Collare a spillo LED: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Hai mai pensato che "i colletti a spillo sono così semplici e noiosi"? Si, anch'io. Ecco perché ho deciso di abbellire un po' le cose creando un colletto a spillo animato luminoso, perfetto per l'uso al Burning Man, o ai matrimoni, o il martedì.

Questo può opzionalmente essere collegato a un sensore di movimento per far sì che i movimenti di chi lo indossa influenzino le luci. Perché, perché no?

Elenco delle parti

Schede a circuito stampato su OSHPARK (file Gerber nella fase successiva)

• 1 x circuito stampato driver choker LED
• 23 circuiti stampati con sezione choker LED

Chiave digitale

• 1 x microcontrollore ATtiny85 (ATTINY85-20SU-ND)
• 1 x connettore maschio JST a 2 pin (455-1704-ND)
• 2 x 1x5 connettore femmina da 0,100" (S6103-ND)
• 24 x 1206 condensatore 0.1µF (1276-1165-1-ND)
• 4 x 1206 resistore da 1kΩ (RHM1.00KCJCT-ND)
• 1 x 1206 resistenza 470Ω (P470FCT-ND)
• 1 x 1206 LED blu (732-4989-1-ND)

Adafruit

• 69 x WS2812B 5050 LED RGB
• 1 x batteria ricaricabile agli ioni di litio da 3,7 V (ricarica di 5 ore o ricarica di 12 ore)
• 1 x caricabatteria agli ioni di litio
• 1 x cavo di prolunga della batteria JST-PH

Amazon

• 1 x tracolla per chitarra in pelle
• 1 rotolo di nastro adesivo in rame largo 7/32"
• 1 tubo Loctite Frenafiletti Blu 242
• 1 pacchetto di bottoni automatici in pelle
• 1 x scheda Arduino UNO

ebay

• 95 x picchetti per collare (diametro 7 mm con viti M3 da 8 mm, da questo venditore)
• (opzionale) 1 x scheda accelerometro ADXL345 "CJMCU" (da questo venditore)

Altro

• Vinile adesivo (dimensioni minime 12,67" x 2")

Elenco strumenti

• Cacciavite a testa piatta
• Punzone in pelle
• Strumento per l'impostazione degli snap in pelle (incluso nel set di snap in pelle nell'elenco delle parti)
• Forbici o cesoie in grado di tagliare la pelle sottile (o taglio laser)
• Saldatore con punta fine
• Saldare
• Arduino Uno e cavo di collegamento (per la programmazione della scheda driver del choker)
• Pinzette a punta
• Coltello multiuso X-acto
• Nastro adesivo
• Carta cerata
• Stuzzicadenti

Passaggio 1: assemblaggio del circuito del controller

Ho creato i due tipi di circuiti stampati in Autodesk Circuits, ora in pensione. Il primo è la scheda driver del girocollo. Avrai bisogno di uno di questi per guidare tutte le altre schede. Ha un microcontrollore ATtiny85 (compatibile con Arduino) che controlla i LED sul choker e legge il movimento dalla scheda accelerometro (opzionale).

Per rendere tutto più piccolo, ho scelto di utilizzare parti a montaggio superficiale per questo progetto. Questi possono essere difficili da saldare, quindi se non hai esperienza, ti consiglio di cercare un Instructable sulla saldatura SMT o di controllare YouTube per i video sull'argomento.

Saldare prima i resistori (R1, R2, R3, R4, R5) e il condensatore (C1) alla scheda. L'orientamento non ha importanza e questo consente di esercitarsi nella saldatura dei componenti a montaggio superficiale. Assicurati di utilizzare resistori da 1kΩ per R1, R2, R3 e R4. Utilizzare un resistore da 470Ω per R5. Utilizzare un condensatore da 0,1µF per C1.

Suggerimenti per la saldatura

Non entrerò troppo nei dettagli su come farlo, ma ecco alcuni suggerimenti. La mia tecnica consiste nell'aggiungere una piccola quantità di saldatura a uno dei pad, rimuovere il saldatore e lasciare che la saldatura si raffreddi. Posiziona con cura la parte nel posto giusto con una pinzetta con un lato appoggiato su quella saldatura che hai appena aggiunto. Esercita una leggera pressione sulla parte superiore della parte con la punta delle pinzette e riscalda nuovamente la saldatura con il ferro. Il componente cadrà nella saldatura liquida. Rimuovere il ferro e attendere un paio di secondi che la saldatura si raffreddi. Il componente dovrebbe ora essere tenuto saldamente nella posizione corretta. In caso contrario, riscalda nuovamente la saldatura, posiziona con cura il componente nella posizione corretta e rimuovi il ferro per consentire alla saldatura di solidificarsi. A questo punto, saldare l'altro lato del componente è relativamente facile poiché è già tenuto in posizione.

Quindi, passa al LED (D1) e ATtiny85 a 8 pin (U1). L'orientamento è importante per entrambi, quindi fai attenzione. (Nota: l'unico scopo del LED è come indicatore per farci sapere che il programma su ATtiny85 funziona correttamente. Se preferisci non avere questo indicatore, puoi saltare l'installazione di D1 e R5.) Il catodo (lato verde sul LED che ho usato) dovrebbe essere più vicino a R5. Assicurarsi di posizionare il pin 1 dell'ATTiny85 (U1) verso il connettore di alimentazione (U2). Questo pin è contrassegnato da un punto sulla lavagna.

Infine, saldare i componenti del foro passante, inclusi i due connettori della batteria JST a 2 pin e le due intestazioni femmina 1x5 per l'accelerometro (che fungono anche da intestazioni di programmazione)

I fori di montaggio

I tre grandi fori di montaggio placcati in rame vengono utilizzati per collegare la messa a terra (foro superiore), l'uscita dati seriale LED (foro centrale) e l'alimentazione a 3,7 V (foro inferiore).

Passaggio 2: programmazione della scheda del controller

Ho usato una scheda Arduino UNO per fungere da dispositivo di programmazione per il controller seguendo questo Instructable. In esso, mostra la seguente mappatura dai pin Arduino ai pin ATtiny per la programmazione:

• Arduino +5V → ATtiny Pin 8
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4
• Arduino Pin 10 → ATtiny Pin 1
• Arduino Pin 11 → ATtiny Pin 5
• Arduino Pin 12 → ATtiny Pin 6
• Arduino Pin 13 → ATtiny Pin 7

I punti di connessione sono indicati nella figura sopra. Si noti che uno dei punti di connessione è il grande foro di montaggio circolare tra i due set di intestazioni da 0,100 . Ho semplicemente tenuto l'estremità scoperta del cavo di programmazione (pin 12 di Arduino) a contatto con questo foro durante la programmazione. metodo poco elegante, ma funziona.

(Quando ho progettato originariamente questa scheda, non riuscivo a capire come inviare questo segnale alle intestazioni da 0,100 senza interferire con la funzione della scheda dell'accelerometro. Questo è il segnale dati per i LED WS2812B. Dopo aver ripensato a questo problema, Mi sono reso conto che questo segnale poteva essere collegato all'intestazione corrispondente al pin di selezione del chip invertito dell'accelerometro senza causare problemi, poiché i dati del LED non vengono mai scritti contemporaneamente alla lettura dell'accelerometro. Ho progettato una seconda revisione del controller scheda che risolve questo e un paio di altre cose che avrei voluto fare diversamente la prima volta. Ho intenzione di pubblicare le differenze nel design per accogliere questi cambiamenti quando mi metto a costruire la seconda versione.)

La batteria non deve essere collegata durante la programmazione della scheda. In effetti, non ne hai affatto bisogno per questo passaggio.

Il codice sorgente del programma per il girocollo può essere trovato qui. Utilizza una versione modificata della libreria Adafruit_NeoPixel che consente il ridimensionamento dinamico della luminosità dei LED per limitare l'assorbimento di corrente complessivo da essi. Ho apportato questa modifica per due motivi:

1. Una serie di 69 LED WS2812B richiederà fino a 3 A di corrente se pilotata a piena luminosità. Questo supera la capacità della batteria ed è troppo luminoso per un uso pratico come girocollo indossabile, se vuoi che qualcuno possa stare a guardarti per più di un secondo o due.
2. Volevo assicurarmi che il collare continuasse a funzionare con una singola carica della batteria per almeno 12 ore.

Dopo aver programmato con successo la scheda, il LED blu dovrebbe iniziare a lampeggiare e spegnersi.

Passaggio 3: le schede LED

Il secondo circuito stampato è la sezione LED choker.

Ne ho usati 23 per costruire questo girocollo. Ognuna di queste schede ha tre LED WS2812B (Neopixel).

Anche in questo caso, si tratta di parti a montaggio superficiale, quindi è necessario prestare attenzione durante la saldatura. Per ogni scheda, saldare prima il condensatore da 0,1 µF nello stesso modo della scheda controller. Assicurati di posizionare il condensatore in modo che né esso né la saldatura che lo collega interferiscano con il posizionamento del picco superiore. In altre parole, evita il più possibile il foro di montaggio circolare superiore.

Saldare i tre LED WS2812B iniziando da quello più vicino al condensatore (in alto) e procedendo verso il basso. Dopo che ogni LED è stato saldato, l'ho testato collegandolo alla scheda controller alimentata. Ciò si è rivelato utile per individuare le connessioni e le parti di saldatura difettose. Ciò avviene fornendo la massa al foro di montaggio superiore (tramite il condensatore), il segnale dati dalla scheda controller alimentata al foro di montaggio superiore centrale e l'alimentazione (3,3 V - 5 V) al foro inferiore. I LED sono programmati in sequenza, a partire da quello in alto. Saldando i LED uno alla volta, è facile trovare cattive connessioni. Se si saldano tutti in una volta e poi si testa la scheda, può essere difficile individuare la causa dei LED non illuminati.

Quello funziona? Grande! Ora fallo altre 22 volte.

Passaggio 4: modellare la pelle

Per questo progetto, volevo una pelle larga 2 (51 mm). Ho usato una tracolla per chitarra economica come pelle di partenza. È abbastanza larga e lunga abbastanza per il lavoro. Usa il lato lucido della pelle per l'esterno del collare. il vinile adesivo si attaccherà meglio e ha un bell'aspetto.

Per modellare la pelle ci sono almeno due scelte:

1. fallo a mano
2. Usa un laser cutter

A mano:

Segna la pelle con righello e penna. Dovrebbe essere largo 2 pollici. La lunghezza dipenderà dalle dimensioni del collo. Per quello che ho costruito qui, ho usato 15 2/3 . Questa lunghezza era comoda intorno al collo con una sovrapposizione sufficiente per supportare i bottoni automatici. Tagliare la pelle con forbici robuste o forbici per latta. Arrotondare gli angoli.

Misurare con attenzione le posizioni dei circuiti LED attraverso il collare. Se vuoi far corrispondere la spaziatura orizzontale dei LED alla spaziatura verticale sulle schede avrai bisogno di una distanza da centro a centro di 0,53" È possibile utilizzare una delle schede LED come modello per contrassegnare le posizioni dei fori e tagliare il fori con un punzone in pelle. Assicurati di utilizzare il punzone della giusta dimensione per le viti a punta M3. Ci saranno 24 colonne di fori. La colonna più a destra deve avere solo tre fori, poiché è qui che va la scheda del controller, che ha solo tre fori. Puoi saltare il foro inferiore centrale per questo. La distanza dai bordi sinistro e destro del collare alla colonna di fori più vicina è 1,7"

Con il laser:

Se hai accesso a un laser cutter, come un Epilog, questo è il modo più semplice per farlo. Utilizzare il file choker.dxf allegato per eseguire i tagli su un laser cutter. Il file. DXF ha il percorso di taglio della pelle in alto, il percorso di taglio del vinile (usato in seguito) al centro e un'illustrazione di dove vengono attaccati i circuiti stampati in basso. Supponendo che tu voglia farne uno esattamente delle stesse dimensioni (15 2/3 di lunghezza) come ho fatto io, puoi usare il percorso di taglio in pelle nella parte superiore per tagliare il contorno e i fori di montaggio del circuito stampato. Se hai bisogno di un altro lunghezza del colletto, sarà necessario modificare il file in modo appropriato.

Passaggio 5: modellare il vinile

Lo scopo del vinile è di servire come una sorta di scheda madre flessibile per collegare insieme tutti i singoli circuiti. Il nastro di rame è attaccato al lato posteriore (appiccicoso) del vinile per fornire i segnali di interconnessione dati, terra e alimentazione.

Proprio come per modellare la pelle, ci sono almeno due scelte per modellare il vinile:

1. fallo a mano
2. Usa un taglia vinile

A mano:

Il vinile è largo 2" e lungo 12 2/3". Misura e segna con attenzione questo rettangolo e ritaglia con le forbici. Non staccare ancora il vinile dal supporto. Allineare uno dei circuiti LED contro i bordi destro e sinistro e usarli per contrassegnare gli angoli arrotondati. Arrotonda i quattro angoli del vinile con le forbici. Posiziona il vinile (ancora attaccato alla sua carta di supporto) sulla pelle e centralo sui fori. Nastro in posizione con nastro adesivo o altro nastro facilmente rimovibile. capovolgi la pelle e usa una penna per segnare ciascuna delle posizioni dei fori sul lato carta del vinile. Rimuovi il nastro dal vinile e usa il punzone per cuoio in corrispondenza di ciascuno dei segni dei fori per praticare i fori per le viti a punta.

Per taglierina:

Se hai accesso a una taglierina per vinile, questo è il modo molto più semplice per andare. Usa il file choker.dxf. Il percorso di taglio del vinile è la sezione centrale. Se hai scelto di avere un diverso numero di schede LED, o una diversa spaziatura, dovrai modificare opportunamente il percorso di taglio.

Passaggio 6: aggiunta del nastro di rame

Come è stato affermato in precedenza, il nastro di rame funge da traccia del quadro elettrico per questo circuito flessibile. Fornisce i segnali di interconnessione di alimentazione, terra e dati tra le singole schede a circuito stampato.

Trova una buona superficie di lavoro e stacca con cura il vinile dalla carta di supporto. Se hai usato una macchina per tagliare il vinile per tagliare il vinile, usa delle pinzette appuntite o qualche altro strumento per rimuovere con cura il vinile non necessario dai fori. Quando l'ho realizzato, la maggior parte del vinile dei fori è rimasta attaccata al supporto di carta, ma ho dovuto rimuovere una dozzina di fori con una pinzetta.

Attacca il vinile, con il lato adesivo rivolto verso l'alto, alla superficie di lavoro con del nastro adesivo. Utilizzare il minimo indispensabile di sovrapposizione del nastro adesivo sul vinile. In questo modo sarà più facile rimuoverlo in seguito. Il lato con la colonna a tre fori dovrebbe essere ora a sinistra.

Misura e taglia una lunghezza del nastro di rame per attraversare tutta la fila superiore di fori. Questa sarà la connessione di terra elettrica per i circuiti stampati. Se il nastro ha un supporto di carta, rimuoverlo. Posiziona il nastro di rame, con il lato adesivo rivolto verso il basso, sul vinile in modo che il bordo superiore del nastro sia allineato con il bordo superiore dei fori. Va bene se i fori non sono completamente coperti, ma cerca di avvicinarti il più possibile senza coprire completamente la parte superiore dei fori.

Taglia un altro pezzo di nastro di rame della stessa lunghezza e fissalo attraverso la fila inferiore di fori, con il bordo inferiore del nastro allineato con il bordo inferiore dei fori. Ancora una volta, cerca di non coprire completamente i fori. Questa è la connessione di alimentazione per i circuiti stampati.

Taglia un pezzo corto di nastro di rame per collegare il foro rimanente sulla colonna di sinistra dritto al foro adiacente a destra di essa. Il nastro dovrebbe essere abbastanza lungo da coprire per lo più entrambi i fori, senza farlo completamente. Metti questo a posto. Questo è il segnale dati dalla scheda controller alla prima scheda LED.

I restanti pezzi di nastro di rame sono posizionati ciascuno in diagonale dal terzo foro dall'alto su una colonna al secondo foro dall'alto sulla colonna a destra. Questi concatenano l'uscita dati da una scheda LED all'ingresso dati della scheda successiva. Per ognuno di questi, taglia un pezzo corto di nastro di rame che sia abbastanza lungo da coprire quasi (ma non del tutto) entrambi i fori e posizionalo con cura in posizione. Ripeti questo 22 volte.

Al termine, dovrebbe esserci un foro senza nastro di rame. È il terzo foro dall'alto all'estrema destra. Questo è intenzionale.

Passaggio 7: finitura del nastro di rame

Avrai bisogno di una superficie di lavoro che possa sopportare un piccolo taglio con un taglierino X-acto per questa parte. Fissa su questa superficie una sezione di carta cerata più grande del vinile (con il lato cerato rivolto verso l'alto). Rimuovere con cautela il nastro adesivo utilizzato nel passaggio precedente dal vinile. Capovolgi il vinile e adagialo sulla carta cerata, con il lato adesivo rivolto verso il basso. L'adesivo sul vinile dovrebbe aderire alla carta cerata abbastanza bene da non muoversi durante questa parte, ma sarà comunque rimovibile in seguito.

Dovresti vedere del nastro di rame attraverso tutti i fori (tranne uno). Iniziando dalla fila inferiore di fori, fai due tagli per ramare con il taglierino in ogni foro. Il primo taglio è vicino al lato sinistro dall'alto verso il basso. Il secondo è il lato destro dall'alto verso il basso (vedi foto). Assicurati di tagliare solo il rame nei fori del vinile. Non tagliare il vinile stesso. Piega il rame tagliato verso l'alto usando la punta del taglierino e piegalo sul vinile sopra il bordo superiore del foro per formare una linguetta.

Quando le schede dei circuiti verranno successivamente posizionate, questa linguetta entrerà in contatto elettrico con il rame che circonda il foro di montaggio della scheda dei circuiti.

Ripeti questo processo con tutti i fori, tagliando e piegando nelle direzioni indicate nel diagramma.

Passaggio 8: attaccare la pelle, il vinile e le viti

Stacca il vinile dalla carta cerata e applicalo sul lato lucido della pelle tagliata. Fare attenzione ad allineare i fori. Infilare le viti picca M3 da 8 mm attraverso tutti i 95 fori dal lato posteriore della pelle. Potrebbe essere necessario sostenere il vinile con le dita o qualche attrezzo mentre si inseriscono le viti per assicurarsi che la vite passi attraverso il foro e non separi il vinile dalla superficie superiore della pelle. Dovresti vedere la piccola linguetta di rame accanto a ciascuna vite in alto (lato vinile).

Passaggio 9: aggiungi gli snap

I quattro fori a scatto saranno a circa 0,4 dai bordi superiore e laterale a ciascun angolo della pelle. Potrebbe essere necessario regolarlo per adattarsi all'individuo. Segna la posizione dei due fori su un'estremità. Seleziona la dimensione del punzone corretta per i bottoni a pressione e perforare quei due fori con il punzone per pelle. Sovrapporre il colletto come sarà quando sarà indossato e utilizzare i fori che hai appena perforato per contrassegnare le posizioni dei fori per l'altra estremità. Perforare quei fori.

Fissare gli snap secondo le istruzioni. Fai molta attenzione che gli snap siano rivolti nella direzione corretta. Ecco un video pratico che descrive il processo generale di impostazione dello snap. Al termine, puoi provare il collare.

Passaggio 10: collegamento dei circuiti stampati

Con il lato in vinile rivolto verso l'alto, disponi il girocollo in modo che la colonna a tre viti sia a destra. Fissare la scheda controller alla colonna di viti a tre fori. Montare il circuito sulle viti con i componenti rivolti verso l'alto. Serrare a mano tre delle punte sulle viti. Metti una delle schede LED sulla colonna di viti successiva. Il lato della scheda LED con il condensatore dovrebbe essere in alto. Aggiungi quattro punte a queste viti e serrale a mano.

Prova il collare collegando la batteria. Se tutto va bene, dovresti vedere i LED sulla scheda LED illuminarsi e iniziare a scorrere i colori. Se non succede nulla, controlla i collegamenti e prova a stringere le viti. Fare attenzione a non toccare il metallo (come un cacciavite) attraverso le punte, poiché potrebbe causare un cortocircuito e danneggiare la batteria o le schede.

(Per la seconda versione dei circuiti stampati, sto cambiando le cose in modo che i picchi non facciano parte del circuito per evitare la possibilità di cortocircuiti.)

Il contatto con la pelle non accorcia le punte e le viti. Se chi lo indossa è particolarmente umido (ad esempio ballando), la traspirazione avrà scarso effetto sulla funzione del colletto. Al massimo, questo potrebbe ridurre leggermente la carica della batteria.

Puoi mettere ciascuna delle schede LED in posizione a questo punto per provare l'intero collare, o procedere al passaggio successivo di rendere le schede collegate in modo semi-permanente aggiungendo Loctite alle viti.

Quando sei pronto per finire, rimuovi tutte le schede dei circuiti dal collare e rimuovi la batteria dalla scheda del controller. Metti un po' di Loctite in un piattino o un tappo di bottiglia e prendi uno stuzzicadenti a portata di mano. Aggiungi i circuiti uno alla volta, iniziando dalla scheda controller. Posizionare ogni scheda in posizione sulle viti. Una vite alla volta, immergi lo stuzzicadenti nella Loctite e applica alle filettature all'estremità di ogni vite per questa tavola. Non metterne troppo e fai attenzione a non far cadere la loctite sul circuito o il nastro di rame alla base della vite. Quindi, posizionare il dado a punta e serrare a mano. Tenendo la punta con una mano, utilizzare un cacciavite sulla vite per serrare completamente la punta in posizione.

Dopo aver collegato completamente ciascuna scheda, testare la connessione collegando la batteria e osservando i LED. Stringere e regolare se necessario per assicurarsi che i collegamenti siano solidi. Scollegare la batteria. Ripeti per ciascuno dei circuiti stampati, assicurandoti dell'orientamento di ciascuno lungo il percorso (il condensatore è in alto).

Una volta che tutto è a posto, lasciare riposare il collare per un tempo sufficiente affinché la Loctite si indurisca (vedere la confezione).

Questo è un buon momento per assicurarsi che la batteria sia completamente carica, collegandola al caricabatterie.

Ora sei pronto per indossare il collare e colpire la città. Utilizzare il cavo di prolunga della batteria JST-PH tra il collare e la batteria per consentire il posizionamento della batteria in una tasca o da qualche altra parte sulla persona.

E ora, al passaggio finale.

Passaggio 11: il negozio di alimentari

Indossa il colletto al supermercato per fare la spesa. Sì, questo è un passaggio obbligatorio. Se ne costruisci uno, mi aspetto una foto della drogheria nei commenti.