Gonna Medusa in Fibra Ottica: 16 Passi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Poiché l'effetto delle fibre ottiche è così affascinante, stavo pensando di realizzare un outfit con fibre ottiche e LED RGB. Mi ci è voluto del tempo prima di elaborare un progetto e capire come attaccare le fibre alla striscia LED. Alla fine ho realizzato questa Jelly Fish Skirt: fili di fibre ottiche sono incollati in tubi di vinile che sono fissati su una striscia LED e una cintura. Nella parte posteriore c'è una piccola borsa per la batteria e il microcontrollore che fornisce alimentazione e dati al LED. Poiché i LED sulla striscia sono indirizzabili, la cintura può illuminarsi in diversi colori e modelli preprogrammati.

Questo progetto è un ottimo modo per iniziare con i LED RGB e imparare a programmare con l'IDE di Arduino. E non preoccuparti, non hai bisogno di eccellenti capacità di saldatura o programmazione per realizzare questa gonna.

Passaggio 1: materiali di consumo

Materiali

· Fibra ottica lunga 200 x 2 m - diametro 0,05 cm [eBay]

· LED indirizzabili 5V RGB (60/m) con custodia in silicone [Adafruit, eBay]

· Microcontrollore Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Batteria ai polimeri di litio (ioni) o power bank USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Tubo in vinile trasparente - diametro 0,6 cm [ferramenta]

· Adesivo trasparente epossidico 5 minuti o E6000 per plastica [negozio di ferramenta]

· Nastro adesivo trasparente resistente (preferibilmente bi-filamento) [negozio di ferramenta]

· Termoretraibile - 1 cm di diametro [ferramenta]

· 1,5 m di cavo/filo in rame intrecciato 22 AWG [negozio di ferramenta]

· Cintura sottile

· Velcro adesivo resistente da 10 cm [negozio di tessuti]

· Tessuto per sacca batteria

Utensili

· Pistola per colla a caldo

· Saldatore

· Saldare

· Coltello

· Forbici

· Accendino

· Pistola termica

· Ago e filo

· Nastro di misurazione

Passaggio 2: striscia LED RGB

I LED RGB possono accendersi in vari colori e modelli perché sono indirizzabili. Ogni LED RGB ha un LED rosso, verde e blu e un minuscolo chip driver. A causa del chip, il LED RGB è più intelligente di un normale LED. Il chip di ogni LED conosce la propria posizione sulla striscia e può anche controllare individualmente la luminosità di rosso, verde e blu. Pertanto, è possibile programmare quasi tutti i modelli e i colori immaginabili.

Tra ogni singolo LED si trovano tre linee: +5V, DO/DI e GND. La linea 5V (che sta per "5 Volt") fornisce alimentazione al LED; DI/DO (che sta per "Data Input" e "Data Output") dice al LED come e quando accendersi; GND sta per terra. In cima a queste tre linee c'è il simbolo di una piccola forbice: questo è l'unico punto in cui dovresti tagliare la striscia LED.

Dovresti anche trovare delle frecce sulla striscia. Le frecce mostrano la direzione in cui viaggiano i dati. È importante indicare l'inizio e la fine della striscia: il bordo tagliato con la freccia che punta lontano da te è l'inizio. Questo lato deve essere collegato a una fonte di alimentazione e a un microcontrollore. Prima di utilizzare una striscia LED in un progetto, assicurati di verificare che tutti i LED funzionino. Nel passaggio 14 esamineremo come caricare un programma e testare la tua striscia LED.

Le strisce LED sono disponibili con diverse densità di LED (30 LED/m, 60 LED/m o 90 LED/m). Per questo progetto, consiglierei di utilizzare 60 LED/m o anche più LED/metro per una gonna dall'aspetto più ampio.

Passaggio 3: microcontrollore

Ci sono molti diversi microcontrollori tra cui scegliere. Nella foto puoi vedere 4 diversi microcontrollori che di solito uso per i dispositivi indossabili: Il Wattuino Nanite85 rosso di Watterott è la scheda più piccola con un microprocessore Atmel ATtiny85. È ottimo per la maggior parte dei progetti indossabili. Anche se non ha grandi fori per cucire, è facile da attaccare ai vestiti perché è così piccolo. Sulla scheda è presente un bootloader USB per collegarlo al computer e collegare una fonte di alimentazione come un power bank. La scheda ha 6 pin: 4 pin dati, 1 GND e 1 alimentazione.

La piccola scheda nera è Gemma di Adafruit che ha anche un microprocessore Atmel ATtiny85. I fori sono un po' più grandi e puoi usare del filo conduttivo per cucirlo. Gemma ha una porta USB e una connessione JST per batterie ai polimeri di litio. La scheda è ottima per piccoli progetti perché ha 6 pin: 3 pin dati, 1 GND e 2 power (3 V e Vout).

Il microcontrollore nero più grande è il Flora di Adafruit. Il Flora ha un microprocessore più potente (Atmel Mega 32u4) e può essere utilizzato per progetti complessi (collegamento di più sensori, microfoni, ecc.). La scheda ha una porta USB e un connettore JST per batterie ai polimeri di litio. Oltre a 14 pin (8 dati, 3 GND e 3 alimentazione) sulla scheda è presente anche un interruttore on/off.

Il microcontrollore viola è il LilypadArduino Simple di Sparkfun con un microprocessore Atmel Mega328. La scheda ha un connettore JST, un interruttore on/off e un interruttore a pulsante programmabile. Poiché la porta USB non è sulla scheda (breakout FTDI) è più complicato utilizzare un power bank per l'alimentazione. Ha 11 pin: 9 pin dati, 1 GND e 1 alimentazione. Il Lilypad è lavabile ed è ottimo per i progetti di cucito grazie ai suoi grandi fori.

Per questo progetto ho utilizzato il Flora. Avrei potuto usare un microcontrollore più piccolo, ma era l'unico che avevo a portata di mano in quel momento.

Passaggio 4: alimentazione

Le batterie ai polimeri di litio sono potenti e facili da ricaricare. A seconda della capacità (mA) le batterie sono disponibili in diverse dimensioni. Le batterie ai polimeri di litio di solito sono dotate di un connettore JST a 2 pin, che può essere collegato al microcontrollore. Una batteria da 3,7 V ha circa 4,2 V quando è completamente carica e muore a 3,0 V.

La striscia LED dovrebbe funzionare con un alimentatore da 5 V ma funziona anche con una batteria da 3,7 V. Non andare mai più in alto di 5 V però.

Qual è la capacità giusta per il tuo progetto? Un LED assorbe circa 60 mA (milliampere) di corrente. Immagina di avere 20 LED sulla tua striscia, molto probabilmente assorbiranno 1.200 mA in totale. Una batteria da 1200 mAh (milliamp ore) può fornire 1200 mA per un'ora, quindi se la tua batteria ha una capacità di 2.500 mAh durerà per due ore o più:

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

Poiché i LED non funzioneranno sempre alla massima luminosità, molto probabilmente la batteria durerà più a lungo. Puoi trovare un'ottima guida sulla stima del tempo di funzionamento della tua batteria su Adafruit. Quando non vengono utilizzate correttamente, le batterie ai polimeri di litio possono essere davvero pericolose. Se non hai molta familiarità con l'elettronica, ti consiglio di utilizzare un power bank USB. Viene fornito con un cavo USB per alimentare/caricare piccoli dispositivi elettronici come il tuo smartphone o, in questo caso, il microcontrollore. È più sicuro indossare un power bank USB sul tuo corpo perché la batteria ai polimeri di litio è protetta in una custodia di alluminio ed è meno probabile che si danneggi, causando perdite o esplosioni. Non vuoi che ciò accada. In questo tutorial ho usato direttamente una batteria ai polimeri di litio (non in una custodia di alluminio). Da allora sono passato all'utilizzo di power bank.

Passaggio 5: tagliare la striscia LED e la cintura

Per iniziare, devi calcolare la lunghezza della cintura e quanti LED e fili in fibra ottica ti serviranno. Misura la misura della tua vita (aiuto per prendere le misure) e taglia una striscia LED lunga quanto la tua misura. Tagliare la striscia sulla linea di taglio più vicina segnata con piccole forbici (vedi foto). Nel migliore dei casi, la striscia LED è leggermente più corta della lunghezza della misura dell'anca. Ora conta i LED sulla striscia: questo è il numero di singoli fili di fibra ottica che stai per preparare. Inoltre questo è il numero di LED che devi dichiarare nel codice NeoPixel prima di caricare il programma sul tuo microcontrollore.

La mia striscia ha 60 LED al metro. Dopo aver tagliato un pezzo lungo 70 cm, rimangono 42 LED sulla striscia.

Più tardi incollerò la striscia LED su una cintura sottile per un maggiore supporto. La cintura dovrebbe essere larga quanto la striscia LED e circa 10 cm più lunga. Poiché utilizzerai il velcro per chiudere la cintura, assicurati di tagliare la fibbia della cintura.

Passaggio 6: fili di saldatura sulla striscia LED

Nella fase successiva dovrai saldare i tre fili sulla striscia LED e sigillarla con colla a caldo e termoretraibile. Spingere prima un piccolo pezzo di termoretraibile (lungo circa 1,5 cm) sulla custodia in silicone. Quindi tagliare tre fili e saldare un filo a ciascuno dei pin conduttivi +5V, DIN e GND all'inizio della striscia (tutorial come saldare le strisce LED). Se stai usando lo stesso filo colorato per tutte e tre le linee, metti del nastro adesivo attorno a ciascun filo e segnali in modo da non confonderli. Assicurati che i fili siano abbastanza lunghi - circa 30 cm - per saldarli al tuo microcontrollore in seguito. Rendili più lunghi di quanto pensi dovresti se non sei sicuro.

Ora spingi una piccola quantità di colla a caldo nella custodia in silicone, ma non così tanto da coprire il primo LED con la colla. Mentre la colla è ancora morbida, tira il termoretraibile a metà sulla custodia in silicone e a metà sui fili. Premi un po' di colla dalla striscia nel tubo termoretraibile e usa una pistola termica, un accendino o il saldatore per riscaldare il termoretraibile finché non è stretto attorno alla striscia e ai fili. Ora sigilla l'altra estremità della striscia LED con della colla a caldo.

Passaggio 7: preparare i fasci di fibre ottiche

Ho acquistato un filo lungo 2 m di 200 fibre ottiche con un diametro di 0,05 cm. Ci sono fibre ottiche più sottili sul mercato, ma più la fibra è spessa, più le estremità risplenderanno e meno è probabile che si rompano.

Poiché volevo che la gonna fosse lunga circa 50 cm, ho tagliato il filo della fibra ottica tre volte e ho ottenuto 800 fibre a 50 cm.

Ora un piccolo fascio di fibre ottiche deve essere incollato su ciascun LED. Ho usato un tubo di vinile trasparente con un diametro di 0,6 cm, che ho tagliato in 42 pezzi (numero dei miei LED) lunghi 3 cm ciascuno. Ho messo circa 17 fibre in ogni pezzo di vinile e le ho spinte attraverso il tubo e un po' oltre la fine, circa 3-4 cm. A seconda dello spessore delle tue fibre o del tubo in vinile, potresti avere una quantità diversa di fibre in ogni tubo. Usane quanti ne puoi.

Alla fine che hai fatto passare, spalma della colla trasparente (ho usato E6000) tra le fibre. Assicurati che la colla entri tra le fibre e rimetti la parte superiore del filo nel tubo. Inizialmente ho scelto una resina epossidica da 5 minuti ma non è stata la scelta migliore. La colla è diventata molto dura e le fibre a volte si sono rotte. Un adesivo E6000 trasparente funziona altrettanto bene ed è più flessibile.

Passaggio 8: rendi più brillante la fibra ottica

Quando la colla è asciutta, taglia circa 0,5 cm dalla punta del tubo con un coltello affilato. Assicurati che tutte le fibre siano ora a filo con l'estremità tagliata e non ritirate all'interno. Più pulito è il taglio, migliore sarà il trasferimento della luce alle fibre.

Per far brillare ancora di più le punte, puoi anche fondere l'estremità tagliata. Tieni l'estremità del tubo di vinile vicino a una fiamma pulita (forno a gas o accendino ma non una candela) finché le fibre non si sciolgono leggermente. Fai attenzione e non tenerlo troppo vicino alla fiamma: non vorrai bruciare il tubo. Ora le punte delle fibre dovrebbero brillare due volte più luminose.

Passaggio 9: separare le fibre

Ora i singoli fili sono quasi finiti. Per una gonna dall'aspetto più ampio, dobbiamo separare le fibre. All'estremità del tubo da cui fuoriescono le fibre, stenderle uniformemente e metterci sopra con cura della colla a caldo. Non usare troppa colla o non avvicinare troppo la pistola per colla perché le fibre si scioglieranno e si piegheranno. Tienilo in posizione finché la colla non è asciutta.

Passaggio 10: costruire il supporto per tubi in vinile

La striscia LED ha una custodia in silicone rimovibile e impermeabile. Ho provato molte colle diverse ma niente si è attaccato al silicone in modo permanente. Tuttavia, volevo tenere la custodia in silicone per protezione.

Per attaccare il fascio di fibre sopra ogni LED, è necessario costruire un piccolo supporto fatto di colla a caldo. Posiziona un filo di fibra ottica sopra un LED e metti della colla a caldo intorno e sul lato destro e sinistro del tubo - aspetta che si asciughi. Ripeti per tutti gli altri fili di fibra, individualmente. Quindi sciogliere con cura la colla sul lato e incollare insieme da 4 a 5 tubi - prestare molta attenzione alla distanza tra i tubi di vinile. Alla fine, ogni fascio di fibre ottiche dovrebbe essere proprio sopra un LED.

Passaggio 11: nastri a nastro su striscia e cintura

Nella fase successiva, tagliare il nastro adesivo in strisce sottili lunghe 5 cm e fissare i supporti per tubi attorno alla striscia LED e alla cintura. Iniziare con l'estremità della striscia che ha i 3 fili e lasciare scoperti 10 cm di cintura. Assicurati di posizionare ogni filo esattamente sopra un LED. Dopo aver collegato una sezione di supporti per tubi, collega la sezione successiva con lo stesso processo dell'ultimo passaggio in cui abbiamo realizzato i supporti stessi. Quindi allegare la sezione successiva. Non fissare ancora gli ultimi tre tubi dell'ultimo supporto sulla striscia e sulla cintura.

All'estremità con i 3 fili, pratica un piccolo foro nella cintura e tira i tre fili attraverso il foro. Piega i fili verso il centro della striscia e fissali con alcuni anelli di nastro adesivo. Alla fine porteremo i cavi più lontano dove sarà la tasca della batteria.

Passaggio 12: crea una tasca per la batteria

Per la batteria e il microcontrollore ho cucito una piccola tasca. Se non riesci a cucire, taglia due pezzi quadrati di tessuto e incollali insieme. Per attaccarlo alla cintura, ho tagliato un quadrato con una maniglia da un tessuto a rete di plastica (vedi foto) – il tessuto normale dovrebbe funzionare altrettanto bene. Il quadrato dovrebbe avere all'incirca le stesse dimensioni della tasca della batteria.

Ora scegli un posto dove vuoi portare la tasca della batteria. Il mio è dietro un po' a destra. Ora rimuovi l'anello di nastro tra i due tubi in vinile in cui desideri posizionare la tasca e spingi la maniglia tra la striscia LED e la cintura. Abbassa la maniglia e cucila o incollala sul quadrato. Attacca del velcro sulla tasca della batteria e sul supporto. Inoltre, non dimenticare di incollare nuovamente la striscia LED sulla cintura.

Ho scelto il velcro perché volevo essere in grado di sostituire la borsa della batteria a seconda dell'abito che indosso. Esistono molti altri modi per realizzare una borsa della batteria permanente che sia ancora più sicura e protetta.

Passaggio 13: costruire il dispositivo di fissaggio della cintura

Tagliare un pezzo di velcro lungo 10 cm e attaccare il pezzo grezzo sopra la cintura dove abbiamo lasciato 10 cm scoperti. Metti da parte il pezzo fuzzy per dopo.

Poiché la cintura è un po' pesante avevo paura che il velcro si aprisse mentre la indossavo. Per un maggiore supporto, ho tagliato tre piccole strisce di velcro. All'estremità della cintura dove hai lasciato 3 tubi scollati, fissa le piccole strisce di velcro tra la cintura e la striscia LED, allineate sotto i tubi. Il pezzo sfocato dovrebbe aderire alla striscia LED, mentre il lato ruvido dovrebbe aderire alla cintura. Il pezzo sfocato dovrebbe sporgere da un lato e il pezzo ruvido dovrebbe sporgere dall'altro. Pertanto, ogni pezzo potrà essere solo a metà strada tra la cintura e la striscia LED, prima di toccare l'altro pezzo. I lati adesivi che sporgono oltre la striscia LED e la cintura possono essere rivestiti in tessuto in modo che non siano più appiccicosi.

Con alcune strisce di nastro fissare gli ultimi supporti per tubi in vinile sulla cintura.

Ora prendi il pezzo sfocato di 10 cm che avevi messo da parte. Attaccalo sotto la cintura dallo stesso lato in cui hai appena messo le piccole strisce di velcro.

Ora puoi provare la gonna e chiudere la cintura.

Passaggio 14: caricare il programma LED

Ora devi caricare il programma LED sul tuo microcontrollore.

Poiché ci sono così tanti tutorial ben scritti e dettagliati, condividerò semplicemente i link con te: se hai bisogno di ulteriore aiuto per iniziare con un Arduino, conoscere l'ambiente Arduino, connettere il microcontrollore a un computer e caricare programmi su Arduino puoi trovare informazioni utili sul sito web di Arduino o su Adafruit Flora Tutorial.

Un ottimo programma LED per iniziare è lo Strandtest di Adafruit. Segui il tutorial, scarica il file zip NeoPixel e aggiungilo alla tua libreria Arduino. Se vuoi saperne di più sui LED RGB e scrivere il tuo codice, dai un'occhiata alla libreria FastLED. È un'altra libreria Arduino per la programmazione di strisce LED e pixel indirizzabili. Dai un'occhiata alla community Fast LED per vedere alcuni ottimi esempi.

Passaggio 15: collegare la striscia al microcontrollore

Salda il filo +5 V dalla cintura al pin VBAT sul microcontrollore, GND a GND e il filo dati al pin che hai definito nel codice LED che hai caricato sul microcontrollore. Ho scelto il pin 6. Per essere sicuro che i fili non si strappassero, ho fissato Flora su un pezzo di plastica e ho protetto i pin con della colla a caldo. Puoi anche vedere un piccolo interruttore a pulsante nell'angolo sinistro: l'ho aggiunto per cambiare tra i diversi modelli di LED. Ora collega la tua fonte di alimentazione al microcontrollore e la cintura LED dovrebbe accendersi.

Passaggio 16: … quasi finito

Quasi fatto! Ora puoi tagliare le fibre a lunghezze diverse. Nel caso in cui desideri effetti diversi, puoi utilizzare carta vetrata lungo la lunghezza delle fibre o piegare leggermente le fibre. Ho carteggiato un po' di più le estremità per un bagliore più diffuso verso le estremità.

Grazie per aver letto le mie istruzioni e divertiti a costruire e indossare la tua gonna. In caso di domande o qualcosa non è chiaro, non esitate a chiedere.