Fiberoptisk maneter kjol: 16 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Eftersom effekten av fiberoptik är så fascinerande tänkte jag göra en outfit med fiberoptik och RGB -lysdioder. Det tog lite tid innan jag kom på en design och kom på hur jag skulle fästa fibrerna på LED -remsan. Till slut gjorde jag denna Jelly Fish Skirt: fiberoptiska trådar limmas i vinylrör som tejpas på en LED -remsa och bälte. På baksidan finns en liten väska för batteriet och mikrokontrollern som förser LED: n med ström och data. Eftersom lysdioderna på remsan är adresserbara kan bältet lysa i olika förprogrammerade färger och mönster.

Detta projekt är ett bra sätt att komma igång med RGB -lysdioder och lära sig om programmering med Arduino IDE. Och oroa dig inte, du behöver varken utmärkt lödning eller programmeringskunskaper för att göra denna kjol.

Steg 1: Tillbehör

Material

· 200 x 2 m lång fiberoptik - 0,05 cm diameter [eBay]

· Adresserbara 5V RGB -lysdioder (60/m) med silikonfodral [Adafruit, eBay]

· Arduino mikrokontroller [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Litium (jon) polymerbatteri eller USB -powerbank [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Klar vinylrör - 0,6 cm diameter [järnaffär]

· Klargör 5 -minuters epoxi eller E6000 -lim för plast [järnaffär]

· Klar starkt andband (helst bi-filament) [järnaffär]

· Värmekrympning - 1 cm diameter [järnaffär]

· 1,5 m 22 AWG -strängad kopparkabel/tråd [järnaffär]

· Tunt bälte

· 10 cm stark klibbig kardborreband [tygaffär]

· Tyg till batteriväska

Verktyg

· Lim pistol

· Lödkolv

· Lödning

· Kniv

· Sax

· Lättare

· Värmepistol

· Nål och tråd

· Mätband

Steg 2: RGB LED -remsa

RGB -lysdioder kan lysa upp i olika färger och mönster eftersom de är adresserbara. Varje RGB -LED har en röd, grön och blå LED samt ett litet drivrutinschip. På grund av chipet är RGB -LED smartare än en vanlig LED. Varje LED -chip känner till sin egen position på remsan och kan också styra ljusstyrkan i rött, grönt och blått individuellt. Därför kan nästan alla tänkbara mönster och färger programmeras.

Mellan varje enskild lysdiod kan du hitta tre linjer: +5V, DO/DI och GND. 5V -linjen (som står för "5 volt") ger lysdioden ström; DI/DO (som står för "Data Input" och "Data Output") berättar för LED hur och när de ska tändas; GND står för mark. Ovanpå dessa tre rader är symbolen för en liten sax - det här är den enda platsen där du ska klippa LED -remsan.

Du bör också hitta pilar på remsan. Pilarna visar i vilken riktning data färdas. Det är viktigt att ange början och slutet av remsan: snittkanten med pilen som pekar bort från dig är början. Denna sida måste anslutas till en strömkälla och en mikrokontroller. Innan du använder en LED -remsa i ett projekt, se till att testa att alla lysdioder fungerar. I steg 14 kommer vi att gå igenom hur du laddar upp ett program och testar din LED -remsa.

LED -remsor har olika densiteter av lysdioder (30 lysdioder/m, 60 lysdioder/m eller 90 lysdioder/m). För detta projekt rekommenderar jag att du använder 60 lysdioder/m eller ännu fler lysdioder/meter för en snyggare kjol.

Steg 3: Mikrokontroller

Det finns många olika mikrokontroller att välja mellan. På bilden kan du se 4 olika mikrokontroller som jag brukar använda för bärbara enheter: Den röda Wattuino Nanite85 från Watterott är den minsta brädan med en Atmel ATtiny85 mikroprocessor. Det är bra för de flesta bärbara projekt. Även om det inte har stora hål för att sy, är det enkelt att fästa på dina kläder eftersom det är så litet. På kortet finns en USB-Bootloader för att ansluta den till din dator och ansluta en strömkälla som en powerbank. Kortet har 6 stift: 4 datapinnar, 1 GND och 1 effekt.

Den lilla svarta tavlan är Gemma från Adafruit som också har en Atmel ATtiny85 mikroprocessor. Hålen är lite större och du kan använda ledande tråd för att sy den. Gemma har en USB-port och en JST-anslutning för litiumpolymerbatterier. Kortet är perfekt för små projekt eftersom det har 6 stift: 3 datastift, 1 GND och 2 ström (3 V och Vout).

Den större svarta mikrokontrollern är Florafrom Adafruit. Flora har en kraftfullare mikroprocessor (Atmel Mega 32u4) och kan användas för komplexa projekt (anslutning av flera sensorer, mikrofoner, etc.). Kortet har en USB-port och en JST-kontakt för litiumpolymerbatterier. Förutom 14 pins (8 data, 3 GND och 3 power) finns det också en på/av -knapp på kortet.

Den lila mikrokontrollern är LilypadArduino Simple från Sparkfun med en Atmel Mega328 mikroprocessor. Kortet har en JST-kontakt, en på/av-omkopplare samt en programmerbar knappknapp. Eftersom USB-porten inte finns på kortet (FTDI-breakout) är det mer komplicerat att använda en powerbank för strömförsörjningen. Den har 11 stift: 9 datapinnar, 1 GND och 1 effekt. Lilypad är tvättbar och är bra för sömprojekt på grund av dess stora hål.

För detta projekt använde jag Flora. Jag kunde ha använt en mindre mikrokontroller men det var den enda jag hade till hands vid den tiden.

Steg 4: Strömförsörjning

Litiumpolymerbatterier är kraftfulla och lätta att ladda. Beroende på kapacitet (mA) finns batterierna i olika storlekar. Litiumpolymerbatterier levereras vanligtvis med en 2-stifts JST-kontakt som kan anslutas till mikrokontrollen. Ett 3,7 V batteri har cirka 4,2 V när det är fulladdat och dör vid 3,0 V.

LED -remsan ska köras på en 5 V strömförsörjning men den fungerar också med ett 3,7 V batteri. Gå dock aldrig högre än 5 V.

Vilken kapacitet är rätt för ditt projekt? En lysdiod drar cirka 60 mA (milliampere) ström. Tänk dig att du har 20 lysdioder på din remsa, de kommer troligen att dra 1, 200 mA totalt. Ett 1200mAh (milliamp) batteri kan leverera 1200mA i en timme, så om ditt batteri har en kapacitet på 2, 500 mAh kommer det att hålla i två timmar eller mer:

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

Eftersom lysdioderna inte kommer att fungera med full ljusstyrka hela tiden, kommer batteriet sannolikt att hålla längre. Du kan hitta en bra guide för att uppskatta batteriets drifttid på Adafruit. Om de inte används korrekt kan litiumpolymerbatterier vara riktigt farliga. Om du inte är så insatt i elektronik rekommenderar jag att du använder en USB -powerbank. Den levereras med en USB -kabel för att driva/ladda liten elektronik som din smartphone eller i detta fall mikrokontroller. Det är säkrare att bära en USB -powerbank på din kropp eftersom litiumpolymerbatteriet är skyddat i ett aluminiumhölje och mindre troligt att det skadas vilket kan få det att läcka eller explodera. Du vill inte att detta ska hända. I den här självstudien använde jag ett litiumpolymerbatteri direkt (inte i ett aluminiumfodral). Jag har sedan gått över till att använda powerbankar.

Steg 5: Klippning av LED -remsan och bältet

För att börja måste du räkna ut bältets längd och hur många lysdioder och fiberoptiska trådar du behöver. Mät storleken på din midja (hjälp för att ta mätningar) och klipp en LED -remsa lika lång som din mätning. Klipp remsan på den närmaste skärlinjen markerad med en liten sax (se bild). I bästa fall är LED -remsan något kortare än längden på din höftmätning. Räkna nu lysdioderna på remsan - det här är antalet enskilda fiberoptiska trådar du ska förbereda. Detta är också antalet lysdioder du måste deklarera i NeoPixel -koden innan du laddar upp programmet till din mikrokontroller.

Min remsa har 60 lysdioder per meter. Efter att ha klippt en 70 cm lång bit finns det 42 lysdioder kvar på remsan.

Senare ska jag tejpa LED -remsan på ett tunt bälte för mer stöd. Bältet ska vara lika brett som LED -remsan och cirka 10 cm längre. Eftersom du använder kardborreband för att stänga bältet, se till att klippa av bältesspännet.

Steg 6: Lödtrådar till LED -remsan

I nästa steg måste du lödda de tre ledningarna på LED -remsan och täta den med varmt lim och värmekrympning. Tryck först en liten bit värmekrymp (cirka 1,5 cm lång) på silikonfodralet. Klipp sedan tre ledningar och löd en tråd till var och en av de ledande +5V, DIN och GND stiften i början av remsan (hur man lödar LED -remsor handledning). Om du använder samma färgade tråd för alla tre raderna, lägg lite tejp runt varje tråd och markera dem så att du inte blandar ihop dem. Se till att trådarna är tillräckligt långa - cirka 30 cm - för att löda dem till din mikrokontroller senare. Gör dem längre än du tror att du borde om du är osäker.

Tryck nu in en liten mängd varmt lim i silikonfodralet, men inte så långt som att täcka den första lysdioden med lim. Medan limmet fortfarande är mjukt drar du värmekrympningen halvvägs över silikonhuset och halvvägs över trådarna. Tryck ut lite lim från remsan i värmekrympröret och använd en värmepistol, tändare eller lödkolv för att värma upp värmekrympningen tills den sitter tätt runt remsan och trådarna. Förslut nu den andra änden av LED -remsan med lite hett lim.

Steg 7: Förbered fiberoptiska buntar

Jag köpte en 2 m lång sträng med 200 fiberoptiska fibrer med en diameter på 0,05 cm. Det finns tunnare fiberoptiska fibrer på marknaden men ju tjockare fiber, desto ljusare kommer ändarna att lysa och desto mindre sannolikt kommer de att gå sönder.

Eftersom jag ville att kjolen skulle vara ca 50 cm lång klippte jag fiberoptikstråden tre gånger och fick 800 fibrer vid 50 cm.

Nu måste en liten bunt fiberoptik limmas på varje LED. Jag använde ett klart vinylrör med en diameter på 0,6 cm, som jag skar i 42 bitar (antal av mina lysdioder) var 3 cm långa. Jag lade ca 17 fibrer i varje vinylbit och tryckte dem genom röret och lite förbi slutet, ca 3 till 4 cm. Beroende på tjockleken på dina fibrer eller vinylrör kan du ha olika mängd fibrer i varje rör. Använd så många som möjligt.

Till slut som du tryckte igenom sprider du lite klart lim (jag använde E6000) bland fibrerna. Se till att limet kommer in mellan fibrerna och dra tillbaka toppen av tråden i röret. Jag väljer ursprungligen en 5 minuters epoxi men det var inte det bästa valet. Limmet blev riktigt hårt och fibrerna gick sönder ibland. Ett klart E6000 -lim fungerar lika bra och är mer flexibelt.

Steg 8: Gör Fiber Optics Shine Ljusare

När limmet är torrt skärs cirka 0,5 cm av rörets spets med en vass kniv. Se till att alla fibrerna nu är i linje med den avskurna änden och inte har dragits tillbaka inuti. Ju renare snittet är, desto bättre överförs ljuset till fibrerna.

För att få ändarna att lysa ännu ljusare kan du också smälta den skurna änden. Håll änden av vinylröret nära en ren låga (gasugn eller tändare men inte ett ljus) tills fibrerna har smält något. Var dock försiktig och håll den inte för nära flamman - du vill inte bränna röret. Nu ska fiberspetsarna lysa dubbelt så starkt.

Steg 9: Separera fibrerna

Nu är de enskilda delarna nästan klara. För en snyggare kjol måste vi separera fibrerna. Vid slutet av röret där fibrerna kommer ut, sprida dem jämnt och lägg försiktigt lite varmt lim ovanpå. Använd inte för mycket lim eller lägg limpistolen för nära eftersom fibrerna kommer att smälta och böja. Håll den på plats tills limmet är torrt.

Steg 10: Bygg vinylrörhållare

LED -remsan har ett avtagbart, vattentätt silikonfodral. Jag försökte många olika lim men inget fastnade på silikonet permanent. Jag ville dock behålla silikonfodralet för skydd.

För att fästa fiberknippen ovanpå varje lysdiod är det nödvändigt att bygga en liten hållare gjord av varmt lim. Lägg en fiberoptisk tråd ovanpå en LED och lägg lite varmt lim runt och på höger och vänster sida av röret - vänta tills det är torrt. Upprepa för alla andra fibersträngar, individuellt. Smält sedan försiktigt limet på sidan och lim ihop 4 till 5 rör - var noga med avståndet mellan vinylrören. I slutändan bör varje fiberoptisk bunt vara ovanpå en LED.

Steg 11: Tejprör på remsa och bälte

I nästa steg skär du andtejpen i 5 cm långa tunna remsor och tejp rörhållarna runt LED -remsan och bältet. Börja med slutet av remsan som har de 3 trådarna och lämna 10 cm rem utan lock. Var noga med att placera varje tråd exakt ovanpå en LED. Efter att du har fäst en sektion av rörhållare, fäst nästa sektion med samma process som det sista steget där vi gjorde hållarna själva. Bifoga sedan nästa avsnitt. Tejpa inte fast de sista tre rören på den sista hållaren på remsan och bältet än.

På slutet med de 3 trådarna, skär ett litet hål i bältet och dra de tre ledningarna genom hålet. Böj trådarna mot mitten av remsan och säkra dem några med några tejpslingor. Vi kommer så småningom att leda ledningarna vidare till där batterifickan kommer att vara.

Steg 12: Gör batterificka

Till batteriet och mikrokontrollern sydde jag en liten ficka. Om du inte kan sy, klipp bara två kvadratiska tygstycken och limma ihop dem. För att fästa den på bältet klippte jag en fyrkant med ett handtag av ett plastmaterial (se bild) - vanligt tyg ska fungera lika bra. Kvadraten ska vara ungefär lika stor som batterifickan.

Välj nu en plats där du vill bära batterifickan. Min är bak lite till höger. Ta nu bort den ena bandet mellan de två vinylrören där du vill placera fickan och skjut handtaget mellan LED -remsan och bältet. Dra ner handtaget och sy eller limma det på torget. Stick lite kardborreband på batterifickan och hållaren. Glöm inte heller att tejpa tillbaka LED -remsan på bältet igen.

Jag valde kardborreband eftersom jag ville kunna byta batteripåse beroende på vilken klädsel jag har på mig. Det finns många andra sätt att göra en permanent batteripåse som är ännu säkrare och säkrare.

Steg 13: Bygg remmen

Klipp en 10 cm lång kardborrstycke och stick den grova biten ovanpå bältet där vi lämnade 10 cm otäckt. Lägg den suddiga delen åt sidan för senare.

Eftersom bältet är lite tungt var jag rädd att kardborrbandet skulle öppna medan jag bar det. För mer stöd skär jag tre små kardborreband. På slutet av bältet där du lämnade 3 rör utan tejp, tejpa de små kardborrebanden mellan bältet och LED -remsan, inriktade under rören. Den suddiga delen ska hålla fast vid LED -remsan, medan den grova sidan ska hålla fast vid bältet. Den suddiga delen ska sticka ut på ena sidan, och den grova delen ska sticka ut från den andra. Därför kommer varje del bara att kunna vara halvvägs mellan bältet och LED -remsan innan den andra delen vidrörs. De klibbiga sidorna som sticker ut förbi LED -stödet och bältet kan täckas med tyg så att de inte längre är klibbiga.

Med några tejpremsor sätter du fast de sista vinylrörhållarna på bältet.

Få nu den 10 cm luddiga biten du hade avsatt. Stick den under bältet på samma sida där du bara lägger de små kardborrebanden.

Nu kan du prova kjolen och stänga bältet.

Steg 14: Ladda upp LED -programmet

Nu måste du ladda upp LED -programmet till din mikrokontroller.

Eftersom det finns så många välskrivna och detaljerade självstudier delar jag bara länkarna med dig: Om du behöver mer hjälp att komma igång med en Arduino, lära dig om Arduino -miljön, ansluta mikrokontrollern till en dator och ladda upp program till Arduino du kan hitta användbar information på Arduinos webbplats eller Adafruit Flora Tutorial.

Ett bra LED -program att börja med är Strandtest från Adafruit. Följ bara handledningen, ladda ner NeoPixel zip -filen och lägg till den i ditt Arduino -bibliotek. Om du vill lära dig mer om RGB -lysdioder och skriva din egen kod, kolla in FastLED -biblioteket. Det är ett annat Arduino -bibliotek för programmering av adresserbara LED -remsor och pixlar. Kolla in Fast LED -communityn för att se några bra exempel.

Steg 15: Anslut remsan till mikrokontrollern

Löd +5 V -kabeln från bältet till VBAT -stiftet på mikrokontrollen, GND till GND och datakabeln till stiftet som du definierade i LED -koden som du laddade upp till mikrokontrollen. Jag valde stift 6. För att vara säker på att trådarna inte rivs av tejpade jag fast floran på en plastbit och skyddade stiften med lite hett lim. Du kan också se en liten knappomkopplare i det vänstra hörnet - jag lade till den för att växla mellan olika LED -mönster. Anslut nu din strömkälla till mikrokontrollern så ska LED -bältet tändas.

Steg 16: … Nästan klart

Nästan klar! Nu kan du trimma fibrerna till olika längder. Om du vill ha olika effekter kan du använda sandpapper längs fibrernas längd eller böja fibrerna något. Jag slipade ändarna lite mer för en mer diffus glöd mot ändarna.

Tack för att du läser min instruerbara och ha kul att bygga och bära din kjol. Om du har några frågor eller något är oklart, tveka inte att fråga.