Юбка из волоконно-оптического волокна в виде медузы: 16 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Поскольку эффект волоконной оптики настолько завораживает, я думал о создании наряда с волоконной оптикой и светодиодами RGB. Мне потребовалось некоторое время, пока я придумал дизайн и понял, как прикрепить волокна к светодиодной ленте. В конце концов, я сделал эту юбку Jelly Fish: нити оптоволокна склеены в виниловые трубки, которые приклеены к светодиодной ленте и ремню. Сзади находится небольшая сумка для аккумулятора и микроконтроллера, который обеспечивает питание светодиода и данные. Поскольку светодиоды на полосе адресные, ремень может светиться разными заранее запрограммированными цветами и узорами.

Этот проект - отличный способ начать работу со светодиодами RGB и узнать о программировании с помощью Arduino IDE. И не беспокойтесь, вам не понадобятся отличные навыки пайки или программирования, чтобы сделать эту юбку.

Шаг 1. Расходные материалы

Материалы

· Оптоволоконный кабель длиной 200 х 2 м - диаметр 0,05 см [eBay]

· Адресные светодиоды RGB 5 В (60 / м) в силиконовом корпусе [Adafruit, eBay]

· Микроконтроллер Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Литий-полимерный аккумулятор или внешний аккумулятор USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Прозрачная виниловая трубка - диаметр 0,6 см [строительный магазин]

· Прозрачный 5-минутный эпоксидный клей или клей E6000 для пластика [строительный магазин]

· Прочная прозрачная утиная лента (желательно двухниточная) [строительный магазин]

· Термоусадочная - диаметр 1 см [строительный магазин]

· 1,5 м многожильного медного кабеля / провода 22 AWG [строительный магазин]

· Тонкий пояс

· 10 см прочная липучка на липучке [магазин тканей]

· Ткань для аккумуляторной сумки.

Инструменты

· Горячий клеевой пистолет

· Паяльник

· Припой

· Нож

· Ножницы

· Легче

· Тепловая пушка

· Иглы и нитки

· Измерительная лента

Шаг 2: светодиодная лента RGB

Светодиоды RGB могут светиться разными цветами и узорами, потому что они адресные. Каждый светодиод RGB имеет красный, зеленый и синий светодиоды, а также крошечный чип драйвера. Из-за чипа светодиод RGB умнее обычного светодиода. Микросхема каждого светодиода знает свое собственное положение на полосе, а также может индивидуально регулировать яркость красного, зеленого и синего цветов. Таким образом, можно запрограммировать почти любой вообразимый узор и цвет.

Между каждым светодиодом можно найти три линии: + 5V, DO / DI и GND. Линия 5 В (что означает «5 Вольт») обеспечивает питание светодиода; DI / DO (что означает «ввод данных» и «вывод данных») сообщает светодиоду, как и когда загораться; GND обозначает землю. Над этими тремя линиями находится символ маленьких ножниц - это единственное место, где вы должны разрезать светодиодную ленту.

Вы также должны найти стрелки на полосе. Стрелки показывают направление движения данных. Важно указать начало и конец полосы: обрезанный край со стрелкой, направленной от вас, является началом. Эта сторона должна быть подключена к источнику питания и микроконтроллеру. Прежде чем использовать светодиодную ленту в проекте, обязательно проверьте, что все светодиоды работают. На шаге 14 мы рассмотрим, как загрузить программу и протестировать светодиодную ленту.

Светодиодные ленты бывают с разной плотностью светодиодов (30 светодиодов / м, 60 светодиодов / м или 90 светодиодов / м). Для этого проекта я бы рекомендовал использовать 60 светодиодов на метр или даже больше светодиодов на метр, чтобы юбка выглядела более полной.

Шаг 3: микроконтроллер

Есть много разных микроконтроллеров на выбор. На картинке вы видите 4 разных микроконтроллера, которые я обычно использую для носимых устройств: красный Wattuino Nanite85 от Watterott - самая маленькая плата с микропроцессором Atmel ATtiny85. Он отлично подходит для большинства носимых проектов. Несмотря на то, что на нем нет больших отверстий для шитья, его легко прикрепить к одежде, потому что он такой маленький. На плате есть USB-загрузчик для подключения его к компьютеру и подключения источника питания, например, power bank. Плата имеет 6 контактов: 4 контакта данных, 1 GND и 1 питание.

Маленькая черная доска - это Gemma от Adafruit, на которой также установлен микропроцессор Atmel ATtiny85. Отверстия немного больше, и вы можете зашить их токопроводящей нитью. У Gemma есть USB-порт и JST-соединение для литий-полимерных аккумуляторов. Плата отлично подходит для небольших проектов, потому что у нее 6 контактов: 3 контакта данных, 1 GND и 2 питания (3 V и Vout).

Более крупный черный микроконтроллер - это Flora от Adafruit. Flora имеет более мощный микропроцессор (Atmel Mega 32u4) и может использоваться для сложных проектов (подключение нескольких датчиков, микрофонов и т. Д.). На плате есть USB-порт и JST-разъем для подключения литий-полимерных аккумуляторов. Помимо 14 контактов (8 данных, 3 GND и 3 питания) на плате также есть переключатель включения / выключения.

Фиолетовый микроконтроллер - это LilypadArduino Simple от Sparkfun с микропроцессором Atmel Mega328. На плате есть JST-коннектор, двухпозиционный переключатель, а также программируемый кнопочный переключатель. Так как USB-порта нет на плате (разветвление FTDI), сложнее использовать павербанк для питания. Он имеет 11 контактов: 9 контактов для передачи данных, 1 GND и 1 для питания. Lilypad можно стирать и использовать для шитья из-за больших отверстий.

Для этого проекта я использовал Flora. Я мог бы использовать микроконтроллер меньшего размера, но он был единственным, который у меня был под рукой.

Шаг 4: Источник питания

Литий-полимерные батареи мощные и легко поддаются перезарядке. В зависимости от емкости (мА) батареи бывают разных размеров. Литий-полимерные батареи обычно поставляются с 2-контактным разъемом JST, который можно подключить к микроконтроллеру. Аккумулятор 3,7 В имеет около 4,2 В при полной зарядке и умирает при 3,0 В.

Светодиодная лента должна работать от источника питания 5 В, но она также работает от батареи 3,7 В. Однако никогда не превышайте 5 В.

Какая мощность подходит для вашего проекта? Один светодиод потребляет около 60 мА (миллиампер) тока. Представьте, что на вашей полосе 20 светодиодов, они, скорее всего, будут потреблять в сумме 1200 мА. Батарея емкостью 1200 мАч (миллиампер-час) может обеспечивать 1200 мА в течение часа, поэтому, если ваша батарея имеет емкость 2 500 мАч, ее хватит на два часа или более:

2, 500 мАч / 1, 200 мА = 2,08 ч

Поскольку светодиоды не будут постоянно работать на полной яркости, батарея, скорее всего, прослужит дольше. Вы можете найти отличное руководство по оценке времени работы вашей батареи на Adafruit. При неправильном использовании литий-полимерные батареи могут быть действительно опасными. Если вы не слишком знакомы с электроникой, я бы рекомендовал использовать внешний аккумулятор USB. Он поставляется с USB-кабелем для питания / зарядки небольшой электроники, такой как ваш смартфон или, в данном случае, микроконтроллер. Безопаснее носить USB-блок питания на теле, потому что литий-полимерный аккумулятор защищен алюминиевым корпусом и с меньшей вероятностью будет поврежден, что может привести к его утечке или взрыву. Вы же не хотите, чтобы это произошло. В этом уроке я напрямую использовал литий-полимерный аккумулятор (не в алюминиевом корпусе). С тех пор я перешел на использование power bank.

Шаг 5: разрезание светодиодной ленты и ремня

Для начала вам нужно выяснить длину ремня и сколько светодиодов и волоконно-оптических нитей вам понадобится. Измерьте размер вашей талии (помощь при снятии мерок) и отрежьте светодиодную ленту по длине вашего измерения. Отрежьте полоску по ближайшей линии отреза, отмеченной маленькими ножницами (см. Рисунок). В лучшем случае светодиодная полоса будет немного короче, чем длина вашего бедра. Теперь посчитайте количество светодиодов на полосе - это количество отдельных волоконно-оптических жил, которые вы собираетесь подготовить. Также это количество светодиодов, которое вы должны указать в коде NeoPixel перед загрузкой программы на свой микроконтроллер.

В моей полосе 60 светодиодов на метр. После отрезания отрезка длиной 70 см на ленте остается 42 светодиода.

Позже я прикреплю светодиодную ленту к тонкому ремню для большей поддержки. Ремень должен быть такой же ширины, как светодиодная лента, и примерно на 10 см длиннее. Поскольку вы будете застегивать ремень на липучке, не забудьте отрезать пряжку ремня.

Шаг 6: припаяйте провода к светодиодной ленте

На следующем этапе вам нужно будет припаять три провода к светодиодной ленте и запечатать ее горячим клеем и термоусадить. Сначала наденьте на силиконовый чехол небольшой кусок термоусадки (длиной около 1,5 см). Затем отрежьте три провода и припаяйте провод к каждому из токопроводящих контактов + 5V, DIN и GND в начале полосы (как паять светодиодные ленты). Если вы используете провод одного цвета для всех трех линий, обмотайте каждый провод лентой и пометьте их, чтобы не перепутать. Убедитесь, что провода достаточно длинные - около 30 см - чтобы позже припаять их к микроконтроллеру. Если вы не уверены, сделайте их длиннее, чем вы думаете.

Теперь введите небольшое количество горячего клея в силиконовый чехол, но не настолько, чтобы покрыть клеем первый светодиод. Пока клей еще мягкий, натяните термоусадочную пленку наполовину на силиконовый чехол и наполовину над проводами. Вдавите немного клея из ленты в термоусадочную трубку и с помощью теплового пистолета, зажигалки или паяльника нагрейте термоусадочную пленку, пока она не плотно прилегает к полосе и проводам. Теперь заклейте другой конец светодиодной ленты горячим клеем.

Шаг 7. Подготовьте пучки волоконно-оптических кабелей

Я купил жгут длиной 2 м из 200 волоконно-оптических волокон диаметром 0,05 см. На рынке есть более тонкие оптоволоконные волокна, но чем толще волокно, тем ярче будут светиться концы и тем меньше вероятность их поломки.

Поскольку я хотел, чтобы длина юбки была около 50 см, я трижды перерезал волоконно-оптическую нить и получил 800 волокон на 50 см.

Теперь нужно наклеить небольшой пучок волоконной оптики на каждый светодиод. Я использовал прозрачную виниловую трубку диаметром 0,6 см, которую я разрезал на 42 части (количество моих светодиодов) длиной 3 см каждая. Я вложил около 17 волокон в каждый кусок винила и протолкнул их через трубку и немного за конец, примерно на 3-4 см. В зависимости от толщины волокон или виниловой трубки у вас может быть разное количество волокон в каждой трубке. Используйте столько, сколько сможете.

В конце, который вы протолкнули, нанесите немного прозрачного клея (я использовал E6000) среди волокон. Убедитесь, что клей попал между волокнами, и затяните верхнюю часть пряди обратно в трубку. Я изначально выбрал 5-минутную эпоксидную смолу, но это был не лучший выбор. Клей стал очень твердым, и волокна иногда ломались. Прозрачный клей E6000 работает так же хорошо и более гибкий.

Шаг 8: сделайте оптоволокно ярче

Когда клей высохнет, острым ножом отрежьте кончик тюбика примерно на 0,5 см. Убедитесь, что все волокна теперь находятся заподлицо с обрезанным концом и не зашли внутрь. Чем чище разрез, тем лучше свет будет попадать на волокна.

Чтобы концы сияли еще ярче, можно также растопить обрезанный конец. Держите конец виниловой трубки рядом с чистым пламенем (газовой духовкой или зажигалкой, но не свечой), пока волокна немного не расплавятся. Однако будьте осторожны и не держите ее слишком близко к пламени - вы не хотите сжечь трубку. Теперь кончики волокон должны светиться вдвое ярче.

Шаг 9: разделите волокна

Теперь отдельные пряди почти готовы. Чтобы юбка выглядела более пышной, нужно разделить волокна. На конце трубки, где выходят волокна, равномерно разложите их и осторожно нанесите немного горячего клея. Не используйте слишком много клея и не подносите клеевой пистолет слишком близко, потому что волокна расплавятся и погнутся. Держите его на месте, пока клей не высохнет.

Шаг 10: Создайте держатель для виниловой трубки

Светодиодная лента имеет съемный водонепроницаемый силиконовый чехол. Я перепробовал много разных клеев, но ничего не прилипло к силикону навсегда. Однако я хотел сохранить силиконовый чехол для защиты.

Чтобы прикрепить пучок волокон поверх каждого светодиода, необходимо сделать небольшой держатель из горячего клея. Поместите волоконно-оптическую нить поверх светодиода и нанесите немного горячего клея на правую и левую стороны трубки - подождите, пока она высохнет. Повторите процедуру для всех остальных волокон по отдельности. Затем аккуратно расплавьте клей сбоку и склейте от 4 до 5 трубок, обращая особое внимание на расстояние между трубками из винила. В конце концов, каждый пучок волоконно-оптических кабелей должен располагаться прямо на светодиодах.

Шаг 11: наклеиваем тубусы на ленту и ленту

На следующем этапе разрежьте утиную ленту на тонкие полоски длиной 5 см и закрепите держатели для трубок вокруг светодиодной ленты и ремня. Начните с конца полосы, на котором есть 3 провода, и оставьте 10 см ремня незакрытым. Убедитесь, что каждая прядь размещена точно поверх светодиода. После прикрепления части держателей для труб, прикрепите следующую часть тем же способом, что и на последнем этапе, когда мы сделали сами держатели. Затем прикрепите следующий раздел. Пока не приклеивайте последние три трубки последнего держателя к ленте и ремню.

На конце с 3 проводами прорежьте небольшое отверстие в ремне и протяните три провода через отверстие. Согните провода к центру полосы и закрепите их несколько петель изоленты. Со временем мы проведем провода дальше, туда, где будет аккумуляторный отсек.

Шаг 12: сделайте аккумуляторный карман

Для аккума и микроконтроллера сшил небольшой карман. Если вы не можете шить, просто вырежьте два квадратных куска ткани и склейте их. Чтобы прикрепить его к поясу, я вырезал из пластиковой сетчатой ткани квадрат с ручкой (см. Рисунок) - подойдет и обычная ткань. Квадрат должен быть примерно того же размера, что и аккумуляторный отсек.

Теперь выберите место, где вы хотите носить аккумуляторный карман. Мой находится сзади немного правее. Теперь удалите одну петлю ленты между двумя виниловыми трубками, где вы хотите разместить карман, и протолкните ручку между светодиодной лентой и ремнем. Потяните ручку вниз и пришейте или приклейте ее к квадрату. Приклейте липучку к карману для батареек и держателю. Также не забудьте снова приклеить светодиодную ленту к ремню.

Я выбрал липучку, потому что хотел иметь возможность заменять сумку для батареек в зависимости от одежды, которую я ношу. Есть много других способов сделать постоянный аккумуляторный мешок еще более безопасным и надежным.

Шаг 13: соберите застежку ремня

Отрежьте кусок липучки длиной 10 см и приклейте грубый кусок поверх ремня, где мы оставили 10 см непокрытыми. Отложите пушистый кусок на потом.

Поскольку ремень немного тяжелый, я боялся, что застежка-липучка откроется, пока я ее носил. Для большей поддержки я вырезал три небольшие полоски на липучке. На том конце ремня, где вы оставили 3 трубки незакрепленными, закрепите небольшие полоски на липучке между ремнем и светодиодной лентой, выровненные под трубками. Нечеткая часть должна прилипать к светодиодной ленте, а шероховатая сторона - к ремню. Нечеткий кусок должен выступать с одной стороны, а шероховатый - с другой. Таким образом, каждый элемент может оказаться только посередине между лентой и светодиодной лентой, прежде чем коснуться другого элемента. Липкие стороны, которые выступают за светодиодную ножку и ремень, можно покрыть тканью, чтобы они больше не были липкими.

С помощью лент закрепите последние держатели виниловых трубок на ремне.

Теперь возьмите 10-сантиметровую пушистую деталь, которую вы отложили. Наклейте его под ремень с той же стороны, где вы только что положили маленькие полоски на липучке.

Теперь вы можете примерить юбку и застегнуть пояс.

Шаг 14: Загрузите светодиодную программу

Теперь вам нужно загрузить светодиодную программу на свой микроконтроллер.

Поскольку существует так много хорошо написанных и подробных руководств, я просто поделюсь с вами ссылками: если вам нужна дополнительная помощь, чтобы начать работу с Arduino, узнать о среде Arduino, подключении микроконтроллера к компьютеру и загрузке программ на Arduino вы можете найти полезную информацию на сайте Arduino или в Adafruit Flora Tutorial.

Отличная светодиодная программа для начала - Strandtest от Adafruit. Просто следуйте инструкциям, загрузите zip-файл NeoPixel и добавьте его в свою библиотеку Arduino. Если вы хотите узнать больше о светодиодах RGB и написать свой собственный код, ознакомьтесь с библиотекой FastLED. Это еще одна библиотека Arduino для программирования адресуемых светодиодных лент и пикселей. Посетите сообщество Fast LED, чтобы увидеть несколько отличных примеров.

Шаг 15: подключите полоску к микроконтроллеру

Припаяйте провод +5 V от ремня к контакту VBAT на микроконтроллере, GND к GND и провод данных к контакту, который вы определили в коде светодиода, который вы загрузили в микроконтроллер. Я выбрал контакт 6. Чтобы провода не порвались, я приклеил Flora на кусок пластика и защитил контакты горячим клеем. Вы также можете увидеть небольшой кнопочный переключатель в левом углу - я добавил его для переключения между различными светодиодами. Теперь подключите источник питания к микроконтроллеру, и светодиодная лента должна загореться.

Шаг 16:… Почти готово

Почти сделано! Теперь вы можете обрезать волокна разной длины. Если вам нужны разные эффекты, вы можете использовать наждачную бумагу по длине волокон или слегка согнуть волокна. Я немного обработал концы наждачной бумагой, чтобы добиться более рассеянного свечения к концам.

Спасибо, что прочитали мою инструкцию, и получайте удовольствие, собирая и надев юбку. Если у вас есть вопросы или что-то непонятно, не стесняйтесь спрашивать.