Носимая юбка звукового реактивного эквалайзера: 21 ступень (с изображениями)

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

Какое-то время я хотел создать произведение, взаимодействующее со звуком. Юбка эквалайзера имеет встроенную электронику, которая реагирует на уровень шума в окружающей среде. Встроенные светодиоды расположены в виде полос эквалайзера, чтобы подчеркнуть поведение реакции на звук. В зависимости от интенсивности звука загораются только несколько или все светодиоды.

Интегрировать правильную электронику, не сделав ее видимой, было непросто, так как юбка плотно прилегала к телу. Также я хотел, чтобы юбка-эквалайзер выглядела как обычная юбка без дырок, когда свет выключен. Мне потребовалось некоторое время, чтобы найти подходящие светодиоды и метод, так как готовые светодиодные ленты или светодиодные нити были слишком громоздкими и недостаточно гибкими для юбки.

Использование токопроводящей нити обычно является простым способом интеграции электроники. Однако, когда дело доходит до подключения нескольких светодиодов RGB к полосе, сопротивление проводящей нити слишком велико. Светодиоды нужно сшить достаточно близко друг к другу, иначе они начнут мерцать и / или показывать неправильный цвет.

В этом руководстве я покажу вам, как сделать очень тонкую и гибкую светодиодную ленту на заказ, а также как подключить электронику и интегрировать свет в кожу.

Шаг 1: Дизайн

Эта кожаная юбка состоит из 5 колонн с 3-6 лампочками в каждой и 20 светодиодов. Светодиоды и электроника прикреплены к внутренней стороне юбки. Свет проходит через отверстия в верхнем слое, которые закреплены люверсами и горячим клеем. Поскольку люверсы выглядят как маленькие шпильки, юбка по-прежнему выглядит красиво даже при выключенном свете.

Шаг 2: расходные материалы

Материалы:

• Кожа
• Оболочка
• Молния
• или купи юбку
• 20 светодиодов RGB [тип WS2812B] от SparkFun
• Микроконтроллер [Flora] от Adafruit
• Микрофонный усилитель от Adafruit или SparkFun
• 3,7 - 5 В аккумулятор от SparkFun или Amazon
• Гибкая проволока [с покрытием из силикона или ПВХ] от Adafruit.
• Термоусадка
• 3 x штекерные перемычки
• 3 x женские перемычки
• 10 см липучка на липучке
• Люверсы 20 x ¼”

Инструменты:

• Паяльник
• Припой провод
• Набор инструментов для люверсов
• Молоток
• Горячий клеевой пистолет + клей
• Рулетка
• Правитель
• Ножницы
• Мел для ткани или ручка
• Игла и нить
• Швейная машина
• Компьютер и USB-кабель

По желанию:

• Инструмент для пайки рук помощи
• Крокодиловые защелки
• Инструмент для обжима проводов

Шаг 3: светодиоды WS2812B RGB

На картинке выше вы видите «голые» светодиоды WS2812B RGB - SMD. Каждый светодиод имеет размер 5 x 5 мм и имеет красный (R), зеленый (G) и синий (B) светодиоды, а также крошечный чип драйвера. Светодиоды WS2812B адресные, что означает, что вы можете управлять цветом и яркостью каждого отдельного светодиода. Таким образом, можно запрограммировать почти любой вообразимый узор.

Каждый светодиод имеет четыре паяных контакта: один для заземления, один для питания, один для ввода данных и один для вывода данных. Контакт заземления отмечен вырезом наверху светодиода, рядом с контактом заземления находится контакт ввода данных. По диагонали от ввода данных находится вывод данных, который будет подключен к выводу ввода данных следующего светодиода. Последний вывод - это вывод питания. Выводы данных необходимы для передачи информации о том, насколько яркими и какого цвета должны быть светодиоды.

Если вам нужна дополнительная информация, перейдите на страницу продукта Sparkfun, где вы можете найти техническое описание, руководство по подключению и руководство по светодиодам.

Шаг 4: микрофонный усилитель

Плата усилителя электретного микрофона от Adafruit поставляется с электретным микрофоном на 20-20 кГц, а также 3 паяльными контактами для подключения его к микроконтроллеру. OUT должен быть подключен к выводу микроконтроллера, указанному в коде, GND будет подключен к земле, а VCC - к источнику питания от 2,4 до 5 В. Используйте самый «тихий» источник питания, доступный на плате. На Flora это будет вывод 3.3 В.

Электретный микрофонный усилитель отлично подходит для аудиозаписи или аудио-реактивных проектов, таких как эта светодиодная юбка. Дополнительную информацию о микрофоне можно найти в таблице данных Adafruit.

Шаг 5: переносной микроконтроллер

Можно выбрать из множества переносных микроконтроллеров. Вы можете найти обзор различных досок в шаге 3 инструкции Jellyfish Skirt. Для этого проекта необходима плата с большей вычислительной мощностью и памятью, потому что код немного сложен. Работа с платой меньшего размера, скорее всего, будет сложнее или вообще не будет работать из-за нехватки памяти.

Шаг 6: Источник питания

Использование павербанков вместо «голых» литий-полимерных (LiPo) аккумуляторов безопаснее, поскольку аккумулятор защищен алюминиевым корпусом. Банки питания также легче подзаряжать, и они удобны, если вы хотите зарядить другие устройства, такие как телефон. Однако в этом проекте я работаю с «голым» литий-полимерным аккумулятором, потому что мне нужна маленькая и плоская батарея. Поскольку юбка имеет плотную посадку, места для большого блока питания не так уж и много.

LiPo поставляется с 2-контактным разъемом JST, который можно подключить к микроконтроллеру. Батарея имеет около 4,2 В при полной зарядке и умирает при 3,0 В. Светодиоды должны работать от источника питания 5 В, но они также работают с батареей 3,7 В.

Расчет времени работы аккумулятора: один светодиод потребляет около 60 мА (миллиампер) тока. Представьте, что на вашей полосе 20 светодиодов, они в сумме потребляют не более 1200 мА. Аккумулятор емкостью 1200 мАч (миллиампер-часы) может обеспечить 1200 мА в течение часа; поэтому, если ваша батарея имеет емкость 2 500 мАч, светодиоды будут гореть не менее двух часов: 2, 500 мАч / 1, 200 мА = 2,08 часа.

Однако, если вы выбрали LiPo, сначала ознакомьтесь с Руководством по уходу за LiPo батареями Sparkfun.

Шаг 7. Создайте дизайн и сшейте юбку

В основе дизайна - классический узор юбки с завышенной талией. Есть два дротика спереди и сзади. На задней части юбки я добавила молнию и переместила две (из четырех исходных вытачек) в центр спины. Поскольку светодиодная лента может немного чесаться, я также рекомендую вшить подкладку в юбку. Я укоротила юбку до 42 см. Если вам нужна помощь, посмотрите этот урок «как сшить юбку».

В конце концов, на внутреннюю часть юбки будет крепиться светодиодная лента, а также аккумулятор, микрофон и микроконтроллер. В целом, для более мягких материалов, таких как хлопок, он может быть немного тяжелым, и вес может тянуть ткань. Для юбки я использовала тонкую кожу, и такой проблемы не было.

Если вы не хотите шить юбку самостоятельно, просто возьмите ту, которая у вас уже есть. Убедитесь, что ткань достаточно толстая.

Шаг 8: разработка схемы расположения светодиодов

А теперь подумайте, сколько светодиодов вы хотите использовать для своей юбки и куда их прикрепить. Кожаная юбка имеет всего 20 светодиодов. С правой стороны юбки расположены 5 столбцов с 3-6 светодиодами в каждой. Поскольку светодиоды будут реагировать на звук, я хотел, чтобы они выглядели как планки эквалайзера.

Отметьте светодиоды на верхней части юбки тканевым мелом. Позже все светодиоды будут соединены в линию. Начало светодиодной ленты будет по центру переда юбки.

Шаг 9: прорежьте отверстия в юбке

На следующем этапе интегрируйте люверсы в верхний слой юбки [не в подкладку]. Сделайте небольшое отверстие в ткани в каждом отмеченном месте. Будьте осторожны: сначала вырежьте небольшое отверстие и проверьте, входит ли проушина внутрь. Если отверстие будет даже немного большим, ушко выпадет.

Проденьте более глубокое ушко на верхний слой юбки через отверстие. Держитесь за петельку и аккуратно выверните юбку наизнанку.

Шаг 10: вставьте люверсы

Теперь поместите металлическую (или иногда резиновую) форму под верхнее ушко. Поместите шайбу на заднюю часть проушины. Удерживая штамп над более глубоким ушком, осторожно при помощи молотка верните ушко и шайбу в их постоянное положение. Повторяйте, пока все петельки не войдут в юбку.

Шаг 11: припаяйте первый светодиод к заземляющему проводу

Теперь пришло время спаять отдельные светильники вместе в светодиодную гирлянду. Обязательно используйте очень гибкий провод, потому что с ним будет легче работать. Отрежьте достаточно длинный провод, чтобы подключить все светодиоды. Это будет непрерывный провод заземления.

Маленькими ножницами удалите немного пластика вокруг заземляющего провода через первые 10 см. Поместите первый светодиод внутрь паяльного инструмента лицевой стороной вниз. Закрепите заземляющий провод внутри противоположного зажима. Сдвиньте оба зажима вместе, пока пустой провод не окажется рядом с заземляющим контактом светодиода. Затем наденьте горячий паяльник на провод и контакт заземления и нагрейте примерно две секунды. Возьмите провод припоя и держите его рядом с паяльником над контактом и пустым проводом. Затем подождите, пока припой не расплавится и светодиод не будет прикреплен к проводу. Перед паяльником снимите припой и подождите, пока стык остынет.

Примечание. Более короткая сторона провода (дополнительные 10 см) должна быть на той же стороне, что и вывод данных IN. В противном случае светодиодная лента будет перевернута, и данные не смогут двигаться в нужном направлении.

Шаг 12: припаяйте еще немного

Для второго светодиода измерьте расстояние между первым и вторым ушком на юбке. Маленькими ножницами удалите силиконовое или ПВХ покрытие вокруг провода, на котором будет припаян второй светодиод. Припаяйте второй светодиод к заземляющему проводу и повторяйте, пока в каждом проушине не появится собственный светодиод.

Шаг 13: припаяйте провод питания к светодиодной ленте

Отрежьте провод до длины заземляющего провода. Этот провод будет припаян к контакту питания (по диагонали от контакта заземления) светодиодов. Еще раз удалите силиконовое или ПВХ покрытие вокруг провода в тех же местах и припаяйте провод к контакту питания.

Шаг 14: Припаяйте провод данных между светодиодами

Теперь припаяйте отдельные более короткие провода между выводами данных светодиодов. Провод данных перерезается между каждым светом, поэтому сигнал данных будет проходить через микросхему светодиода, прежде чем перейти к следующему светодиоду. Вам понадобится провод для передачи данных на первом светодиоде полосы (вывод Data IN), но не на выводе для вывода данных последнего светодиода.

Совет: это помогает расплавить припой на концах провода перед тем, как припаять провода к контактам.

Шаг 15: Загрузите Arduino IDE, установите библиотеку Neopixel и загрузите код

Если вы раньше не работали с микроконтроллером Arduino, вам необходимо загрузить Arduino IDE (интегрированную среду разработки). Это программное обеспечение для написания программ и загрузки их на ваш микроконтроллер Arduino. В библиотеке есть несколько основных примеров программ. Вы можете скачать программное обеспечение с веб-сайта Arduino. При работе с Flora следуйте инструкциям на веб-сайте Adafruit, чтобы изменить свою Arduino IDE.

Поскольку в библиотеке Arduino нет примера программы для светодиодов RGB, вам необходимо загрузить дополнительную библиотеку для работы. Библиотеку Adafruit NeoPixel легко понять и с ней легко работать. Загрузите библиотеку здесь. Откройте IDE Arduino и установите библиотеку, перейдя в Управление библиотеками. Откроется окно, в котором вам нужно будет выбрать zip-файл Adafruit.

Теперь откройте новый эскиз, перейдя в Файл> Новый. Перейдите на страницу LED Ampli-Tie, скопируйте и вставьте код в свой скетч. В коде измените количество светодиодов на фактическое количество светодиодов, которые вы используете в своем проекте. Вам также необходимо определить контакт, к которому ваша светодиодная лента будет подключена на микроконтроллере, и контакт для микрофона. Теперь выберите свой микроконтроллер через Инструменты> Плата. После подключения микроконтроллера с помощью кабеля USB к ноутбуку щелкните стрелку в верхнем левом углу эскиза. Это загрузит программу на ваш микроконтроллер. Если в вашем эскизе появляется оранжевая ошибка, скопируйте текст и выполните поиск в Google, чтобы найти решение.

Примечание. Аналоговый вывод (A) не обязательно должен иметь тот же номер, что и цифровой вывод (D). Цифровые номера контактов написаны на плате. Вы можете найти аналоговые номера контактов на схеме расположения выводов Flora. Вывод, определенный в вашем коде для вашего микрофона, должен быть аналоговым выводом - светодиодная лента - цифровым выводом.

Шаг 16: Тестируем светодиодную ленту

Сначала подготовьте свой микроконтроллер. Вам нужно будет отрезать три перемычки с внутренней резьбой и припаять их к микроконтроллеру. Припаяйте провода данных к контактам, которые вы определили в своем коде (я использовал D10 и D12, но вы должны использовать D6 и D9 - эти контакты уже определены в коде Ampli-Tie). Два провода заземления и питания можно припаять к одному контакту каждый. Закрепите стыки горячим клеем.

Затем отрежьте три перемычки и припаяйте их к началу светодиодной ленты. Закрепите стык термоусадкой. Это поможет вам подключать и отключать свет от платы. Это также безопаснее, потому что вилка отсоединится до того, как провод оторвется от платы или светодиодной ленты, что легко может произойти при ношении электроники.

Теперь вы можете подключить свою светодиодную ленту к плате и протестировать ее. Сначала я загрузил NeoPixel strandest (программу для включения светодиодов без микрофона), чтобы посмотреть, все ли индикаторы работают. Вам также необходимо подключить плату к LiPo или вашему компьютеру для источника питания. Как вы можете видеть на картинке, я сначала использовал крокодиловые защелки.

Шаг 17: подготовьте микрофон

Припаяйте провод к каждому контакту. Используйте остальные три перемычки с внутренней резьбой и припаяйте их к концам проводов. Затем загрузите код LED Ampli-Tie в свой микроконтроллер. Не забудьте изменить количество светодиодов, а также аналоговый и цифровой вывод в коде. Подключите свет и микрофон к плате и проверьте его.

Шаг 18: интегрируйте светодиоды в юбку

Когда все светодиоды заработают, вы можете интегрировать светодиоды в свою юбку. Выверните юбку наизнанку и нанесите немного горячего клея на первое ушко. Поместите первый светодиод (светящейся стороной вниз) в первое ушко поверх клея. Затем нанесите немного горячего клея на светодиод, дайте ему немного остыть и надавите пальцем вниз, пока он не остынет. Если паяльные соединения недостаточно закреплены, нанесите еще немного клея. Повторяйте, пока все светодиоды не будут вставлены в проушину.

Шаг 19: заполните проушины

После того, как все светодиоды будут вклеены в люверсы, снова поверните юбку на правую сторону и залейте люверсы горячим клеем. Осторожно подержите термоклеевой пистолет немного над ушком и дайте клею стечь в ушко. Для получения ровной и гладкой поверхности медленно перемещайте фен по кругу, заполняя ушко.

Шаг 20: интегрируйте электронику в юбку

На последнем этапе отрежьте три части с липучкой липучкой: одну для микрофона, одну для микроконтроллера и одну для батареи. Прикрепите грубую липучку к электронике и подходящую более мягкую сторону внутри юбки к коже. Это помогает надеть юбку и выбрать хорошее место для электроники, прежде чем наклеить липучку на кожу.

Шаг 21: наденьте юбку

Все готово. Теперь вы можете подключить аккумулятор, микрофон и лампочки к микроконтроллеру и загореться.

Если вы хотите узнать больше о светодиодах RGB и программировании собственных шаблонов, ознакомьтесь с библиотекой FastLED. Для сопоставления светодиодов и добавления кнопок переключателей в ваш проект я рекомендую работать с библиотекой RGBShades от macetech.

Если у вас есть вопросы или что-то непонятно, не стесняйтесь спрашивать. Наслаждайтесь своими фарами!

Главный приз конкурса Wearable Tech Contest