Тетраэдрическая светодиодная шапка (стиль Deichkind) V1: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Вы знаете немецкую музыкальную группу Deichkind? Что ж, я их большой поклонник и был на нескольких концертах. В рамках своих сценических шоу группа носит четырехгранные шляпы, наполненные светодиодами. Уже на первом концерте более 10 лет назад я понял, что мне нужна такая шляпа! К сожалению, у меня не было необходимых знаний для ее изготовления. Но около полугода назад я открыл для себя Arduinos, и началось …

Шляпа изготовлена из черного, непрозрачного, а также прозрачного оргстекла. Я искал в сети полезные изображения шлемов и старался сделать их как можно ближе к оригиналу.

К сожалению, при сборке шляпы я сделал меньше снимков. Так что в этой инструкции больше рисунков:)

В качестве источника питания я использовал павербанк на 10.000mAh. Светодиоды WS2812b позволяют получить все мыслимые цвета. Он управляется Arduino Nano с модулем HC06 и приложением для Android. В приложении можно воспроизводить различные программы. Здесь возможно все. Я предоставлю свой код Arduino, а также apk для Android в течение следующих недель. Но он все еще не прокомментирован и частично хаотичен, потому что его части просто скопированы из Интернета. Как только он будет в удовлетворительном состоянии, я загружу его сюда для вашего бесплатного использования.

Запасы

Оборудование: ссылки ведут на сайты / продукты, которые я использовал, не удивляйтесь: большинство сайтов немецкие:) Вам не нужно брать именно продукты с сайтов, на которые есть ссылки. Это только помощь, чтобы показать нужный товар.

• Черное непрозрачное оргстекло (3 равносторонних треугольника, длина кромки 42 см, толщина 2 мм)
• Прозрачное оргстекло (2 равносторонних треугольника, длина края 42 см, толщина 0,5-1 мм) или прочная прозрачная пленка
• Светодиодная лента WS2812B IP30 (не водонепроницаемая), 30 светодиодов на метр, всего 156 светодиодов
• Ардуино Нано
• Модуль Bluetooth HC06
• Powerbank, рекомендуется двойной выход USB (чем меньше размер, тем лучше)
• Конденсатор 500-1000мФ
• Резистор 330 Ом
• USB-провод USB-A к mini-USB (питание Arduino Nano)
• USB-провод USB-A во что угодно (будет резать, запитывая светодиоды)
• Соединительные провода
• Крепкий клей для пластика
• Пена, чтобы было удобнее носить.

Вам также понадобятся основные инструменты, скотч, клей для пластика, резак, ножницы и паяльник.

Детали из оргстекла фрезерованы. Если у вас нет фрезерного станка, рассмотрите возможность использования услуг магазинов оргстекла. Они отшлифуют материал до нужной вам формы и доставят к двери вашего дома. Однако, по моему опыту, эти услуги намного дороже, чем если бы вы купили прямоугольник и сами его разрежете. Вы можете использовать мой рисунок для заказа тарелок в готовом виде.

Как вариант, вы можете попробовать просверлить отверстия на простом ручном сверлильном станке.

Шаг 1. Приведение оргстекла в нужную форму

Шлем состоит из трех черных треугольников из плексигласа, два из которых должны иметь сквозные отверстия и вырезы для светодиодов. Купил для нее пластину из оргстекла размером 850х370х2 мм. Резаком разрезал ее на три равносторонних треугольника. То же самое проделываем с прозрачным оргстеклом / фольгой того же размера.

Каждый из черных треугольников я обработал на фрезерном станке. Поэтому я закрепил треугольник двусторонним скотчем на столе станка. Края всех трех треугольников были скошены, чтобы получился чистый край. Для двух треугольников я фрезеровал прорези для светодиодов (прорези, потому что светодиод представляет собой квадрат размером 5x5 мм) с помощью 5-миллиметрового фрезы и круглых карманов, чтобы видеть сквозь них. Поскольку пластины прикрепляются к столу станка только с помощью клейкой ленты, вы должны быть осторожны, чтобы не врезаться в стол. Продвигайтесь вниз слой за слоем.

Если у вас нет фрезерного станка, вы также можете попробовать сверлильный станок вручную. Но будьте очень точны с расположением отверстий светодиодов, потому что расстояние между светодиодами на ленте составляет ровно 3,33 см. Возможно, я бы использовал сверло на 0,5 мм толще светодиода на вашей полосе по диагонали.

Если вы заказали тарелки в готовом виде, поздравляем:) Тогда этот шаг недействителен. Деньги сильно упрощают;)

Шаг 2: Установите светодиодные ленты и припаяйте их

Я расположил светодиоды в ряд снизу вверх по S-образной схеме, начиная с переднего кончика шляпы. Для этого нарезаю 24 полоски:

• 2x 12 светодиодов
• 2x 11 светодиодов
• 2x 10 светодиодов
• …
• 2x 1 светодиод

Вы можете разрезать светодиодные ленты на отдельные части, не разрушая их. Отрежьте ножницами в обозначенных местах. Обязательно разрежьте так, чтобы вся паяльная площадка была видна с обеих частей (потому что они и так малы для начала).

Когда вы фрезеровали пластины, светодиоды на полосе должны теперь аккуратно войти в предусмотренные отверстия и уже немного в них прилипнуть. Нижний ряд полосок с 12 светодиодами, верхний ряд с 11 и т. Д. Если вы просверлили отверстия вручную, теперь вы можете увидеть, как именно вы работали. Возможно, вам придется внести некоторые исправления. Чтобы светодиоды оставались на пластине и на месте, я заклеил их лентой. Достаточно, чтобы они не выпали. (Не волнуйтесь, позже их приклеят.)

Проделайте это с двумя дырявыми треугольниками.

Теперь паяльная часть:

На срезах светодиодных лент находятся 3 контакта, на которых их нужно снова спаять. GND, 5V + (или Vcc или аналогичный в зависимости от версии) и Din / Dout. Теперь соедините полосы по S-образной схеме; GND с GND, 5V + с 5V + и Dout с Din, как показано на рисунке. Внимание: Data out (Dout) должен быть связан с Data in (Din)!

На это потребуется время, потому что контакты были довольно маленькими, а у вас 132 пайки:) Удачи!

Когда закончите - проверьте их еще раз! Вы не захотите снова паять их, когда они сломаются, а ваш шлем уже готов. Поверьте мне.

Шаг 3: соберите тетраэдр

Теперь нам нужны два треугольника с установленными светодиодами и два прозрачных треугольника. Для прозрачных треугольников можно использовать другую пластину из оргстекла или толстую фольгу. Я использовал фольгу, потому что она легче оргстекла.

Возьмите подложку (картон), положите на нее светодиодные треугольники так, чтобы светодиоды были на земле, а затем нанесите на нее жидкий клей. Держите внимание, чтобы сделать это на регулярном расстоянии. Затем положите на него прозрачные треугольники и склейте их. Убедитесь, что между пластинами нет пузырей. Если на светодиод потечет жидкий клей - отлично! Потому что тогда светодиод приклеен и закреплен и не выпадет.

Совет: не каждый клей подходит для всех видов пластмасс. Сделайте образец клея из кусочков фольги / оргстекла.

В зависимости от используемого клея для высыхания требуется некоторое время. В моем случае я накрыла склеенные треугольники картонной коробкой, утяжелила и дала высохнуть на одну ночь.

Далее у вас есть один плоский черный треугольник без светодиодов или прозрачной крышки и два черных треугольника с отверстиями и светодиодами в нем, закрытые прозрачной плоскостью. Теперь вам понадобится малярный скотч и прочный клей для пластика. Соедините три треугольника в виде четырехгранника. Обратите внимание на припаянные провода, немного согните их. Чтобы каждый треугольник оставался на месте, используйте малярный скотч! Когда склеенный четырехгранник будет готов, нанесите пластиковый клей по краям, снаружи и внутри как можно лучше. Дайте высохнуть.

Совет: если вы хотите сделать его более устойчивым, возьмите прозрачную упаковочную липкую ленту и заклейте ею склеенные края. Лента почти не видна, если вы поработали аккуратно.

Тогда у вас есть Тетраэдрическая светодиодная шляпа. Время зажечь!

Шаг 4: Часть микроконтроллера

Для управления освещением я взял Arduino Nano, а для связи с приложением для Android решил использовать модуль Bluetooth HC06. Есть два способа подачи питания в систему, см. Прилагаемые рисунки.

Вариант питания A (рекомендуется): для этого варианта вам понадобится внешний аккумулятор с двумя выходами USB, которые могут работать одновременно. Чтобы включить Arduino, просто используйте провод USB-A - mini-USB. Светодиоды будут запитаны по второму проводу USB. Возьмите USB-провод, который вам больше не нужен, и отрежьте его. Снимите его на конце, и вы увидите четыре провода: черный и красный чуть сильнее и два более тонких (в основном зеленый и белый) провода. Нам нужны черный и красный, это земля и V +. Соедините красный V + с 5V + светодиодной ленты на переднем конце шляпы (на обоих треугольниках). Подключите черную землю к GND светодиодной ленты на переднем конце шляпы (на обоих треугольниках) И подключите ее к GND Arduino.

Этот вариант рекомендуется, поскольку он позволяет Arduino для управления и освещения иметь отдельные источники питания. Это не относится к варианту B, который может привести к сбросу Arduino, когда все светодиоды включаются одновременно и напряжение падает.

Вариант питания B (не рекомендуется):

Это должен быть ваш выбор только в том случае, если вы не хотите использовать powerbank с двумя выходами, потому что у вас все еще есть powerbank, но у него только один выход, и вам нужно скупиться, чтобы купить новый с двумя выходами;) Действуйте, как описано в варианте A, но подключите красный провод от USB-провода не только к светодиодной полосе, но и к контакту Vin Arduino. Когда вы загораете все светодиоды одновременно, возможно, напряжение падает слишком сильно, и Arduino будет быть сброшенным. Он не будет поврежден, но это не лучшее поведение для ваших предметов. Важно: очень важно НЕ подключать USB-кабель в этой настройке, потому что ваша плата Arduino уже запитана!

Данные:

Чтобы сообщить светодиодам, как они должны себя вести, Arduino должен отправить некоторые данные на первый вывод Din светодиодной ленты на переднем конце шляпы. Важно использовать вывод PWM Arduino Nano. Контакты PWM на Arduino Nano имеют номер контакта. 3, 5, 6, 9, 10, 11. На прилагаемом изображении вы можете видеть, что я использовал пин №. 6 для передачи данных.

Всего есть три провода, идущие к переднему кончику шляпы: GND и V + для светодиодов, а третий - это данные, отправляемые от Arduino. Вы можете проложить три отдельных провода или сделать это, как я, и использовать оставшийся отрезанный провод USB. В него уже входит четыре провода (один из них можно не учитывать).

Я спаял все компоненты вместе, вместо того, чтобы использовать перемычки, потому что пайка более стабильная.

Если у вас есть 3D-принтер, вы можете распечатать небольшой футляр для деталей, который можно приклеить в шапку. Я использовал небольшую коробку, которая у меня уже была дома, с хорошими размерами для электрических компонентов. Если у вас нет коробки или принтера … просто используйте Gaffatape:) Не шучу! Просто оберните достаточное количество Gaffa вокруг ваших электрических компонентов и закрепите его лентой внутри шляпы на заднем треугольнике. Недостаток: если пайка сломается… развлекайтесь, разворачивайте, найдите и решите проблему;)

Кодирование:

Как уже упоминалось, я предоставлю свой исходный код Arduino в течение следующих нескольких недель. На данный момент показывать это кому-то - это хаотично:) Теперь вы можете начать кодировать свое приложение и код Arduino для взаимодействия с приложением, а также для световых шоу.

Для приложения для Android я использовал онлайн-приложение MIT appinventor 2. Если честно, мне не нравится программировать с использованием строительных блоков, но для такого небольшого приложения, как это, это был самый быстрый способ.

Для кода Arduino я предлагаю библиотеку FastLED.h. Он поставляется с множеством полезных функций, в Интернете есть множество примеров, а документация по нему великолепна.

Важно: если вы выбрали вариант B как не рекомендуемый для включения, вам всегда нужно отключать питание от Powerbank, когда вы подключаете Arduino к компьютеру для записи данных на него.

Очень важно НЕ подключать USB-кабель в настройке B одновременно с блоком питания, потому что ваша плата Arduino уже запитана!

Шаг 5: Окончательная сборка

Внешний аккумулятор:

Сам купил павербанк исключительно под эту шапку. Поэтому я приклеил его к каске суперпластическим клеем. Если вы не хотите, чтобы пауэрбанк был в вашей шляпе всю оставшуюся жизнь, вы можете приклеить его к задней части шляпы с помощью клейкой ленты. Я рекомендую наконечник, потому что ваша голова не торчит так далеко, и она не мешает вам. Обратите внимание, что все выходы и входы по-прежнему доступны!

Ардуино:

Если вы уже собрали его в маленькую коробочку, как я, просто приклейте или приклейте ее на заднюю часть шляпы. Не прямо посередине, потому что позже должна быть твоя голова. Если у вас нет коробки, просто приклейте ее где-нибудь рядом с краем.

Провода:

Для фиксации проводов на их месте я просто использовал черный Gaffatape. На мой взгляд, самый простой способ.

Набивка из пеноматериала:

Для удобства ношения я решила добавить пену на светодиодные треугольники. Я взяла ножницы, чтобы вырезать дырочки в поролоне и придать ему форму. После этого просто фиксируется двухсторонним скотчем (тоже вырезанным по форме).

(Белая лента сзади:)

Когда я впервые надел шляпу, я заметил, что задняя часть шляпы скользкая, а сцепление не очень хорошее. Я не хотел добавлять туда пену, потому что тогда шлем был бы слишком мал для моей огромной головы;) Поэтому я решил приклеить грубый малярный скотч сзади шляпы. Работает отлично!

Шаг 6: ЗАВЕРШИТЬ

Подключите шляпу к приложению для Android и

повеселись на следующей вечеринке

Шаг 7. Возможные расширения (еще не реализованы)

Я назвал его V1, потому что у меня есть еще несколько идей, что можно сделать с этой шляпой для версии No. 2.

Следующее, что я хочу, - это сделать шляпу чувствительной к звуку, что было бы огромным улучшением. Я хочу попробовать два возможных способа:

• С модулем микрофонного усилителя MAX9814 с автоматическим усилением
• В дополнение к MAX9814, я хочу попробовать эквалайзер MSGEQ7 Band для… ну, для преобразования светодиодов шляп в звуковой эквалайзер:)

Звучная и чувствительная шляпа, подобная этой, имела бы смысл не только потому, что она была бы еще более эффективной на вечеринках, но также была бы просто лучшей из всех!:)

Также было бы важно, чтобы код Arduino и приложение для Android были более стабильными, я все еще сталкиваюсь с некоторыми проблемами с некоторыми программами освещения. Я никогда не учился программированию и сам учил этому. И результат выглядит примерно так ^^

Если у вас есть идеи, как улучшить шляпу (реализовать собственный звук или даже кофемашину (кофе - никогда не плохая идея)), напишите об этом в комментариях и давайте обсудим. Жду ваших идей и предложений.

Второй приз в соревновании на скорость "Глупые шляпы"