola preko silikonskog kućišta i do pola preko žica. Pritisnite malo ljepila iz trake u cijev za termoskupljanje i upotrijebite toplinski pištolj, upaljač ili lemilicu za zagrijavanje termoskupljanja dok se ne stegne oko trake i žica. Sada drugi kraj LED trake zalijepite vrućim ljepilom.

Korak 7: Pripremite snopove optičkih vlakana

Kupio sam pramen dužine 2 m od 200 optičkih vlakana promjera 0,05 cm. Na tržištu postoje tanja optička vlakna, ali što su deblja vlakna, krajevi će svjetlije zasjati i manja je vjerovatnoća da će se slomiti.

Budući da sam htjela da suknja bude dugačka oko 50 cm, tri sam puta odrezala vlakno optičke niti i dobila 800 vlakana na 50 cm.

Sada na svaku LED diodu treba zalijepiti mali snop optičkih vlakana. Koristio sam prozirnu vinil cijev promjera 0,6 cm, koju sam izrezao na 42 komada (broj mojih LED dioda) svaki dugačak 3 cm. Stavio sam oko 17 vlakana u svaki komad vinila i gurnuo ih kroz cijev i malo kraj kraja, oko 3 do 4 cm. Ovisno o debljini vlakana ili vinilne cijevi, u svakoj cijevi možete imati različitu količinu vlakana. Koristite onoliko koliko može da stane.

Na kraju što ste progurali, rasporedite malo prozirnog ljepila (koristio sam E6000) među vlakna. Uvjerite se da ljepilo ulazi između vlakana i uvucite vrh niti u cijev. Prvotno sam odabrao petominutni epoksid, ali to nije bio najbolji izbor. Ljepilo je postalo jako tvrdo i vlakna su se ponekad lomila. Prozirno ljepilo E6000 djeluje jednako dobro i fleksibilnije je.

Korak 8: Učinite optičku optiku svjetlijom

Kad se ljepilo osuši, oštrim nožem odrežite oko 0,5 cm od vrha cijevi. Uvjerite se da su sva vlakna sada u ravnini s odsječenim krajem i da se ne povlače unutra. Što je rez čistiji, svjetlost će se bolje prenijeti na vlakna.

Da bi vrhovi zablistali još jače, također možete istopiti odrezani kraj. Držite kraj vinilne cijevi blizu čistog plamena (plinska pećnica ili upaljač, ali ne svijeća) dok se vlakna malo ne otope. Budite ipak oprezni i ne držite je previše blizu plamena - ne želite spaliti cijev. Sada bi vrhovi vlakana trebali sjajiti dvostruko jače.

Korak 9: Odvojite vlakna

Sada su pojedinačne niti gotovo gotove. Za suknju punijeg izgleda moramo odvojiti vlakna. Na kraju cijevi iz koje izlaze vlakna ravnomjerno ih rasporedite i pažljivo stavite malo vrućeg ljepila na vrh. Nemojte koristiti previše ljepila niti stavljati pištolj za ljepilo preblizu jer će se vlakna rastopiti i saviti. Držite ga na mjestu dok se ljepilo ne osuši.

Korak 10: Izgradite držač od vinilne cijevi

LED traka ima uklonjivo, vodootporno silikonsko kućište. Isprobao sam mnogo različitih ljepila, ali ništa se nije zalijepilo za silikon. Međutim, htio sam zadržati silikonsko kućište radi zaštite.

Za pričvršćivanje snopa vlakana na vrh svake LED diode potrebno je izgraditi mali držač od vrućeg ljepila. Postavite optičku žicu na LED diodu i stavite malo vrućeg ljepila oko i s desne i lijeve strane cijevi - pričekajte da se osuši. Ponovite za sve ostale niti vlakana, pojedinačno. Zatim pažljivo otopite ljepilo sa strane i zalijepite 4 do 5 cijevi zajedno - obratite veliku pažnju na udaljenost između vinilnih cijevi. Na kraju, svaki snop optičkih vlakana trebao bi biti točno na vrhu LED -a.

Korak 11: Cijevne trake na traci i pojasu

U sljedećem koraku prerežite patkinu traku na tanke trake dugačke 5 cm i zalijepite držače cijevi oko LED trake i pojasa. Počnite s krajem trake koja ima 3 žice i ostavite 10 cm remena nepokrivenim. Svaka žica mora biti postavljena točno na LED diodu. Nakon pričvršćivanja dijela držača cijevi, sljedeći dio pričvrstite istim postupkom kao i posljednji korak u kojem smo sami napravili držače. Zatim priložite sljedeći odjeljak. Nemojte još lijepiti posljednje tri cijevi posljednjeg držača na traku i pojas.

Na kraju s 3 žice, izrežite malu rupu u pojasu i povucite tri žice kroz rupu. Savijte žice prema sredini trake i pričvrstite ih nekoliko s nekoliko traka trake. Na kraju ćemo žice odvesti dalje do mjesta gdje će biti džep za bateriju.

Korak 12: Napravite džep za bateriju

Za bateriju i mikrokontroler sašio sam mali džep. Ako ne možete sašiti, samo izrežite dva kvadratna komada tkanine i zalijepite ih zajedno. Da bih ga pričvrstio za pojas, izrezao sam kvadrat s ručkom od plastične mrežaste tkanine (vidi sliku) - obična tkanina bi trebala jednako dobro funkcionirati. Kvadrat bi trebao biti otprilike iste veličine kao i džep za bateriju.

Sada odaberite mjesto gdje želite nositi džep za bateriju. Moj je pozadi malo desno. Sada uklonite jednu petlju trake između dvije vinilne cijevi u koju želite postaviti džep i gurnite ručku između LED trake i pojasa. Povucite ručku prema dolje i sašite je ili zalijepite na kvadrat. Zalijepite čičak na džep i držač baterije. Takođe, ne zaboravite da LED traku ponovo zalijepite na pojas.

Odabrao sam čičak jer sam htio biti u mogućnosti zamijeniti baterijsku vrećicu ovisno o odjeći koju nosim. Postoji mnogo drugih načina da trajnu baterijsku vrećicu napravite još sigurnijom i sigurnijom.

Korak 13: Izgradite pričvršćivač pojasa

Odrežite komad čičak dug 10 cm i zalijepite grubi komad na vrh pojasa gdje smo ostavili 10 cm nepokriveno. Odložite nejasni komad za kasnije.

Budući da je pojas malo težak, bojao sam se da će se čičak otvoriti dok ga nosim. Za veću podršku izrezao sam tri male trake od čička. Na kraju pojasa na kojem ste ostavili 3 cijevi nezalijepljene, zalijepite male čičak trake između pojasa i LED trake, poravnate ispod cijevi. Nejasni komad bi se trebao zalijepiti za LED traku, dok bi se hrapava strana trebala zalijepiti za pojas. Mutni komad treba da strši s jedne strane, a grubi komad treba da strši s druge strane. Stoga će svaki komad moći biti samo na pola puta između pojasa i LED trake, prije nego što dodirne drugi dio. Ljepljive strane koje strše pored LED držača i pojasa mogu biti prekrivene tkaninom tako da više nisu ljepljive.

S nekim trakama pričvrstite posljednje držače vinilnih cijevi na remen.

Sada uzmite nejasni komad od 10 cm koji ste ostavili sa strane. Zalijepite ga ispod pojasa na istu stranu na koju samo stavite male čičak trake.

Sada možete isprobati suknju i zatvoriti pojas.

Korak 14: Otpremite LED program

Sada morate postaviti LED program na svoj mikrokontroler.

Budući da postoji toliko dobro napisanih i detaljnih vodiča, samo ću podijeliti veze s vama: Ako vam je potrebna dodatna pomoć za početak rada s Arduinom, učenje o Arduino okruženju, povezivanje mikrokontrolera s računalom i postavljanje programa na Arduino korisne informacije možete pronaći na web stranici Arduino ili u vodiču Adafruit Flora.

Odličan LED program za početak je Strandtest iz Adafruit -a. Samo slijedite vodič, preuzmite NeoPixel zip datoteku i dodajte je u svoju Arduino biblioteku. Ako želite saznati više o RGB LED diodama i napisati vlastiti kod, provjerite FastLED biblioteku. To je još jedna Arduino biblioteka za programiranje adresabilnih LED traka i piksela. Pogledajte zajednicu Fast LED da vidite neke sjajne primjere.

Korak 15: Spojite traku na mikrokontroler

Lemite žicu +5 V od pojasa do VBAT pina na mikrokontroleru, GND do GND i žicu za podatke na pin koji ste definirali u LED kodu koji ste postavili na mikrokontroler. Odabrao sam pin 6. Da se ne bi otkinule žice, zalijepio sam Floru na komad plastike i zaštitio iglice vrućim ljepilom. Također možete vidjeti mali prekidač u lijevom kutu - dodao sam ga za promjenu između različitih LED uzoraka. Sada spojite izvor napajanja na mikrokontroler i LED pojas bi trebao zasvijetliti.

Korak 16: … Skoro gotovo

Skoro gotovo! Sada možete obrezati vlakna na različite duljine. U slučaju da želite različite efekte, možete upotrijebiti brusni papir po dužini vlakana ili lagano saviti vlakna. Krajeve sam još malo brusio brusnim papirom radi difuznijeg sjaja prema krajevima.

Hvala vam što ste pročitali moje upute i zabavite se u izgradnji i nošenju suknje. U slučaju da imate pitanja ili vam nešto nije jasno, ne ustručavajte se pitati.