Cappello LED tetraedrico (stile Deichkind) V1: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Conosci il gruppo musicale tedesco Deichkind? Beh, sono un loro grande fan e sono stato a diversi concerti. Come parte dei loro spettacoli sul palco, questa band indossa cappelli tetraedrici, pieni di LED. Già al primo concerto più di 10 anni fa sapevo di aver bisogno di un cappello del genere!Purtroppo non avevo le conoscenze necessarie per realizzarne uno. Ma circa sei mesi fa ho scoperto Arduino, e così è iniziato…

Il cappello è realizzato in plexiglass nero, opaco e anche trasparente. Ho cercato immagini utili dei caschi nel web e ho cercato di renderlo il più vicino possibile all'originale.

Purtroppo ho fatto meno foto mentre costruivo il cappello. Quindi questa istruzione contiene più disegni:)

Per l'alimentazione ho utilizzato un powerbank da 10.000mAh. I LED sono WS2812b per ottenere tutti i colori immaginabili. È controllato da Arduino Nano con modulo HC06 e app Android. Diversi programmi possono essere riprodotti tramite l'app. Tutto è possibile qui. Fornirò il mio codice Arduino e l'apk Android nelle prossime settimane. Ma è ancora non commentato e in parte caotico, perché parti di esso sono state semplicemente copiate dal web. Non appena avrà uno stato ragionevole, lo caricherò qui per la tua libera disposizione.

Forniture

Hardware: I link vanno ai siti/prodotti che ho usato, non stupitevi: la maggior parte dei siti sono tedeschi:) Non è necessario prendere esattamente i prodotti dai siti collegati. Questo è solo un aiuto per mostrare il prodotto necessario.

• Plexiglass nero opaco (3x triangoli equilateri, lunghezza bordo 42 cm, spessore 2 mm)
• Plexiglass trasparente (2x triangoli equilateri, lunghezza bordo 42 cm, spessore 0,5-1 mm) o un foglio trasparente resistente
• Striscia LED WS2812B IP30 (non impermeabile), 30 LED per metro, in totale 156 LED
• Arduino Nano
• Modulo Bluetooth HC06
• Powerbank, consigliata doppia uscita USB (più piccole sono le dimensioni, meglio è)
• Condensatore 500-1000mF
• Resistenza 330 Ohm
• Cavo USB da USB-A a mini-USB (alimentazione di Arduino Nano)
• USB-wire USB-A a qualunque cosa (verrà tagliato, alimentando i LED)
• Cavi di collegamento
• Colla forte per plastica
• Schiuma per renderlo più comodo da indossare.

Avrai anche bisogno di alcuni strumenti di base, nastro adesivo, colla per plastica, taglierino, forbici e un saldatore.

Le parti in plexiglass sono fresate. Se non hai a disposizione una fresatrice, prendi in considerazione l'utilizzo del servizio dei negozi di plexiglass. Freseranno il materiale nella forma che desideri e lo consegneranno a casa tua. Tuttavia, secondo la mia esperienza, questi servizi sono molto più costosi rispetto a quando acquisti un rettangolo e lo tagli da solo. Puoi usare il mio disegno per ordinare i piatti in forma finita.

In alternativa, puoi provare a praticare i fori con un semplice trapano a mano.

Passaggio 1: dare forma al plexiglas

Il casco è composto da tre triangoli in plexiglass nero, due dei quali devono essere provvisti di fori per vedere attraverso e ritagli per i led. Ho comprato una lastra di plexiglass delle dimensioni di 850x370x2mm per essa. L'ho tagliata con il taglierino nei tre triangoli equilateri. Fai lo stesso con il plexiglass/lamina trasparente, della stessa misura.

Ciascuno dei triangoli neri che ho lavorato sulla fresatrice. Pertanto ho fissato il triangolo con del nastro biadesivo sulla tavola della macchina. I bordi di tutti e tre i triangoli sono stati fresati per ottenere un bordo pulito. Per due dei triangoli ho fresato i fori asolati per i led (fori asolati perché il led è un quadrato con 5x5mm) con una fresa da 5mm e le tasche circolari per vedere attraverso. Poiché le piastre sono fissate alla tavola della macchina solo con nastro adesivo, dovresti fare attenzione a non fresare nella tavola. Scendi strato per strato.

Se non possiedi una fresatrice, puoi in alternativa provare a mano un trapano. Ma sii molto preciso con il posizionamento dei fori dei LED, perché i LED sulla striscia hanno esattamente la distanza di 3, 33 cm. Forse userei una punta da trapano più spessa di 0,5 mm rispetto al LED sulla tua striscia in diagonale.

Se hai ordinato i piatti già tagliati, congratulazioni:) Allora questo passaggio è nullo. Il denaro semplifica molto;)

Passaggio 2: montare le strisce LED e saldarle

Ho disposto i LED in una fila dal basso verso l'alto in un motivo a S, partendo dalla punta anteriore del cappello. Per questo ho tagliato 24 strisce:

• 2x 12 LED
• 2x 11 LED
• 2x 10 LED
• …
• 2x 1 LED

Puoi tagliare le strisce LED in pezzi singoli senza distruggerle. Usa le forbici per tagliare nei punti designati. Assicurati di tagliare in modo che l'intero pad di saldatura sia esposto su entrambe le parti (perché sono già così piccole per cominciare).

Dopo aver fresato le piastre, i LED sulla striscia dovrebbero ora adattarsi perfettamente ai fori previsti e già attaccarsi un po'. Riga inferiore delle strisce con 12 LED, sopra quella con 11, ecc. Se hai praticato i fori a mano, ora puoi vedere esattamente come hai lavorato. Potrebbe essere necessario apportare alcune correzioni. Per mantenere i LED nella piastra e in posizione li avrei fissati con del nastro adesivo. Quanto basta perché non cadano. (Non preoccuparti, verranno incollati più tardi.)

Fallo con entrambi i triangoli pieni di buchi.

Ora la parte di saldatura:

Ai tagli delle strisce LED ci sono 3 contatti dove devi saldarli nuovamente insieme. GND, 5V+ (o Vcc o simili a seconda della versione) e Din/Dout. Ora collega le strisce a S; GND con GND, 5V+ con 5V+ e Dout con Din come mostrato nel disegno. Attenzione: Data out (Dout) deve essere collegato a Data in (Din)!

Ci vorrà del tempo, perché i contatti erano piuttosto piccoli e hai 132 giunti di saldatura:) Buon divertimento!

Quando hai finito, ricontrollali! Non vuoi saldarli di nuovo quando si sono rotti e il tuo casco è già finito. Fidati di me.

Passaggio 3: assemblare il tetraedro

Ora ci servono i due triangoli con i led montati accesi e i due triangoli trasparenti. Per i triangoli trasparenti potete utilizzare un'altra lastra di plexiglass, oppure una pellicola spessa. Ho usato un foglio, perché è più leggero di un pannello in plexiglass.

Prendi un sottofondo (scatola), appoggiaci sopra i triangoli LED con i LED a terra e poi mettici sopra della colla liquida. Mantieni l'attenzione per farlo a distanza regolare. Quindi, adagia i triangoli trasparenti su di esso e incollali insieme. Assicurati di non avere bolle tra i piatti. Se la colla liquida scorre verso il LED, perfetto! Perché poi il LED è incollato e fissato e non cadrà.

Suggerimento: non tutte le colle si abbinano a tutti i tipi di plastica. Fai un campione di colla con alcuni pezzi di immondizia del foglio / plexiglass.

A seconda della colla, ora ci vuole un po' di tempo per asciugarsi. Nel mio caso, ho coperto i triangoli incollati con del cartone, l'ho appesantito e ho lasciato asciugare una notte.

Successivamente, hai un triangolo nero piano senza LED o copertura trasparente e due triangoli neri con fori e LED, coperti con il piano trasparente. Ora hai bisogno di un po' di nastro adesivo per pittori e una colla forte per la plastica. Metti insieme i tre triangoli come un tetraedro. Fai attenzione ai fili saldati, piegali un po' verso l'alto. Per mantenere ogni triangolo in posizione, usa il nastro per pittori! Quando il tetraedro nastrato è pronto, aggiungi la colla per plastica sui bordi, all'esterno e il più possibile all'interno. Lascia asciugare.

Suggerimento: se vuoi renderlo più stabile, prendi del nastro adesivo trasparente per la confezione e fissa con esso i bordi incollati. Il nastro è quasi invisibile se hai lavorato con precisione.

Allora hai il tuo Tetrahedral-LED-Hat. È ora di accenderlo!

Passaggio 4: la parte del microcontrollore

Per il controllo delle luci ho preso un Arduino Nano e per la comunicazione con l'App Android ho deciso di utilizzare il modulo Bluetooth HC06. Ci sono due modi per alimentare il sistema, vedere le immagini allegate.

Opzione alimentazione A (consigliata): per questa opzione è necessario un powerbank con due uscite USB, che possano funzionare contemporaneamente. Per accendere l'arduino, usa semplicemente un cavo da USB-A a mini-USB. I LED saranno alimentati con il secondo cavo USB. Prendi un cavo USB che non ti serve più e taglialo. Toglilo alla fine, vedrai quattro fili: un po 'più forte nero e rosso e due fili colorati un po' più sottili (per lo più verdi e bianchi). Abbiamo bisogno del nero e del rosso, questi sono terra e V+. Collega il V+ rosso con il 5V+ della striscia LED sulla punta anteriore del cappello (su entrambi i triangoli). Collega la massa nera al GND della striscia LED sulla punta anteriore del cappello (su entrambi i triangoli) E collegalo al GND dell'Arduino.

Questa opzione è consigliata in quanto consente ad Arduino di controllare e alle luci di avere alimentazioni separate. Questo non è il caso dell'opzione B, che può causare il ripristino di Arduino quando tutti i LED vengono accesi contemporaneamente e la tensione diminuisce.

Opzione alimentazione B (non consigliata):

Questa dovrebbe essere la tua scelta solo quando non vuoi usare un powerbank con due uscite, perché hai ancora un powerbank ma ha solo un'uscita e sei avaro di comprarne uno nuovo con due uscite;) Procedi come descritto nell'opzione A, ma collega il filo rosso dal filo USB non solo con la striscia LED, ma anche con il pin Vin dell'Arduino. Quando accendi tutti i LED contemporaneamente, forse la tensione scende troppo e l'arduino lo farà essere resettato. Non sarà danneggiato, ma non è il comportamento migliore per i tuoi articoli. Importante: è molto importante NON collegare un cavo USB in questa configurazione, perché la tua scheda Arduino è già alimentata!

Dati:

Per dire ai LED come dovrebbero comportarsi, Arduino deve inviare alcuni dati al primo pin Din della striscia LED nella punta anteriore del cappello. È importante utilizzare un pin PWM di Arduino Nano. I pin PWM di Arduino Nano sono i pin n. 3, 5, 6, 9, 10, 11. Nella foto allegata puoi vedere che ho usato il pin n. 6 per la trasmissione dei dati.

In totale ci sono tre fili, che vanno alla punta anteriore del cappello: GND e V+ per i LED, e il terzo è l'invio dei dati da Arduino. Puoi posare tre fili separati o farlo come me e usare il resto del cavo USB tagliato. Include già quattro fili (uno dei quali potrebbe essere ignorato).

Ho saldato tutti i componenti insieme invece di utilizzare cavi di collegamento collegati, perché la saldatura è più stabile.

Se hai una stampante 3D, puoi stampare una piccola custodia per i tuoi componenti che puoi incollare nel cappello. Ho usato una piccola scatola che avevo già in casa di buone dimensioni per i componenti elettrici. Se non hai una scatola o una stampante… usa semplicemente Gaffatape:) Non sto scherzando! Avvolgi abbastanza Gaffa intorno ai tuoi componenti elettrici e fissalo con del nastro adesivo all'interno del tuo cappello sul triangolo posteriore. Svantaggio: se una saldatura si rompe… divertiti a scartare, trovare e risolvere il problema;)

Codifica:

Come già accennato, fornirò il mio codice sorgente di arduino entro le prossime settimane. Al momento è troppo caotico mostrarlo a qualcuno:) Ora puoi iniziare a codificare la tua App e il tuo codice Arduino per la comunicazione con l'App e anche per gli spettacoli di luci.

Per l'app Android ho usato l'appinventor 2 online del MIT. Ad essere onesti, non mi piace programmare con blocchi predefiniti, ma per una piccola app come questa, questo era il modo più veloce.

Per il codice Arduino, suggerisco la libreria FastLED.h. Viene fornito con molte funzioni utili, ci sono molti esempi nel web e la documentazione è fantastica.

Importante: quando hai scelto l'opzione B come sconsigliata per l'accensione, devi sempre scollegare l'alimentazione dal Powerbank quando colleghi Arduino al computer per scrivere i dati su di esso.

È molto importante NON collegare un cavo USB nel setup B contemporaneamente al powerbank, perché la tua scheda Arduino è già alimentata!

Passaggio 5: assemblaggio finale

Accumulatore di energia:

Io stesso ho acquistato il powerbank esclusivamente per questo cappello. Pertanto l'ho incollato nel casco con la colla super plastica. Se non vuoi avere il powerbank nel tuo cappello per il resto della tua vita, puoi fissarlo con del nastro adesivo sul retro del cappello. Raccomando la mancia perché la tua testa non si attacca così lontano ed è fuori mano lassù. Fai attenzione che tutte le uscite e gli ingressi siano ancora raggiungibili!

Arduino:

Se lo hai già assemblato in una piccola scatola come ho fatto io, incollalo o attaccalo con del nastro adesivo sul retro del cappello. Non proprio nel mezzo, perché più tardi dovrebbe esserci la tua testa. Se non hai una scatola, fissala con del nastro adesivo da qualche parte vicino a un bordo.

Fili:

Per fissare i fili al loro posto, ho usato solo Gaffatape nero. Secondo me, il modo più semplice.

Imbottitura in schiuma:

Per rendere più confortevole l'indossamento, ho deciso di aggiungere della schiuma sui triangoli LED. Ho preso delle forbici per fare dei buchi nella schiuma e dargli la forma. Successivamente, viene semplicemente fissato con nastro biadesivo (anch'esso tagliato in sagoma).

(Il nastro bianco sul retro:)

Quando ho indossato il cappello per la prima volta, ho notato che la parte posteriore del cappello era scivolosa e la presa non era molto buona. Non volevo mettere della schiuma anche lì, perché poi l'elmo sarebbe stato troppo piccolo per la mia testa enorme;) Così ho deciso di mettere del nastro adesivo grezzo sul retro del cappello. Funziona perfettamente!

Passaggio 6: FINE

Collega il tuo cappello con l'app Android e

divertiti alla tua prossima festa

Passaggio 7: possibili estensioni (non ancora implementate)

L'ho chiamato V1 perché ho qualche idea in più su cosa realizzare con questo cappello per la versione n. 2.

La prossima cosa che voglio è rendere il suono del cappello sensibile, quello che sarebbe un enorme miglioramento. Ci sono due modi possibili che voglio provare:

• Con un modulo amplificatore microfono MAX9814 con guadagno automatico
• In aggiunta al MAX9814 voglio provare un equalizzatore a banda MSGEQ7 per … beh per trasformare i LED dei cappelli in un equalizzatore audio:)

Un cappello sensibile al suono come questo non solo avrebbe senso perché sarebbe ancora più efficace alle feste, ma sarebbe anche semplicemente il top di tutti!:)

Inoltre sarebbe importante che il codice Arduino e l'app Android siano codificati in modo più stabile, sto ancora affrontando qualche problema con alcuni dei programmi leggeri. Non ho mai imparato a programmare e l'ho insegnato da solo. E il risultato è esattamente questo ^^

Se hai qualche idea su come migliorare il cappello (implementare il proprio suono, o anche una macchina per il caffè (il caffè non è mai un'idea sbagliata)) scrivilo nei commenti e discutiamone. Aspetto vostre idee e suggerimenti.

Secondo premio alla Silly Hats Speed Challenge