Käytettävä äänen reaktiivinen taajuuskorjainhame: 21 vaihetta (kuvilla)

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

Olen jo jonkin aikaa halunnut suunnitella kappaleen, joka on vuorovaikutuksessa äänen kanssa. Taajuuskorjainhameessa on integroitu elektroniikka, joka reagoi ympäristön melutasoon. Sisäänrakennetut LEDit on järjestetty taajuuskorjainpalkkeiksi korostamaan ääntä reagoivaa käyttäytymistä. Äänen voimakkuudesta riippuen vain muutama tai kaikki LED -valot syttyvät.

Oikean elektroniikan integrointi tekemättä niitä näkyviin ei ollut liian helppoa, koska hame on tiukka. Halusin myös taajuuskorjainhameen näyttävän tavalliselta hameelta ilman reikiä siinä aina, kun valot sammuvat. Minulla kesti jonkin aikaa löytää oikeat LEDit ja menetelmä, koska valmiit LED-nauhat tai LED-säikeet olivat liian tilaa vieviä eivätkä tarpeeksi joustavia hameelle.

Johtavan langan käyttö on yleensä helppo tapa integroida elektroniikka. Kuitenkin, kun on kyse useiden RGB -LEDien liittämisestä nauhaan, johtavan kierteen vastus on liian korkea. LEDit on ommeltava lähelle toisiaan, muuten ne alkavat välkkyä ja/tai näyttää väärän värin.

Tässä ohjeessa näytän sinulle, kuinka tehdä mittatilaustyönä valmistettu, erittäin ohut ja joustava LED-nauha sekä kuinka kytkeä elektroniikka ja integroida valot nahkaan.

Vaihe 1: Suunnittelu

Tässä nahkahameessa on 5 saraketta, joissa on 3–6 valoa ja yhteensä 20 LEDiä. LEDit ja elektroniikka on kiinnitetty hameen sisäpuolelle. Valot loistavat yläkerroksen reikien läpi, jotka on kiinnitetty silmukoilla ja kuumaliimalla. Koska silmukat näyttävät pieniltä nastoilta, hame näyttää silti hyvältä silloinkin, kun valot ovat sammuneet.

Vaihe 2: Tarvikkeet

Materiaalit:

• Nahka
• Vuori
• Vetoketju
• tai hanki hame
• 20 x RGB -LEDit [tyyppi WS2812B] SparkFunilta
• Adafruutin mikrokontrolleri [Flora]
• Adafruutin tai SparkFunin mikrofonivahvistin
• 3,7 - 5 V: n akku SparkFunilta tai Amazonilta
• Joustava lanka [silikoni- tai PVC -päällystetty] Adafruitilta
• Lämpö kutistuu
• 3 x urosjohtimet
• 3 x naarashyppyjohdinta
• 10 cm tarrakiinnitteinen tarrakiinnitys
• 20 x ¼”silmukat

Työkalut:

• Juotin
• Juotoslanka
• Silmukkatyökalusarja
• Vasara
• Kuuma liimapistooli + liima
• Mittanauha
• Viivotin
• Sakset
• Kangasliitu tai kynä
• Neula ja lanka
• Ompelukone
• Tietokone ja USB-kaapeli

Valinnainen:

• Työkalu juottamiseen
• Krokotiili napsahtaa
• Langan puristustyökalu

Vaihe 3: WS2812B RGB -LEDit

Yllä olevassa kuvassa näet paljaat WS2812B RGB - SMD -LEDit. Jokainen LED on 5 x 5 mm pieni ja siinä on punainen (R), vihreä (G) ja sininen (B) LED sekä pieni ohjainsiru. WS2812B -LEDit ovat osoitettavissa, mikä tarkoittaa, että voit hallita kunkin LEDin väriä ja kirkkautta. Siksi lähes jokainen kuviteltavissa oleva kuvio voidaan ohjelmoida.

Jokaisessa LED -valossa on neljä juotoskosketinta: yksi maadoitukselle, yksi teholle ja yksi tietojen syöttämiselle ja yksi tiedonsiirrolle. Maadoitusnasta on merkitty leikatulla reunalla LED -valon päälle, maadoitustapin vieressä on tiedonsiirtotappi. Lävistäjä syötteen syöttämisen poikki on datalähtö, joka kytketään seuraavan LED -valon datatulonappiin. Viimeinen nasta on virtatappi. Datanapit ovat välttämättömiä tiedon välittämiseksi siitä, kuinka kirkkaita ja minkävärisiä LEDien tulisi olla.

Jos tarvitset lisätietoja, siirry Sparkfunin tuotesivulle, josta löydät tietolomakkeen, kytkentäoppaan ja LED -oppaan.

Vaihe 4: Mikrofonivahvistin

Adafruutin Electret-mikrofonivahvistinkortin mukana toimitetaan 20-20 KHz: n elektrettimikrofoni ja 3 juotostappia sen liittämiseksi mikro-ohjaimeen. OUT on kytkettävä koodissa määriteltyyn mikro -ohjaimen nastaan, GND kytketään maahan ja VCC virtalähteeseen 2,4 - 5 V. Florassa tämä olisi 3,3 V: n nasta.

Electret-mikrofonivahvistin sopii erinomaisesti äänen tallentamiseen tai äänireaktiivisiin projekteihin, kuten tämä LED-hame. Löydät lisätietoja mikrofonista Adafruit -tietolomakkeesta.

Vaihe 5: Käytettävä mikrokontrolleri

Valittavana on monia puettavia mikro -ohjaimia. Yleiskatsaus eri laudoista löytyy ohjeen Meduusahame vaiheesta 3. Tässä projektissa tarvitaan levy, jossa on enemmän prosessointitehoa ja muistia, koska koodi on hieman monimutkainen. Pienemmän levyn kanssa työskentely on todennäköisesti monimutkaisempaa tai ei toimi ollenkaan, koska muistia ei ole tarpeeksi.

Vaihe 6: Virtalähde

Virtapankkien käyttäminen "paljaiden" litiumpolymeeriakkujen (LiPo) sijaan on turvallisempaa, koska akku on suojattu alumiinikotelolla. Virtapankkien lataaminen on myös helpompaa ja kätevää, jos haluat ladata muita laitteita, kuten puhelimesi. Tässä projektissa työskentelen kuitenkin "paljaalla" litiumpolymeeriakulla, koska tarvitsen pienen ja tyhjän akun. Koska hame on tiukasti istuva, suurelle varapankille ei ole niin paljon ylimääräistä tilaa.

LiPon mukana tulee 2-nastainen JST-liitin, joka voidaan kytkeä mikro-ohjaimeen. Akun varaus on noin 4,2 V, kun se on ladattu täyteen, ja se kuolee 3,0 V.

Akun käyttöajan laskeminen: Yksi LED ottaa noin 60 mA (milliampeeria) virtaa. Kuvittele, että nauhassa on 20 LED -valoa, ne kuluttavat yhteensä enintään 1 200 mA. 1200 mAh (milliampeerituntia) akku voi syöttää 1200 mA tunniksi; joten jos akun kapasiteetti on 2 500 mAh, LEDit syttyvät vähintään kahden tunnin ajan: 2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 h

Jos kuitenkin valitsit LiPon, tutustu ensin Sparkfunin LiPo -akun hoito -oppaaseen.

Vaihe 7: Suunnittele ja ompele hame

Muotoilu perustuu klassiseen hameeseen, jossa on korkea vyötärö. Edessä ja takana on kaksi tikkaa. Hameen takaosaan lisäsin vetoketjun ja siirrän kaksi (alkuperäisestä neljästä tikasta) keskelle taakse. Koska LED-nauha saattaa kutittaa hieman, suosittelen myös vuoren ompelemista hameeseen. Lyhensin hameen pituutta 42 cm pitkäksi. Katso tämä "hameen ompelun" opetusohjelma, jos tarvitset apua.

Lopuksi LED-nauha sekä akku, mikrofoni ja mikrokontrolleri kiinnitetään hameen sisäpuolelle. Kaiken kaikkiaan se voi olla hieman raskasta pehmeämmille materiaaleille, kuten puuvillalle, ja paino saattaa vetää kangasta. Hameessani käytin ohutta nahkaa, eikä minulla ollut tällaista ongelmaa.

Jos et halua ommella omaa hameasi, mene eteenpäin ja käytä jo olemassa olevaa. Varmista, että kangas on riittävän paksu.

Vaihe 8: Suunnittele LED -asettelu

Mieti nyt, kuinka monta LEDiä haluat käyttää hameesi ja mihin kiinnität ne. Nahkahameessa on yhteensä 20 LEDiä. Vaipan oikealle puolelle on sijoitettu 5 saraketta, joissa on 3-6 LEDiä. Koska LEDit ovat äänireaktiivisia, halusin niiden näyttävän taajuuskorjainpalkkeilta.

Merkitse hameesi päällä olevat LED -täplät kangasliidalla. Myöhemmin kaikki LEDit kytketään linjaan. LED-merkkijonon alku on hameen etuosan keskellä.

Vaihe 9: Leikkaa reikiä hameeseen

Seuraavassa vaiheessa yhdistä silmukat hameen yläkerrokseen [ei vuoreen]. Leikkaa kankaaseen pieni reikä jokaiseen merkittyyn kohtaan. Varo: leikkaa ensin pieni reikä ja tarkista, mahtuuko silmukka sisään. Jos reikä on edes hieman liian suuri, silmukka putoaa ulos.

Aseta syvempi silmukka hameen yläkerrokseen reiän läpi. Pidä kiinni silmukasta ja käännä hame varovasti nurinpäin.

Vaihe 10: Aseta silmukat

Aseta nyt metalli (tai joskus kumimuotti) yläreunan alle. Aseta aluslevy silmukan takapuolen päälle. Pidä leimaa syvemmän silmukan päällä ja vasaralla, tuo silmukka ja aluslevy varovasti pysyvään asentoonsa. Toista, kunnes kaikki silmukat ovat hameessa.

Vaihe 11: Juotos ensimmäinen LED maadoitusjohtoon

Nyt on aika juottaa yksittäiset valot yhteen LED-merkkijonoksi. Varmista, että käytät erittäin joustavaa lankaa, koska sen kanssa on helpompi työskennellä. Katkaise johto tarpeeksi pitkäksi kaikkien LED -valojen liittämiseksi. Tämä on jatkuva maadoitusjohto.

Käytä pieniä saksia poistaaksesi hieman muovia maadoitusjohdon ympäriltä ensimmäisten 10 cm jälkeen. Aseta ensimmäinen LED juotosapuvälineen sisään alaspäin. Kiinnitä maadoitusjohdin vastakkaisen pidikkeen sisään. Siirrä molempia pidikkeitä yhteen, kunnes tyhjä lankaosa on aivan LED -valon maadoitusliittimen vieressä. Työnnä sitten kuuma juotosrauta langan ja maadoitusnastan päälle ja kuumenna noin kaksi sekuntia. Ota juotoslanka ja pidä sitä juotosraudan vieressä tapin ja tyhjän langan yläpuolella. Odota sitten, kunnes juotoslanka on sulanut ja LED on kiinnitetty lankaan. Irrota juotoslanka ennen juotosrautaa ja odota, kunnes liitos on kylmä.

Huomautus: Langan lyhyemmän puolen (ylimääräinen 10 cm) on oltava samalla puolella kuin data IN -tapin. Muussa tapauksessa LED-nauha on ylösalaisin ja tiedot eivät voi kulkea oikeaan suuntaan.

Vaihe 12: Juottaa lisää

Toisen merkkivalon osalta mittaa hameesi ensimmäisen ja toisen silmukan välinen etäisyys. Poista pienillä saksilla silikoni- tai PVC -pinnoite langan ympäriltä, johon toinen LED juotetaan. Juotos toinen LED maadoitusjohtoon ja toista, kunnes jokaisella silmukalla on oma LED.

Vaihe 13: Juotosvirtajohto LED-nauhalle

Katkaise maadoitusjohtimen pituinen johto. Tämä johto juotetaan LED -valojen virtatappiin (vinottain maadoitusnasta vastakkain). Poista jälleen silikoni- tai PVC -pinnoite langan ympäriltä samoista kohdista ja juota johto virtatappiin.

Vaihe 14: Juotosdatan kytkentä LED -valojen väliin

Jatka nyt ja juota yksittäiset, lyhyemmät johdot LED -valojen datanastien väliin. Tietojohto katkaistaan jokaisen valon väliin, joten datasignaali kulkee LED -sirun läpi ennen siirtymistä seuraavaan LED -valoon. Tarvitset datajohdon nauhan ensimmäiseen LED -valoon (data IN -nasta), mutta et johtoa viimeisen LED -valon datan ulostulonappiin.

Vinkki: Se auttaa sulattamaan osan juotoslangasta langan päiden päälle ennen johtojen juottamista nastoihin.

Vaihe 15: Lataa Arduino IDE, asenna Neopixel -kirjasto ja lähetä koodi

Jos et ole aiemmin työskennellyt Arduino -mikrokontrollerilla, sinun on ladattava Arduino IDE (Integrated Development Environment). Tämä on ohjelmisto ohjelmien kirjoittamiseen ja lataamiseen Arduino -mikrokontrolleriisi. Kirjasto sisältää joitakin perusesimerkkejä. Voit ladata ohjelmiston Arduinon verkkosivustolta. Kun työskentelet Floran kanssa, muokkaa Arduino IDE: täsi Adafruit -verkkosivuston ohjeiden mukaisesti.

Koska Arduino -kirjastossa ei ole esimerkkiohjelmaa RGB -LEDeille, sinun on ladattava lisäkirjasto työskennelläksesi. Adafruitin NeoPixel -kirjasto on helppo ymmärtää ja käyttää. Lataa kirjasto tästä. Avaa Arduino IDE ja asenna kirjasto siirtymällä kirjastojen hallintaan. Ikkuna avautuu ja sinun on valittava Adafruit -zip -tiedosto.

Avaa nyt uusi luonnos siirtymällä kohtaan Tiedosto> Uusi. Siirry LED Ampli-Tie -sivulle ja kopioi ja liitä koodi luonnokseesi. Muuta koodissa LED -valojen määrä todelliseksi LED -merkkivaloiksi, joita käytät projektissasi. Sinun on myös määritettävä nasta, johon LED-nauha liitetään mikrokontrollerissa, ja mikrofonin tappi. Valitse nyt mikro -ohjaimesi valitsemalla Työkalut> Taulu. Kun olet liittänyt mikro -ohjaimen USB -kaapelilla kannettavaan tietokoneeseesi, napsauta luonnoksen vasemmassa yläkulmassa olevaa nuolta. Tämä lataa ohjelman mikro -ohjaimeesi. Jos luonnoksessasi näkyy oranssi virhe, kopioi teksti ja etsi Google etsimällä ratkaisu.

Huomautus: Analogisella (A) nastalla ei välttämättä ole sama numero kuin digitaalisella (D) nastalla. Digitaaliset pin -numerot on kirjoitettu taululle. Löydät analogiset nastanumerot Flora Pinout -kaaviosta. Mikrofonisi koodissa määritetyn nastan on oltava analoginen - LED -nauha on digitaalinen nasta.

Vaihe 16: Testaa LED-nauha

Valmistele ensin mikro -ohjain. Sinun on leikattava kolme naarashyppyjohtoa ja juotettava ne mikrokontrolleriisi. Juotta datajohdot koodissasi määrittämiin nastoihin (käytin D10 ja D12, mutta sinun tulisi käyttää D6 ja D9 - nämä nastat on jo määritetty Ampli -Tie -koodissa). Kaksi maadoitus- ja virtajohtoa voidaan juottaa yhteen nastaan. Kiinnitä liitokset kuumalla liimalla.

Leikkaa sitten kolme uroshyppyjohtoa ja juota ne LED-nauhan alkuun. Kiinnitä liitos lämpökutistuksella. Se auttaa sinua liittämään ja irrottamaan valot piirilevystäsi. Se on myös turvallisempaa, koska pistoke irtoaa ennen kuin johto repii levyn tai LED-nauhan, mikä voi tapahtua helposti käytettäessä elektroniikkaa.

Nyt voit liittää LED-nauhasi korttiin ja testata sitä. Latasin ensin NeoPixel strandest -ohjelman (ohjelma LEDien sytyttämiseksi ilman mikrofonia) nähdäkseni toimivatko kaikki valot. Sinun on myös liitettävä kortti LiPo -laitteeseen tai tietokoneeseen virtalähteen saamiseksi. Kuten kuvasta näkyy, käytin ensin krokotiilikiinnikkeitä.

Vaihe 17: Valmistele mikrofoni

Juotos lanka jokaiseen nastaan. Käytä kolmea muuta naarashyppylankaa ja juota ne johtimien päihin. Lataa sitten LED Ampli-Tie -koodi mikro-ohjaimeesi. Muista muuttaa merkkivalojen lukumäärä sekä analoginen ja digitaalinen nasta koodissa. Liitä valot ja mikrofoni piirilevyyn ja testaa sitä.

Vaihe 18: Integroi LEDit hameeseen

Kun kaikki LEDit toimivat, voit jatkaa ja integroida LEDit hameeseesi. Käännä hame nurinpäin ja laita kuumaa liimaa ensimmäisen silmukan ympärille. Aseta ensimmäinen LED (puoli, joka syttyy alaspäin) ensimmäiseen silmukkaan liiman päälle. Laita sitten kuumaa liimaa LED -valon päälle, anna sen jäähtyä hetki ja paina sitä sormellasi alas, kunnes se on kylmä. Jos juotosliitokset eivät ole riittävän tukevasti kiinnitetty, lisää hieman liimaa päälle. Toista, kunnes kaikki LED -valot on kiinnitetty silmukkaan.

Vaihe 19: Täytä silmukat

Kun kaikki LED -valot on kiinnitetty silmukoihin, käännä hame oikealle puolelle ja täytä silmukat kuumalla liimalla. Pidä kuumaa liimapistoolia varovasti hieman silmukan yläpuolella ja anna liiman tippua silmukkaan. Tasaisen ja sileän pinnan saavuttamiseksi liikuta lämpöpistoolia hitaasti ympyröissä samalla kun täytät silmukkaa.

Vaihe 20: Integroi elektroniikka hameeseen

Leikkaa viimeisessä vaiheessa kolme tarrakiinnitteistä tarranauhaa: yksi mikrofonille, toinen mikro-ohjaimelle ja toinen akulle. Kiinnitä karkea tarranauha elektroniikkaan ja hameen sisäpuolen pehmeämpi puoli nahkaan. Se auttaa pitämään hamea ja valitsemaan hyvän paikan elektroniikalle ennen tarranauhan kiinnittämistä nahkaan.

Vaihe 21: Käytä hameesi

Valmis. Nyt voit kytkeä akun, mikrofonin ja valot mikro -ohjaimeen ja syttyä.

Jos haluat oppia lisää RGB -LEDeistä ja omien kuvioiden ohjelmoinnista, tutustu FastLED -kirjastoon. Suosittelen työskentelemään Macetechin RGBShades -kirjaston kanssa, kun haluat kartoittaa LED -valot ja lisätä kytkinpainikkeita projektiin.

Jos sinulla on kysyttävää tai jotain epäselvää, kysy rohkeasti.

Pääpalkinto Wearable Tech Contest -kilpailussa