Optisko šķiedru medūzu svārki: 16 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Tā kā optiskās šķiedras efekts ir tik aizraujošs, es domāju par tērpa izgatavošanu ar optisko šķiedru un RGB gaismas diodēm. Pagāja kāds laiks, līdz es izdomāju dizainu un izdomāju, kā šķiedras piestiprināt pie LED sloksnes. Beigās es izveidoju šo želejveida zivju svārku: optiskās šķiedras šķiedras tiek pielīmētas vinila caurulēs, kuras tiek pielīmētas uz LED sloksnes un jostas. Aizmugurē ir neliela soma akumulatoram un mikrokontrolleram, kas piegādā gaismas diodei enerģiju un datus. Tā kā sloksnes gaismas diodes ir adresējamas, josta var iedegties dažādās iepriekš ieprogrammētās krāsās un rakstos.

Šis projekts ir lielisks veids, kā sākt darbu ar RGB gaismas diodēm un uzzināt par programmēšanu, izmantojot Arduino IDE. Un neuztraucieties, lai izveidotu šos svārkus, jums nav nepieciešamas lieliskas lodēšanas un programmēšanas prasmes.

1. solis: Piegādes

Materiāli

· 200 x 2 m gara optiskā šķiedra - 0,05 cm diametrā [eBay]

· Adresējamas 5 V RGB gaismas diodes (60/m) ar silikona korpusu [Adafruit, eBay]

· Arduino mikrokontrolleris [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Litija (jonu) polimēru akumulators vai USB barošanas bloks [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Skaidra vinila caurule - 0,6 cm diametrā [datortehnikas veikals]

· Skaidra 5 minūšu epoksīda vai E6000 līme plastmasai [datortehnikas veikals]

· Notīriet spēcīgu pīļu lenti (vēlams divšķiedru pavedienu) [datortehnikas veikals]

· Termiskā saraušanās - 1 cm diametrs [datortehnikas veikals]

· 1,5 m 22 AWG vītņota vara kabelis/stieple [datortehnikas veikals]

· Plāna josta

· 10 cm stiprs Velcro ar lipīgu pamatni [audumu veikals]

· Audums akumulatora maisiņam

Rīki

· Karstās līmes pistole

· Lodāmurs

· Lodēt

· Nazis

· Šķēres

· Vieglāks

· Siltuma lielgabals

· Adata un diegs

· Mērlente

2. darbība: RGB LED sloksne

RGB gaismas diodes var iedegties dažādās krāsās un rakstos, jo tās ir adresējamas. Katrai RGB gaismas diodei ir sarkana, zaļa un zila gaismas diode, kā arī maza draivera mikroshēma. Mikroshēmas dēļ RGB LED ir gudrāks par parasto LED. Katra gaismas diodes mikroshēma zina savu pozīciju uz sloksnes un var arī atsevišķi kontrolēt sarkanā, zaļā un zilā spilgtumu. Tāpēc gandrīz katru iedomājamo modeli un krāsu var ieprogrammēt.

Starp katru atsevišķu LED var atrast trīs līnijas: +5V, DO/DI un GND. 5V līnija (kas nozīmē "5 volti") nodrošina LED ar jaudu; DI/DO (kas nozīmē "datu ievade" un "datu izvade") norāda gaismas diodei, kā un kad iedegties; GND apzīmē zemi. Virs šīm trim līnijām ir maza šķēres simbols - šī ir vienīgā vieta, kur jums vajadzētu sagriezt LED sloksni.

Jums vajadzētu arī atrast bultiņas uz sloksnes. Bultiņas parāda datu pārvietošanās virzienu. Ir svarīgi norādīt sloksnes sākumu un beigas: griezuma mala ar bultiņu, kas vērsta prom no jums, ir sākums. Šī puse ir jāpievieno barošanas avotam un mikrokontrolleram. Pirms projektā izmantojat LED sloksni, noteikti pārbaudiet, vai visas gaismas diodes darbojas. 14. darbībā apskatīsim, kā augšupielādēt programmu un pārbaudīt jūsu LED sloksni.

LED sloksnēm ir dažāda blīvuma gaismas diodes (30 LED/m, 60 LED/m vai 90 LED/m). Šim projektam es ieteiktu izmantot 60 gaismas diodes/m vai pat vairāk gaismas diodes/metru, lai iegūtu pilnīgākus svārkus.

3. solis: mikrokontrolleris

Ir daudz dažādu mikrokontrolleru, no kuriem izvēlēties. Attēlā ir redzami 4 dažādi mikrokontrolleri, kurus parasti izmantoju valkāšanai: Sarkanais Wattuino Nanite85 no Watterott ir mazākā plāksne ar Atmel ATtiny85 mikroprocesoru. Tas ir lieliski piemērots lielākajai daļai valkājamu projektu. Lai gan tai nav lielu caurumu šūšanai, to ir viegli piestiprināt pie drēbēm, jo tā ir tik maza. Uz tāfeles ir USB sāknēšanas iekārta, lai to savienotu ar datoru un pievienotu barošanas avotu, piemēram, strāvas banku. Plātnei ir 6 tapas: 4 datu tapas, 1 GND un 1 jauda.

Mazā melnā tāfele ir Gemma no Adafruit, kurai ir arī Atmel ATtiny85 mikroprocesors. Caurumi ir nedaudz lielāki, un to šūšanai varat izmantot vadošu diegu. Gemma ir USB ports un JST savienojums litija polimēru baterijām. Tāfele ir lieliski piemērota maziem projektiem, jo tai ir 6 tapas: 3 datu tapas, 1 GND un 2 jauda (3 V un Vout).

Lielākais melnais mikrokontrolleris ir Flora no Adafruit. Flora ir jaudīgāks mikroprocesors (Atmel Mega 32u4), un to var izmantot sarežģītos projektos (savienojot vairākus sensorus, mikrofonus utt.). Plātnei ir USB ports un JST savienotājs litija polimēru baterijām. Papildus 14 tapām (8 dati, 3 GND un 3 jauda) uz tāfeles ir arī ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis.

Violets mikrokontrolleris ir LilypadArduino Simple no Sparkfun ar Atmel Mega328 mikroprocesoru. Plātnei ir JST savienotājs, ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis, kā arī programmējams pogas slēdzis. Tā kā USB ports nav iekļauts tāfelē (FTDI pārtraukums), tas ir sarežģītāk, izmantojot barošanas bloku. Tam ir 11 tapas: 9 datu tapas, 1 GND un 1 jauda. Lilypad ir mazgājams un ir piemērots projektu šūšanai, jo tam ir lieli caurumi.

Šim projektam es izmantoju Flora. Es būtu varējis izmantot mazāku mikrokontrolleri, bet tas bija vienīgais, kas man tobrīd bija pa rokai.

4. solis: barošanas avots

Litija polimēru baterijas ir jaudīgas un viegli uzlādējamas. Atkarībā no jaudas (mA) baterijas ir dažāda izmēra. Litija polimēru baterijām parasti ir 2 kontaktu JST savienotājs, ko var pievienot mikrokontrolleram. 3,7 V akumulatoram ir aptuveni 4,2 V, kad tas ir pilnībā uzlādēts, un tas izlādējas pie 3,0 V.

LED sloksnei vajadzētu darboties ar 5 V barošanas avotu, bet tā darbojas arī ar 3,7 V akumulatoru. Tomēr nekad nepārsniedziet augstāku par 5 V.

Kāda jauda ir piemērota jūsu projektam? Viena gaismas diode uzņem aptuveni 60 mA (miliampas) strāvu. Iedomājieties, ka jūsu sloksnē ir 20 gaismas diodes, tās, visticamāk, kopumā patērēs 1 200 mA. 1200 mAh (miliampundu) akumulators var nodrošināt 1200 mA stundu, tāpēc, ja akumulatora jauda ir 2 500 mAh, tas ilgs divas stundas vai ilgāk:

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

Tā kā gaismas diodes visu laiku nedarbosies ar pilnu spilgtumu, visticamāk, akumulators kalpos ilgāk. Jūs varat atrast lielisku rokasgrāmatu par akumulatora darbības laika novērtēšanu vietnē Adafruit. Ja litija polimēru baterijas netiek izmantotas pareizi, tās var būt patiešām bīstamas. Ja neesat pārāk pazīstams ar elektroniku, es ieteiktu izmantot USB barošanas banku. Tam ir pievienots USB kabelis, lai barotu/uzlādētu nelielu elektroniku, piemēram, viedtālruni vai šajā gadījumā mikrokontrolleru. Drošāk nēsāt pie ķermeņa USB barošanas bloku, jo litija polimēru akumulators ir aizsargāts alumīnija korpusā un retāk tiek bojāts, kā rezultātā tas var noplūst vai eksplodēt. Jūs nevēlaties, lai tas notiktu. Šajā apmācībā es tieši izmantoju litija polimēru akumulatoru (nevis alumīnija korpusā). Kopš tā laika esmu pārgājis uz jaudas banku izmantošanu.

5. solis: LED sloksnes un jostas griešana

Lai sāktu, jums ir jānosaka jostas garums un cik gaismas diodes un optisko šķiedru pavedieni jums būs nepieciešami. Izmēriet vidukļa izmēru (palīdziet veikt mērījumus) un nogrieziet LED sloksni tik ilgi, kamēr veicat mērījumu. Izgrieziet sloksni uz tuvākās griešanas līnijas, kas apzīmēta ar mazām šķērēm (skat. Attēlu). Labākajā gadījumā LED sloksne ir nedaudz īsāka par gūžas locītavas mērījuma garumu. Tagad saskaitiet gaismas diodes uz sloksnes - tas ir atsevišķu optisko šķiedru pavedienu skaits, ko gatavojaties. Šis ir arī to gaismas diožu skaits, kas jums jāpaziņo NeoPixel kodā pirms programmas augšupielādes savā mikrokontrollerī.

Manā sloksnē ir 60 gaismas diodes uz metru. Pēc 70 cm garas daļas sagriešanas uz sloksnes ir palikušas 42 gaismas diodes.

Vēlāk es uzlīmēšu LED sloksni uz plānas jostas, lai iegūtu vairāk atbalsta. Jostai jābūt tikpat platai kā LED sloksnei un apmēram 10 cm garākai. Tā kā jostas aizvēršanai izmantosit Velcro, noteikti nogrieziet jostas sprādzi.

6. solis: lodēšanas vadi uz LED sloksnes

Nākamajā solī jums būs jāpielodē trīs vadi uz LED sloksnes un jāaizlīmē ar karstu līmi un jāsamazina. Vispirms uz silikona korpusa piespiediet nelielu (apmēram 1,5 cm garu) saraušanās gabalu. Pēc tam nogrieziet trīs vadus un pielieciet vadu pie katras vadošās +5V, DIN un GND tapas sloksnes sākumā (kā lodēt LED sloksnes). Ja visām trim līnijām izmantojat vienas krāsas vadu, ielieciet lenti ap katru vadu un atzīmējiet to, lai tās nesajauktu. Pārliecinieties, vai vadi ir pietiekami gari - apmēram 30 cm -, lai vēlāk tos pielodētu pie mikrokontrollera. Padariet tos garākus, nekā jūs domājat, ka jums vajadzētu, ja neesat pārliecināts.

Tagad spiediet silikona korpusā nelielu daudzumu karstas līmes, bet ne tik tālu, lai pirmo līmi pārklātu ar līmi. Kamēr līme vēl ir mīksta, velciet siltuma sarukumu līdz pusei virs silikona korpusa un līdz pusei pār vadiem. Nospiediet līmi no sloksnes termiski saraušanās caurulē un izmantojiet karstuma pistoli, šķiltavu vai lodāmuru, lai sasildītu saraušanos, līdz tā ir cieši ap sloksni un vadiem. Tagad aizzīmogojiet LED sloksnes otru galu ar kādu karstu līmi.

7. darbība: sagatavojiet optisko šķiedru paketes

Es nopirku 2 m garu pavedienu no 200 optiskās šķiedras ar diametru 0,05 cm. Tirgū ir plānākas optisko šķiedru šķiedras, bet, jo biezāka šķiedra, jo spožāki gali spīdēs un mazāka iespēja, ka tie salūzīs.

Tā kā es gribēju, lai svārki būtu apmēram 50 cm gari, es trīs reizes nogriezu optisko šķiedru pavedienu un ieguvu 800 šķiedras pie 50 cm.

Tagad uz katras gaismas diodes ir jāpielīmē neliels šķiedru optikas komplekts. Es izmantoju caurspīdīgu vinila cauruli ar 0,6 cm diametru, kuru sagriezu 42 gabalos (savu gaismas diožu skaits), katrs 3 cm garš. Katrā vinila gabalā es ievietoju apmēram 17 šķiedras un izbīdīju tās caur cauruli un nedaudz pāri galam, apmēram 3 līdz 4 cm. Atkarībā no jūsu šķiedru vai vinila caurules biezuma katrā caurulē var būt atšķirīgs šķiedru daudzums. Izmantojiet tik daudz, cik iespējams.

Beigās, ko jūs izbīdījāt, starp šķiedrām izklājiet skaidru līmi (es izmantoju E6000). Pārliecinieties, ka līme iekļūst starp šķiedrām un velciet pavediena augšdaļu atpakaļ caurulē. Es sākotnēji izvēlos 5 minūšu epoksīdu, bet tā nebija labākā izvēle. Līme kļuva patiešām cieta, un šķiedras dažreiz salūza. Skaidra E6000 līme darbojas tikpat labi un ir elastīgāka.

8. darbība. Padariet optiskās šķiedras spožāku

Kad līme ir sausa, ar asu nazi nogrieziet apmēram 0,5 cm no caurules gala. Pārliecinieties, ka visas šķiedras ir vienā līmenī ar griezuma galu un nav atkāpušās iekšpusē. Jo tīrāks griezums, jo labāk gaisma pāries uz šķiedrām.

Lai padarītu galus vēl spožākus, jūs varat arī izkausēt nogriezto galu. Turiet vinila caurules galu pie tīras liesmas (gāzes krāsns vai šķiltavas, bet ne sveces), līdz šķiedras ir nedaudz izkusušas. Tomēr esiet piesardzīgs un neturiet to pārāk tuvu liesmai - jūs nevēlaties sadedzināt cauruli. Tagad šķiedru galiem vajadzētu spīdēt divreiz spožāk.

9. solis: atdaliet šķiedras

Tagad atsevišķi pavedieni ir gandrīz pabeigti. Lai iegūtu pilnīgākus svārkus, mums ir jāatdala šķiedras. Caurules galā, kur izplūst šķiedras, vienmērīgi izklājiet tās un uzmanīgi uzlieciet uz augšu karstu līmi. Nelietojiet pārāk daudz līmes un nelieciet līmes pistoli pārāk tuvu, jo šķiedras izkusīs un saliksies. Turiet to vietā, līdz līme ir sausa.

10. solis: izveidojiet vinila caurules turētāju

LED sloksnei ir noņemams, ūdensnecaurlaidīgs silikona korpuss. Es izmēģināju daudzas dažādas līmes, bet nekas nelīmējās uz silikona pastāvīgi. Tomēr es vēlējos saglabāt silikona korpusu aizsardzībai.

Lai piestiprinātu šķiedru saišķi virs katras gaismas diodes, ir jāizveido neliels turētājs, kas izgatavots no karstas līmes. Novietojiet optisko šķiedru pavedienu virs gaismas diodes un uzlieciet karstu līmi ap un caurulītes labajā un kreisajā pusē - pagaidiet, līdz tā izžūst. Atkārtojiet visus pārējos šķiedru pavedienus atsevišķi. Pēc tam uzmanīgi izkausējiet līmi sānos un pielīmējiet kopā 4 līdz 5 caurules - uzmanīgi ievērojiet attālumu starp vinila caurulēm. Galu galā katrai optisko šķiedru saiņai jābūt tieši virs gaismas diodes.

11. solis: lentu caurules uz sloksnes un jostas

Nākamajā solī sagrieziet pīles lenti 5 cm garās plānās sloksnēs un aplenciet cauruļu turētājus ap LED sloksni un jostu. Sāciet ar sloksnes galu, kurā ir 3 vadi, un atstājiet 10 cm jostu neapsegtu. Noteikti novietojiet katru pavedienu tieši virs gaismas diodes. Pēc cauruļu turētāju daļas pievienošanas pievienojiet nākamo sadaļu ar tādu pašu procesu kā pēdējā posmā, kurā mēs izgatavojām pašus turētājus. Pēc tam pievienojiet nākamo sadaļu. Vēl nelīmējiet pēdējā turētāja pēdējās trīs caurules uz sloksnes un jostas.

Beigās ar 3 vadiem izgrieziet joslā nelielu caurumu un izvelciet trīs vadus caur caurumu. Salieciet vadus pret sloksnes centru un dažus nostipriniet ar dažām lentes cilpām. Mēs galu galā novedīsim vadus tālāk uz vietu, kur atradīsies akumulatora kabata.

12. solis: izveidojiet akumulatora kabatu

Akumulatoram un mikrokontrolleram es piešuvu nelielu kabatu. Ja nevarat šūt, vienkārši izgrieziet divus kvadrātveida auduma gabalus un pielīmējiet tos kopā. Lai to piestiprinātu pie jostas, es no plastmasas sieta auduma izgriezu kvadrātu ar rokturi (skat. Attēlu) - tikpat labi vajadzētu strādāt arī parastam audumam. Kvadrātam jābūt aptuveni tādā pašā izmērā kā akumulatora kabatai.

Tagad izvēlieties vietu, kur vēlaties nēsāt akumulatora kabatu. Manējais atrodas aizmugurē nedaudz pa labi. Tagad noņemiet vienu lentes cilpu starp divām vinila caurulēm, kur vēlaties ievietot kabatu, un nospiediet rokturi starp LED sloksni un jostu. Pavelciet rokturi uz leju un šujiet vai pielīmējiet to uz kvadrāta. Uzlieciet nedaudz velcro uz akumulatora kabatas un turētāja. Tāpat neaizmirstiet atkal piestiprināt LED sloksni pie jostas.

Es izvēlējos velcro, jo vēlējos, lai varētu nomainīt bateriju maisiņu atkarībā no apģērba, ko valkāju. Ir daudz citu veidu, kā padarīt pastāvīgu akumulatora maisiņu vēl drošāku un drošāku.

13. darbība: izveidojiet jostas stiprinājumu

Izgrieziet 10 cm garu velcro gabalu un pielīmējiet rupjo gabalu jostas augšdaļā, kur mēs atstājām 10 cm neapsegtu. Nolieciet izplūdušo gabalu malā vēlāk.

Tā kā josta ir nedaudz smaga, es baidījos, ka velcro atveras, kamēr to nēsāju. Lai iegūtu lielāku atbalstu, es nogriezu trīs mazas velcro sloksnes. Josta galā, kur atstājāt neizmantotas 3 caurules, uzlīmējiet mazās velcro sloksnes starp jostu un LED sloksni, kas ir izlīdzinātas zem caurulēm. Izplūdušajam gabalam vajadzētu pielipt pie LED sloksnes, bet raupjai pusei - pie jostas. Izplūdušajam gabalam vajadzētu izcelties vienā pusē, bet raupjam - citam. Tāpēc katrs gabals var būt tikai pusceļā starp jostu un LED sloksni, pirms pieskaras otram gabalam. Lipīgās malas, kas izvirzās garām gaismas diodēm un jostai, var pārklāt ar audumu, lai tās vairs nebūtu lipīgas.

Ar dažām lentes sloksnēm nostipriniet pēdējos vinila cauruļu turētājus uz jostas.

Tagad iegūstiet 10 cm izplūdušo gabalu, ko bijāt nolicis malā. Ielīmējiet to zem jostas tajā pašā pusē, kur tikko ievietojāt mazās velcro sloksnes.

Tagad jūs varat izmēģināt svārkus un aizvērt jostu.

14. darbība: augšupielādējiet LED programmu

Tagad jums jāaugšupielādē LED programma savā mikrokontrollerī.

Tā kā ir tik daudz labi uzrakstītu un detalizētu pamācību, es tikai dalīšos ar jums saitēs: Ja jums nepieciešama papildu palīdzība, lai sāktu darbu ar Arduino, uzzinātu par Arduino vidi, pievienotu mikrokontrolleri datoram un augšupielādētu programmas Arduino noderīgu informāciju varat atrast Arduino vietnē vai Adafruit Flora apmācībā.

Lieliska LED programma, ar ko sākt, ir Strandtest no Adafruit. Vienkārši izpildiet apmācību, lejupielādējiet NeoPixel zip failu un pievienojiet to savai Arduino bibliotēkai. Ja vēlaties uzzināt vairāk par RGB gaismas diodēm un rakstīt savu kodu, apskatiet FastLED bibliotēku. Tā ir vēl viena Arduino bibliotēka adresējamu LED sloksņu un pikseļu programmēšanai. Iepazīstieties ar Fast LED kopienu, lai redzētu dažus lieliskus piemērus.

15. darbība: pievienojiet sloksni mikrokontrolleram

Lodējiet +5 V vadu no jostas līdz VBAT tapai mikrokontrollerī, GND - GND un datu vadu pie tapas, kuru definējāt mikrokontrollerī augšupielādētajā LED kodā. Es izvēlējos 6. tapu. Lai pārliecinātos, ka vadi neplīsīs, es uzlīmēju Flora līmlenti uz plastmasas gabala un aizsargāju tapas ar kādu karstu līmi. Jūs varat arī redzēt nelielu pogas slēdzi kreisajā stūrī - es to pievienoju, lai pārslēgtos starp dažādiem LED modeļiem. Tagad pievienojiet barošanas avotu mikrokontrolleram, un LED jostai vajadzētu iedegties.

16. solis:… Gandrīz pabeigts

Gandrīz pabeigts! Tagad jūs varat apgriezt šķiedras dažādos garumos. Ja vēlaties dažādus efektus, varat izmantot smilšpapīru visā šķiedru garumā vai nedaudz saliekt šķiedras. Es vēl mazliet smilšu galus ar smilšpapīru, lai galos būtu gaišāks spīdums.

Paldies, ka izlasījāt manu pamācību un izklaidējieties celt un valkāt savus svārkus. Ja jums ir kādi jautājumi vai kaut kas nav skaidrs, nevilcinieties jautāt.