Rok Ubur-ubur Fiber Optik: 16 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Oleh kerana kesan gentian optik sangat menarik, saya memikirkan untuk membuat pakaian dengan gentian optik dan LED RGB. Saya memerlukan sedikit masa sehingga saya membuat reka bentuk dan mengetahui cara memasang serat ke jalur LED. Pada akhirnya saya membuat Skirt Ikan Jeli ini: helai serat optik dilekatkan pada tiub vinil yang dilekatkan pada jalur dan tali pinggang LED. Di bahagian belakang terdapat beg kecil untuk bateri dan mikrokontroler yang membekalkan LED dengan kuasa dan data. Kerana LED pada jalur dapat diatasi, tali pinggang dapat menyala dengan warna dan corak yang diprogramkan sebelumnya.

Projek ini adalah kaedah terbaik untuk memulakan dengan LED RGB dan belajar mengenai pengaturcaraan dengan Arduino IDE. Dan jangan risau anda tidak memerlukan kemahiran pematerian atau pengaturcaraan yang sangat baik untuk membuat skirt ini.

Langkah 1: Bekalan

Bahan

· Serat optik panjang 200 x 2 m - diameter 0,05 cm [eBay]

· LED RGB 5V beralamat (60 / m) dengan kotak silikon [Adafruit, eBay]

· Pengawal mikro Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Bateri polimer Lithium (ion) atau bank kuasa USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Tiub vinil yang jelas - diameter 0,6 cm [kedai perkakasan]

· Pelekat Epoxy atau E6000 5 Minit yang jelas untuk plastik [kedai perkakasan]

· Pita bebek yang kuat (lebih baik bi-filamen) [kedai perkakasan]

· Pengecutan haba - diameter 1 cm [kedai perkakasan]

· 1.5 m dari 22 kabel / wayar tembaga terdampar AWG [kedai perkakasan]

· Tali pinggang nipis

· Velcro yang dilekatkan kuat 10 cm [kedai kain]

· Fabrik untuk beg bateri

Alat

· Pistol gam panas

· Besi pematerian

· Pateri

· Pisau

· Gunting

· Lebih ringan

· Pistol haba

· Jarum & benang

· Pita pengukur

Langkah 2: Jalur LED RGB

LED RGB dapat menyala dalam berbagai warna dan corak kerana boleh dihubungi. Setiap LED RGB mempunyai LED merah, hijau dan biru serta cip pemacu kecil. Kerana cip, LED RGB lebih pintar daripada LED biasa. Setiap cip LED mengetahui kedudukannya sendiri di jalur dan juga dapat mengawal kecerahan merah, hijau dan biru secara individu. Oleh itu, hampir setiap corak dan warna yang dapat dibayangkan dapat diprogramkan.

Di antara setiap LED individu anda boleh menemui tiga baris: + 5V, DO / DI dan GND. Garis 5V (yang bermaksud "5 Volt") menyediakan LED dengan kuasa; DI / DO (yang bermaksud "Data Input" dan "Data Output") memberitahu LED bagaimana dan kapan menyala; GND bermaksud tanah. Di atas ketiga garis itu adalah simbol gunting kecil - ini adalah satu-satunya tempat di mana anda harus memotong jalur LED.

Anda juga harus mencari anak panah di jalur. Anak panah menunjukkan arah data bergerak. Penting untuk menunjukkan permulaan dan akhir jalur: pinggir yang dipotong dengan anak panah menghala dari anda adalah permulaan. Bahagian ini perlu dihubungkan ke sumber kuasa dan mikrokontroler. Sebelum anda menggunakan jalur LED dalam projek, pastikan untuk menguji bahawa semua LED berfungsi. Pada Langkah 14 kita akan membahas cara memuat naik program dan menguji jalur LED anda.

Jalur LED dilengkapi dengan ketumpatan LED yang berbeza (30 LED / m, 60 LED / m atau 90 LED / m). Untuk projek ini, saya mengesyorkan menggunakan 60 LED / m atau lebih banyak LED / meter untuk skirt yang kelihatan lebih lengkap.

Langkah 3: Pengawal mikro

Terdapat banyak mikrokontroler yang boleh dipilih. Dalam gambar anda dapat melihat 4 mikrokontroler yang berbeza yang biasanya saya gunakan untuk alat pakai: Wattuino Nanite85 dari Watterott berwarna merah adalah papan terkecil dengan mikropemproses Atmel ATtiny85. Ia bagus untuk kebanyakan projek yang boleh dipakai. Walaupun tidak mempunyai lubang besar untuk menjahit, mudah melekatkan pakaian anda kerana sangat kecil. Di papan tulis terdapat USB-Bootloader untuk menyambungkannya ke komputer anda dan melampirkan sumber kuasa seperti power bank. Papan mempunyai 6 pin: 4 pin data, 1 GND dan 1 kuasa.

Papan hitam kecil adalah Gemma dari Adafruit yang juga mempunyai mikropemproses Atmel ATtiny85. Lubang sedikit lebih besar dan anda boleh menggunakan benang konduktif untuk menjahitnya. Gemma mempunyai port USB dan sambungan JST untuk bateri Lithium Polymer. Papan ini bagus untuk projek kecil kerana mempunyai 6 pin: 3 pin data, 1 GND dan 2 kuasa (3 V dan Vout).

Mikrokontroler hitam yang lebih besar adalah Florafrom Adafruit. Flora mempunyai mikropemproses yang lebih kuat (Atmel Mega 32u4) dan dapat digunakan untuk projek yang kompleks (menghubungkan pelbagai sensor, mikrofon, dll.). Papan ini mempunyai port USB dan penyambung JST untuk bateri Lithium Polymer. Selain 14 pin (8 data, 3 GND dan 3 power) terdapat juga suis hidup / mati di papan.

Mikrokontroler ungu adalah LilypadArduino Simple dari Sparkfun dengan mikropemproses Atmel Mega328. Papan mempunyai penyambung JST, suis hidup / mati serta suis butang yang dapat diprogramkan. Oleh kerana port USB tidak berada di papan (FTDI breakout) lebih rumit menggunakan power bank untuk bekalan kuasa. Ia mempunyai 11 pin: 9 pin data, 1 GND dan 1 kuasa. Lilypad boleh dicuci dan bagus untuk projek menjahit kerana lubang besar.

Untuk projek ini saya menggunakan Flora. Saya mungkin menggunakan mikrokontroler yang lebih kecil tetapi satu-satunya yang saya ada ketika itu.

Langkah 4: Bekalan Kuasa

Bateri Lithium Polymer sangat berkuasa dan mudah dicas semula. Bergantung pada kapasiti (mA) bateri terdapat dalam pelbagai saiz. Bateri Lithium Polymer biasanya dilengkapi dengan penyambung JST 2 pin, yang boleh dipasang ke mikrokontroler. Bateri 3.7 V mempunyai kira-kira 4.2 V apabila dicas sepenuhnya dan mati pada 3.0 V.

Jalur LED harus menggunakan bekalan kuasa 5 V tetapi ia juga berfungsi dengan bateri 3.7 V. Walau bagaimanapun, jangan pernah naik lebih tinggi daripada 5 V.

Apakah kapasiti yang sesuai untuk projek anda? Satu LED menarik arus 60 mA (miliamp). Bayangkan anda mempunyai 20 LED pada jalur anda, kemungkinan besar mereka akan memperoleh 1, 200 mA secara keseluruhan. Bateri 1200mAh (miliamp jam) dapat membekalkan 1200mA selama satu jam, jadi jika bateri anda mempunyai kapasiti 2, 500 mAh, ia akan bertahan selama dua jam atau lebih:

2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2.08 jam

Oleh kerana LED tidak akan beroperasi dengan kecerahan penuh sepanjang masa, bateri kemungkinan besar akan bertahan lebih lama. Anda boleh mendapatkan panduan hebat tentang menganggarkan masa penggunaan bateri anda di Adafruit. Apabila tidak digunakan dengan betul, bateri Lithium Polymer boleh menjadi sangat berbahaya. Sekiranya anda tidak terlalu biasa dengan elektronik, saya cadangkan menggunakan bank kuasa USB. Ia dilengkapi dengan kabel USB untuk menghidupkan / mengecas elektronik kecil seperti telefon pintar anda atau dalam kes ini, mikrokontroler. Lebih selamat memakai power bank USB di badan anda kerana bateri Lithium Polymer dilindungi dalam casing aluminium dan cenderung rosak yang boleh menyebabkannya bocor atau meletup. Anda tidak mahu ini berlaku. Dalam tutorial ini, saya menggunakan bateri Lithium Polymer secara langsung (bukan dalam aluminium case). Sejak itu saya beralih menggunakan bank kuasa.

Langkah 5: Memotong Jalur LED dan tali pinggang

Untuk memulakan, anda perlu mengetahui panjang tali pinggang dan berapa banyak LED dan helai serat optik yang anda perlukan. Ukur ukuran pinggang anda (bantuan untuk mengukur) dan potong jalur LED sepanjang pengukuran anda. Potong jalur pada garis pemotong terdekat yang ditandai dengan gunting kecil (lihat gambar). Dalam kes terbaik, jalur LED sedikit lebih pendek daripada panjang pengukuran pinggul anda. Sekarang hitung LED pada jalur - ini adalah bilangan helai serat optik individu yang akan anda sediakan. Ini juga bilangan LED yang harus anda nyatakan dalam kod NeoPixel sebelum memuat naik program ke mikrokontroler anda.

Jalur saya mempunyai 60 LED per meter. Setelah memotong kepingan sepanjang 70 cm terdapat 42 LED yang tersisa di jalur.

Nanti saya pita jalur LED ke tali pinggang nipis untuk sokongan lebih. Tali pinggang hendaklah selebar dengan jalur LED dan panjangnya lebih kurang 10cm. Kerana anda akan menggunakan Velcro untuk menutup tali pinggang, pastikan untuk memotong tali pinggang tali pinggang.

Langkah 6: Kabel Pateri Ke Jalur LED

Pada langkah seterusnya, anda perlu menyisipkan ketiga-tiga wayar ke jalur LED dan menutupnya dengan gam panas dan penyusutan panas. Mula-mula tolak sekeping kecil penyusutan haba (panjang kira-kira 1.5 cm) ke sarung silikon. Kemudian potong tiga wayar dan pateri wayar ke setiap pin konduktif + 5V, DIN dan GND pada permulaan jalur (cara memateri tutorial jalur LED). Sekiranya anda menggunakan wayar berwarna yang sama untuk ketiga-tiga baris, letakkan beberapa pita di sekitar setiap wayar dan tandakan sehingga anda tidak akan mencantumkannya. Pastikan wayar cukup panjang - kira-kira 30 cm - untuk memasangkannya ke mikrokontroler anda di kemudian hari. Jadikannya lebih lama daripada yang anda fikirkan sekiranya anda tidak pasti.

Sekarang masukkan sebilangan kecil gam panas ke dalam casing silikon, tetapi jangan sampai menutup LED pertama dengan gam. Semasa gam masih lembut, tarik haba menyusut separuh ke atas sarung silikon dan separuh wayar di atas wayar. Tekan sedikit gam keluar dari jalur ke dalam tiub penyusutan panas dan gunakan senapang panas, lebih ringan atau besi pematerian untuk memanaskan penyusutan panas sehingga ketat di sekitar jalur dan wayar. Sekarang tutup hujung LED yang lain dengan sedikit gam panas.

Langkah 7: Sediakan Kumpulan Fiber Optik

Saya membeli helai panjang 2 m dari 200 gentian gentian optik dengan diameter 0.05 cm. Terdapat serat gentian optik yang lebih tipis di pasaran tetapi semakin tebal seratnya, hujungnya yang lebih cerah akan bersinar dan semakin kecil kemungkinannya akan pecah.

Kerana saya mahu skirt itu panjangnya sekitar 50 cm, saya memotong helai serat optik tiga kali dan mendapat 800 gentian pada 50 cm.

Kini sekumpulan serat optik perlu dilekatkan pada setiap LED. Saya menggunakan tiub vinil yang jelas dengan diameter 0,6 cm, yang saya potong menjadi 42 keping (bilangan LED saya) masing-masing sepanjang 3 cm. Saya meletakkan kira-kira 17 serat di setiap bahagian vinil dan mendorongnya melalui tiub dan sedikit melewati hujungnya, kira-kira 3 hingga 4 cm. Bergantung pada ketebalan gentian atau tiub vinil anda, anda mungkin mempunyai jumlah serat yang berbeza di setiap tiub. Gunakan seberapa banyak yang sesuai.

Pada akhirnya yang anda lalui, sebarkan gam yang jelas (saya menggunakan E6000) di antara serat. Pastikan gam masuk di antara gentian dan tarik bahagian atas helai kembali ke dalam tiub. Saya secara awal memilih epoksi 5 minit tetapi itu bukan pilihan terbaik. Gam menjadi sangat keras dan serat kadang-kadang pecah. Pelekat E6000 yang jelas berfungsi dengan baik dan lebih fleksibel.

Langkah 8: Jadikan Fiber Optik Bersinar Lebih Cerah

Apabila gam kering, potong kira-kira 0,5 cm dari hujung tiub dengan pisau tajam. Pastikan bahawa semua serat sekarang memerah dengan hujung yang dipotong dan tidak surut di dalamnya. Semakin bersih potongannya, semakin baik cahaya akan mengalir ke serat.

Untuk menjadikan hujungnya bersinar lebih cerah, anda juga boleh mencairkan hujungnya. Pegang hujung tiub vinil dekat dengan api bersih (ketuhar gas atau lebih ringan tetapi bukan lilin) sehingga serat sedikit cair. Berhati-hatilah dan jangan terlalu dekat dengan api - anda tidak mahu membakar tiub. Sekarang petua serat harus bersinar dua kali lebih terang.

Langkah 9: Pisahkan Serat

Sekarang helai individu hampir selesai. Untuk skirt yang kelihatan lebih lengkap, kita perlu memisahkan seratnya. Di hujung tiub di mana serat keluar, sebarkan secara merata dan letakkan sedikit gam panas di atas. Jangan gunakan gam terlalu banyak atau letakkan gam gam terlalu dekat kerana serat akan meleleh dan membengkok. Pegang di tempat sehingga gam kering.

Langkah 10: Bina Pemegang Tiub Vinil

Jalur LED mempunyai sarung silikon kalis air yang boleh ditanggalkan. Saya mencuba banyak gam yang berbeza tetapi tidak ada yang menempel pada silikon secara kekal. Namun, saya mahu menyimpan sarung silikon untuk perlindungan.

Untuk memasang bundle gentian di atas setiap LED, perlu membina pemegang kecil yang terbuat dari gam panas. Letakkan helai serat optik di atas LED dan letakkan sedikit gam panas di sekitar dan di sebelah kanan dan kiri tiub - tunggu sehingga ia kering. Ulangi untuk semua helai serat yang lain, secara individu. Kemudian cairkan gam di sebelah dengan teliti dan lekatkan 4 hingga 5 tiub bersama - perhatikan jarak antara tiub vinil. Pada akhirnya, setiap kumpulan serat optik harus berada tepat di atas LED.

Langkah 11: Tiub Pita pada Jalur dan Tali Pinggang

Pada langkah seterusnya, potong pita bebek dalam jalur nipis sepanjang 5 cm dan pita pemegang tiub di sekitar jalur dan tali pinggang LED. Mulakan dengan hujung jalur yang mempunyai 3 wayar dan biarkan tali pinggang 10 cm tidak ditutup. Pastikan meletakkan setiap helai tepat di atas LED. Setelah memasang bahagian pemegang tiub, pasangkan bahagian seterusnya dengan proses yang sama dengan langkah terakhir di mana kita membuat pemegangnya sendiri. Kemudian lampirkan bahagian seterusnya. Jangan pasangkan tiga tiub pemegang terakhir ke jalur dan tali pinggang.

Di hujung dengan 3 wayar, potong sedikit lubang ke tali pinggang dan tarik ketiga-tiga wayar melalui lubang. Bengkokkan wayar ke arah tengah jalur dan pasangkan sedikit dengan beberapa gelung pita. Kami akhirnya akan membawa wayar lebih jauh ke tempat poket bateri berada.

Langkah 12: Buat Poket Bateri

Untuk bateri dan mikrokontroler, saya menjahit poket kecil. Sekiranya tidak dapat menjahit, potong dua helai kain persegi dan lekatkan bersama. Untuk melekatkannya pada tali pinggang, saya memotong persegi dengan pegangan dari kain mesh plastik (lihat gambar) - kain biasa juga boleh berfungsi. Kotak hendaklah seukuran sama dengan poket bateri.

Sekarang pilih tempat di mana anda mahu membawa poket bateri. Tambang di belakang sedikit ke kanan. Sekarang lepaskan satu gelung pita di antara dua tiub vinil di mana anda ingin meletakkan poket dan tekan pemegang di antara jalur LED dan tali pinggang. Tarik pemegang ke bawah dan jahit atau lekatkan ke alun. Letakkan beberapa velcro ke poket dan pemegang bateri. Juga, jangan lupa pita jalur LED kembali ke tali pinggang lagi.

Saya memilih velcro kerana saya mahu mengganti beg bateri bergantung pada pakaian yang saya pakai. Terdapat banyak cara lain untuk membuat beg bateri kekal yang lebih selamat dan lebih selamat.

Langkah 13: Bina Pengikat Belt

Potong sekeping velcro sepanjang 10 cm dan tempelkan bahagian kasar di atas tali pinggang di mana kita membiarkan 10 cm tidak ditutup. Ketepikan kepingan kabur untuk kemudian.

Kerana tali pinggang sedikit berat, saya takut velcro akan terbuka semasa saya memakainya. Untuk lebih banyak sokongan, saya memotong tiga helai velcro kecil. Di hujung tali pinggang di mana anda membiarkan 3 tiub tidak dilekatkan, pita jalur velcro kecil di antara tali pinggang dan jalur LED, sejajar di bawah tiub. Bahagian yang kabur harus melekat pada jalur LED, sementara bahagian yang kasar harus melekat pada tali pinggang. Potongan kabur harus melekat di satu sisi, dan potongan kasar harus melekat di sisi lain. Oleh itu, setiap bahagian hanya dapat berada di antara tali pinggang dan jalur LED, sebelum menyentuh bahagian lain. Sisi melekit yang melekat melewati stip dan tali pinggang LED boleh ditutup dengan kain sehingga tidak lagi melekit.

Dengan beberapa jalur pita, pasangkan pemegang tiub vinil terakhir ke tali pinggang.

Sekarang dapatkan sekeping kabur 10 cm yang telah anda ketepikan. Lekatkannya di bawah tali pinggang di bahagian yang sama di mana anda hanya meletakkan helai velcro kecil.

Sekarang anda boleh mencuba skirt dan menutup tali pinggang.

Langkah 14: Muat naik Program LED

Sekarang anda perlu memuat naik program LED ke mikrokontroler anda.

Oleh kerana terdapat banyak tutorial yang ditulis dan terperinci, saya hanya akan berkongsi pautan dengan anda: Sekiranya anda memerlukan lebih banyak bantuan untuk memulakan Arduino, belajar mengenai Arduino Environment, menghubungkan mikrokontroler ke komputer dan memuat naik program ke Arduino anda boleh mendapatkan maklumat berguna di laman web Arduino atau Adafruit Flora Tutorial.

Program LED yang hebat untuk bermula adalah Strandtest dari Adafruit. Cukup ikuti tutorial, muat turun fail zip NeoPixel dan tambahkan ke pustaka Arduino anda. Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai LED RGB dan menulis kod anda sendiri, periksa perpustakaan FastLED. Ia adalah perpustakaan Arduino lain untuk memprogram jalur LED dan piksel yang boleh dialamatkan. Lihat komuniti LED Cepat untuk melihat beberapa contoh hebat.

Langkah 15: Sambungkan Jalur ke Pengawal Mikro

Pateri wayar +5 V dari tali pinggang ke pin VBAT pada mikrokontroler, GND ke GND dan wayar data ke pin yang anda tentukan dalam kod LED yang anda muat naik ke mikrokontroler. Saya memilih pin 6. Untuk memastikan wayar tidak terkoyak, saya mengetuk Flora ke sekeping plastik dan melindungi pin dengan gam panas. Anda juga dapat melihat suis butang kecil di sudut kiri - Saya menambahkannya untuk menukar antara corak LED yang berbeza. Sekarang sambungkan sumber kuasa anda ke mikrokontroler dan tali pinggang LED harus menyala.

Langkah 16: … Hampir Selesai

Hampir siap! Sekarang anda boleh memotong gentian dengan panjang yang berbeza. Sekiranya anda mahukan kesan yang berbeza, anda boleh menggunakan kertas pasir sepanjang gentian atau membengkokkan sedikit gentian. Saya kertas pasir hujungnya lebih sedikit untuk cahaya yang lebih meresap ke hujungnya.

Terima kasih kerana membaca arahan saya dan bersenang-senang membina dan memakai skirt anda. Sekiranya anda mempunyai pertanyaan atau sesuatu yang tidak jelas, jangan ragu untuk bertanya.