Kuituoptinen meduusahame: 16 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Koska kuituoptiikan vaikutus on niin kiehtova, ajattelin tehdä asun kuituoptiikan ja RGB -LEDien avulla. Kesti jonkin aikaa, ennen kuin keksin mallin ja tajusin, miten kuidut kiinnitetään LED -nauhaan. Lopulta tein tämän Jelly Fish -hameen: kuituoptiset säikeet liimataan vinyyliputkiin, jotka on teipattu LED -nauhalle ja vyölle. Takana on pieni laukku akulle ja mikro -ohjaimelle, joka toimittaa LEDille virtaa ja tietoja. Koska nauhan LEDit ovat osoitettavissa, vyö voi syttyä eri esiohjelmoiduilla väreillä ja kuvioilla.

Tämä projekti on loistava tapa aloittaa RGB -LEDien käyttö ja oppia ohjelmoimaan Arduino IDE: llä. Ja älä huoli, et tarvitse erinomaisia juotos- tai ohjelmointitaitoja tämän hameen tekemiseen.

Vaihe 1: Tarvikkeet

Materiaalit

· 200 x 2 m pitkä kuituoptiikka - halkaisija 0,05 cm [eBay]

· Osoitetut 5 V: n RGB -LEDit (60/m) silikonikotelolla [Adafruit, eBay]

· Arduino -mikrokontrolleri [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Litium (ioni) -polymeeriakku tai USB -virtapankki [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Kirkas vinyyliputki - halkaisija 0,6 cm [rautakauppa]

· Kirkas 5 minuutin epoksi- tai E6000 -liima muoville [rautakauppa]

· Kirkas vahva ankanteippi (mieluiten kaksisäikeinen) [rautakauppa]

· Lämpökutistuminen - halkaisija 1 cm [rautakauppa]

· 1,5 m 22 AWG -säikeistä kuparikaapelia/-lankaa [rautakauppa]

· Ohut hihna

· 10 cm vahva tarrakiinnitteinen tarranauha [kangaskauppa]

· Kangas akkupussille

Työkalut

· Kuuma liimapistooli

· Juotosrauta

· Juotos

· Veitsi

· Sakset

· Vaaleampi

· Kuuma pyssy

· Neula ja lanka

· Mittanauha

Vaihe 2: RGB -LED -nauha

RGB -LEDit voivat syttyä eri väreissä ja kuvioissa, koska ne ovat osoitettavissa. Jokaisessa RGB -LEDissä on punainen, vihreä ja sininen LED sekä pieni ohjainsiru. Sirun vuoksi RGB -LED on älykkäämpi kuin tavallinen LED. Jokainen LED -siru tietää oman sijaintinsa nauhalla ja voi myös hallita punaisen, vihreän ja sinisen kirkkautta erikseen. Siksi lähes kaikki kuviteltavissa oleva kuvio ja väri voidaan ohjelmoida.

Jokaisen yksittäisen LED -valon välissä on kolme riviä: +5V, DO/DI ja GND. 5V -linja (joka tarkoittaa "5 volttia") antaa LEDille virran; DI/DO (lyhenne sanoista "Data Input" ja "Data Output") kertoo LEDille, miten ja milloin syttyä; GND tarkoittaa maata. Näiden kolmen rivin päällä on pienen saksin symboli - tämä on ainoa paikka, jossa sinun pitäisi leikata LED -nauha.

Sinun pitäisi myös löytää nuolet nauhasta. Nuolet osoittavat datan kulkusuunnan. On tärkeää ilmoittaa nauhan alku ja loppu: leikattu reuna, jossa nuoli osoittaa poispäin sinusta, on alku. Tämä puoli on kytkettävä virtalähteeseen ja mikro -ohjaimeen. Ennen kuin käytät LED -nauhaa projektissa, varmista, että kaikki LED -valot toimivat. Vaiheessa 14 käymme läpi ohjelman lataamisen ja LED -nauhan testaamisen.

LED -nauhoissa on erilaiset LED -valotiheydet (30 LED/m, 60 LED/m tai 90 LED/m). Tässä projektissa suosittelen käyttämään 60 LEDiä/m tai jopa enemmän LEDiä/metri täydellisemmän näköisen hameen aikaansaamiseksi.

Vaihe 3: Mikro -ohjain

Valittavana on monia erilaisia mikro -ohjaimia. Kuvassa näet 4 erilaista mikro -ohjainta, joita yleensä käytän puettaviin laitteisiin: Watterottin punainen Wattuino Nanite85 on pienin levy Atmel ATtiny85 -mikroprosessorilla. Se sopii erinomaisesti useimpiin puettaviin projekteihin. Vaikka siinä ei ole suuria reikiä ompelua varten, se on helppo kiinnittää vaatteisiin, koska se on niin pieni. Taululla on USB-käynnistyslatain, jolla voit liittää sen tietokoneeseen ja liittää virtalähteen, kuten virtapankin. Taululla on 6 nastaa: 4 datanasta, 1 GND ja 1 teho.

Pieni musta levy on Adafruitin Gemma, jossa on myös Atmel ATtiny85 -mikroprosessori. Reiät ovat hieman suurempia ja voit käyttää johtavaa lankaa ompeluun. Gemmassa on USB-portti ja JST-liitäntä litiumpolymeeriakkuille. Levy sopii erinomaisesti pieniin projekteihin, koska siinä on 6 nastaa: 3 datanasta, 1 GND ja 2 virtaa (3 V ja Vout).

Isompi musta mikrokontrolleri on Adafruutin Floraf. Florassa on tehokkaampi mikroprosessori (Atmel Mega 32u4), ja sitä voidaan käyttää monimutkaisissa projekteissa (useiden antureiden, mikrofonien jne. Yhdistäminen). Kortissa on USB-portti ja JST-liitin litiumpolymeeriakkuille. 14 nastan (8 dataa, 3 GND ja 3 tehoa) lisäksi piirilevyssä on myös virtakytkin.

Violetti mikrokontrolleri on Sparkfunin LilypadArduino Simple ja Atmel Mega328 -mikroprosessori. Taulussa on JST-liitin, on/off-kytkin ja ohjelmoitava painikekytkin. Koska USB-portti ei ole piirilevyssä (FTDI-katkaisu), on monimutkaisempaa käyttää virtalähdettä virtapankilla. Siinä on 11 nastaa: 9 datanasta, 1 GND ja 1 teho. Lilypad on pestävä ja sopii hyvin ompeluprojekteihin, koska siinä on suuria reikiä.

Tässä projektissa käytin Floraa. Olisin voinut käyttää pienempää mikrokontrolleria, mutta se oli ainoa, joka minulla oli tuolloin.

Vaihe 4: Virtalähde

Litiumpolymeeriakut ovat tehokkaita ja helposti ladattavia. Kapasiteetista (mA) riippuen paristoja on erikokoisia. Litiumpolymeeriakut sisältävät yleensä 2-nastaisen JST-liittimen, joka voidaan kytkeä mikro-ohjaimeen. 3,7 V: n akussa on noin 4,2 V täyteen ladattuna ja se kuolee 3,0 V.

LED -nauhan pitäisi toimia 5 V: n virtalähteellä, mutta se toimii myös 3,7 V: n paristolla. Älä kuitenkaan koskaan nouse yli 5 V: n.

Mikä kapasiteetti sopii projektillesi? Yksi LED ottaa noin 60 mA (milliampeeria) virtaa. Kuvittele, että nauhassa on 20 LED -valoa, ne todennäköisesti kuluttavat yhteensä 1 200 mA. 1200 mAh (milliampeerituntia) akku voi tuottaa 1200 mA tuntia, joten jos akun kapasiteetti on 2 500 mAh, se kestää kaksi tuntia tai enemmän:

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

Koska LEDit eivät toimi täydellä kirkkaudella koko ajan, akku kestää todennäköisesti pidempään. Löydät loistavan oppaan akun käyttöajan arvioimiseen Adafruitista. Jos sitä ei käytetä oikein, litiumpolymeeriakut voivat olla todella vaarallisia. Jos et ole kovin perehtynyt elektroniikkaan, suosittelen käyttämään USB -virtapankkia. Sen mukana toimitetaan USB -kaapeli pienen elektroniikan, kuten älypuhelimen tai tässä tapauksessa mikro -ohjaimen, virtalähteeksi/lataamiseksi. On turvallisempaa käyttää USB -virtapankkia kehossasi, koska litiumpolymeeriakku on suojattu alumiinikotelolla, eikä se vaurioidu niin todennäköisesti, että se voi vuotaa tai räjähtää. Tässä opetusohjelmassa käytin litiumpolymeeriakkua suoraan (ei alumiinikotelossa). Olen sittemmin siirtynyt käyttämään virtapankkeja.

Vaihe 5: LED -nauhan ja vyön leikkaaminen

Aluksi sinun on selvitettävä vyön pituus ja kuinka monta LEDiä ja kuituoptisia säikeitä tarvitset. Mittaa vyötärön koko (apua mittausten tekemiseen) ja leikkaa LED -nauha niin kauan kuin mittaat. Leikkaa nauha lähimmällä leikkauslinjalla, joka on merkitty pienillä saksilla (katso kuva). Parhaassa tapauksessa LED -nauha on hieman lyhyempi kuin lonkkamittauksesi pituus. Laske nyt nauhan LEDit - tämä on yksittäisten kuituoptisten säikeiden määrä, jotka aiot valmistella. Tämä on myös niiden merkkivalojen määrä, jotka sinun on ilmoitettava NeoPixel -koodissa ennen ohjelman lataamista mikro -ohjaimeesi.

Nauhassa on 60 LEDiä metriä kohti. 70 cm pitkän kappaleen leikkaamisen jälkeen nauhassa on 42 LEDiä.

Myöhemmin teippaan LED -nauhan ohuelle vyölle saadaksesi lisää tukea. Vyön tulee olla yhtä leveä kuin LED -nauha ja noin 10 cm pidempi. Koska suljet vyön tarranauhalla, katkaise vyön solki.

Vaihe 6: Juotosjohdot LED -nauhalle

Seuraavassa vaiheessa sinun on juotettava kolme johtoa LED -nauhalle ja tiivistettävä se kuumalla liimalla ja kutistettava. Työnnä ensin pieni pala kutistetta (noin 1,5 cm pitkä) silikonikotelon päälle. Katkaise sitten kolme johtoa ja juota johto kumpaankin johtavaan +5V, DIN ja GND -napaan nauhan alussa (LED -nauhojen juottaminen). Jos käytät samaa värillistä lankaa kaikille kolmelle riville, laita teippi jokaisen langan ympärille ja merkitse ne, jotta et sekoita niitä. Varmista, että johdot ovat riittävän pitkiä - noin 30 cm - juottaaksesi ne mikrokontrolleriisi myöhemmin. Tee niistä pidempiä kuin luulet tarvitsevasi, jos et ole varma.

Työnnä nyt pieni määrä kuumaa liimaa silikonikoteloon, mutta ei niin pitkälle, että se peittää ensimmäisen LEDin liimalla. Kun liima on vielä pehmeää, vedä lämpökutistetta puoliksi silikonikotelon yli ja puoliksi johtojen yli. Paina liimaa nauhasta ulos kutisteputkeen ja lämmitä lämpökutistinta, sytytintä tai juotosrautaa, kunnes se on tiukasti nauhan ja johtojen ympärillä. Tiivistä nyt LED -nauhan toinen pää kuumalla liimalla.

Vaihe 7: Valmista kuituoptiset niput

Ostin 2 m pitkän säikeen, jossa oli 200 kuituoptista kuitua ja joiden halkaisija oli 0,05 cm. Markkinoilla on ohuempia kuituoptisia kuituja, mutta mitä paksumpi kuitu, sitä kirkkaammat päät loistavat ja sitä epätodennäköisemmin ne rikkoutuvat.

Koska halusin hameen olevan noin 50 cm pitkä, leikkasin kuituoptisen säikeen kolme kertaa ja sain 800 kuitua 50 cm: n pituudelta.

Nyt pieni nippu kuituoptiikkaa täytyy liimata jokaiseen LED -valoon. Käytin läpinäkyvää vinyyliputkea, jonka halkaisija oli 0,6 cm ja jonka leikkasin 42 osaan (LED -valojen määrä), joista jokainen oli 3 cm pitkä. Laitoin jokaiseen vinyylipalaan noin 17 kuitua ja työnsin ne putken läpi ja hieman sen päähän, noin 3-4 cm. Kuitujen tai vinyyliputken paksuudesta riippuen kussakin putkessa voi olla eri määrä kuituja. Käytä niin paljon kuin mahdollista.

Levitä lopuksi kuitujen joukkoon kirkasta liimaa (käytin E6000). Varmista, että liima pääsee kuitujen väliin ja vedä langan yläosa takaisin putkeen. Valitsen alun perin 5 minuutin epoksin, mutta se ei ollut paras valinta. Liima sai todella kovaa ja kuidut rikkoutuivat joskus. Kirkas E6000 -liima toimii yhtä hyvin ja on joustavampi.

Vaihe 8: Tee kuituoptiikan kirkkaammaksi

Kun liima on kuiva, leikkaa terävällä veitsellä noin 0,5 cm putken päästä. Varmista, että kaikki kuidut ovat nyt leikatun pään tasalla eivätkä vetäytyneet sisälle. Mitä puhtaampi leikkaus, sitä paremmin valo siirtyy kuituihin.

Voit saada päät kirkkaammaksi myös sulattamalla leikatun pään. Pidä vinyyliputken päätä lähellä puhdasta liekkiä (kaasu -uuni tai sytytin, mutta ei kynttilä), kunnes kuidut ovat hieman sulanneet. Ole kuitenkin varovainen äläkä pidä sitä liian lähellä liekkiä - et halua polttaa putkea. Nyt kuitukärkien pitäisi loistaa kaksi kertaa kirkkaammin.

Vaihe 9: Erota kuidut

Nyt yksittäiset säikeet ovat melkein valmiit. Täydellisemmän näköisen hameen saamiseksi meidän on erotettava kuidut. Levitä kuidut tasaisesti putken päähän, josta kuidut tulevat ulos, ja laita varovasti päälle kuumaa liimaa. Älä käytä liikaa liimaa tai laita liimapistoolia liian lähelle, koska kuidut sulavat ja taipuvat. Pidä sitä paikallaan, kunnes liima on kuiva.

Vaihe 10: Rakenna vinyyliputken pidike

LED -nauhassa on irrotettava, vedenpitävä silikonikotelo. Kokeilin monia erilaisia liimoja, mutta mikään ei tarttunut silikoniin pysyvästi. Halusin kuitenkin säilyttää silikonikotelon suojana.

Kuitukimppun kiinnittämiseksi kunkin LED -valon päälle on tarpeen rakentaa pieni pidike, joka on valmistettu kuumasta liimasta. Aseta kuituoptinen säie LED -valon päälle ja laita kuumaa liimaa putken ympärille ja oikealle ja vasemmalle puolelle - odota, kunnes se on kuiva. Toista kaikki muut kuitulangat erikseen. Sulata sitten liima varovasti sivulta ja liimaa 4-5 putkea yhteen - kiinnitä erityistä huomiota vinyyliputkien väliseen etäisyyteen. Loppujen lopuksi jokaisen kuituoptisen nipun tulisi olla suoraan LED -valon päällä.

Vaihe 11: Nauhaputket nauhalle ja vyölle

Leikkaa seuraavassa vaiheessa ankanteippi 5 cm pitkiksi ohuiksi nauhoiksi ja teippaa putkenpitimet LED -nauhan ja vyön ympärille. Aloita nauhan päästä, jossa on 3 johtoa, ja jätä 10 cm hihnaa peittämättä. Varmista, että asetat jokaisen säikeen täsmälleen LED -valon päälle. Kun olet kiinnittänyt osan putkipidikkeistä, kiinnitä seuraava osa samalla tavalla kuin viimeinen vaihe, jossa teimme pidikkeet itse. Kiinnitä sitten seuraava osa. Älä teippaa viimeisen pidikkeen kolme viimeistä putkea nauhalle ja hihnalle.

Leikkaa lopussa 3 johtoa pieni reikä hihnaan ja vedä kolme johtoa reiän läpi. Taivuta johdot nauhan keskustaa kohti ja kiinnitä ne muutamalla teipillä. Lopulta johdamme johdot edelleen akkutason tasolle.

Vaihe 12: Tee akkutasku

Akulle ja mikrokontrollerille ompelin pienen taskun. Jos et voi ommella, leikkaa vain kaksi neliömäistä kangaskappaletta ja liimaa ne yhteen. Kiinnittääksesi sen vyöhön leikkasin muovisesta verkkokankaasta neliön kahvalla (katso kuva) - tavallisen kankaan pitäisi toimia yhtä hyvin. Neliön tulisi olla suunnilleen samankokoinen kuin akkutasku.

Valitse nyt paikka, jossa haluat kuljettaa akkutaskua. Omani on takana hieman oikealla. Poista nyt yksi teippi kahden vinyyliputken välistä, johon haluat sijoittaa taskun, ja työnnä kahva LED -nauhan ja vyön väliin. Vedä kahva alas ja ompele tai liimaa se neliöön. Kiinnitä tarranauha paristotaskuun ja pidikkeeseen. Älä myöskään unohda teipata LED -nauha takaisin hihnaan.

Valitsin tarranauhan, koska halusin pystyä vaihtamaan paristopussin pukeutumiseni mukaan. On monia muita tapoja tehdä pysyvä paristopussi, joka on vieläkin turvallisempi.

Vaihe 13: Rakenna vyönkiinnike

Leikkaa 10 cm pitkä tarranauhakappale ja kiinnitä karkea kappale vyön päälle kohtaan, johon jätimme 10 cm peittämättä. Aseta sumea kappale sivuun myöhempää käyttöä varten.

Koska vyö on hieman raskas, pelkäsin tarranauhan avautuvan, kun käytin sitä. Lisätuen saamiseksi leikkasin kolme pientä tarranauhaa. Kiinnitä hihnan päähän, johon jätit 3 putkea auki, teippaa pienet tarranauhat hihnan ja LED -nauhan väliin putkien alle. Sumuisen kappaleen tulee tarttua LED -nauhaan, kun taas karkean puolen tulee tarttua hihnaan. Sumuisen kappaleen pitäisi ulottua toiselta puolelta ja karkean kappaleen toiselta puolelta. Siksi jokainen kappale voi olla vain puolivälissä hihnan ja LED -nauhan välissä, ennen kuin kosketat toista kappaletta. Tahmeat sivut, jotka ulottuvat LED -väylän ja vyön ohi, voidaan peittää kankaalla, jotta ne eivät enää ole tahmeita.

Kiinnitä viimeiset vinyyliputken pidikkeet hihnalle joillakin teipinauhoilla.

Hanki nyt 10 cm sumea pala, jonka olit jättänyt sivuun. Kiinnitä se vyön alle samalla puolella, johon laitat vain pienet tarranauhat.

Nyt voit kokeilla hamea ja sulkea vyön.

Vaihe 14: Lataa LED -ohjelma

Nyt sinun on ladattava LED -ohjelma mikro -ohjaimeesi.

Koska on olemassa niin paljon hyvin kirjoitettuja ja yksityiskohtaisia opetusohjelmia, jaan vain linkit kanssasi: Jos tarvitset lisää apua Arduinon käytön aloittamisessa, Arduino -ympäristön oppimisessa, mikrokytkimen kytkemisessä tietokoneeseen ja ohjelmien lataamisessa Arduinoon Löydät hyödyllistä tietoa Arduinon verkkosivustolta tai Adafruit Flora -opetusohjelmasta.

Loistava LED -ohjelma aluksi on Adafruutin Strandtest. Seuraa vain opetusohjelmaa, lataa NeoPixel -zip -tiedosto ja lisää se Arduino -kirjastoosi. Jos haluat oppia lisää RGB -LEDeistä ja kirjoittaa oman koodisi, tutustu FastLED -kirjastoon. Se on toinen Arduino -kirjasto osoitettavien LED -nauhojen ja pikselien ohjelmointiin. Tutustu Fast LED -yhteisöön nähdäksesi hienoja esimerkkejä.

Vaihe 15: Liitä nauha mikrokontrolleriin

Juotos +5 V: n johto hihnasta VBAT -nastaan mikrokontrollerissa, GND - GND ja datajohto nastaan, jonka määritit mikrokontrolleriisi lähettämässäsi LED -koodissa. Valitsin tapin 6. Varmistaakseni, etteivät johdot repeydy, teipasin Floran muovikappaleeseen ja suojain tapit kuumalla liimalla. Voit myös nähdä pienen painikekytkimen vasemmassa kulmassa - lisäsin sen vaihtamaan eri LED -kuvioiden välillä. Liitä virtalähde mikrokontrolleriin ja LED -vyön pitäisi syttyä.

Vaihe 16:… Lähes valmis

Melkein valmis! Nyt voit leikata kuidut eri pituisiksi. Jos haluat erilaisia tehosteita, voit käyttää hiekkapaperia kuitujen pituudelta tai taivuttaa hiuksia hieman. Hiekkasin päätyjä hiukan enemmän, jotta heleämpää hehkua kohti päitä.

Kiitos, että luit ohjeeni ja hauskaa hameesi rakentamisessa ja käyttämisessä. Jos sinulla on kysyttävää tai jokin on epäselvää, älä epäröi kysyä.