Collaret de punta LED: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Alguna vegada heu pensat que "els collarets amb puntes són tan senzills i avorrits"? Si, jo també. És per això que vaig decidir arreglar una mica les coses creant un collaret de punxes animat il·luminat, perfecte per utilitzar a Burning Man, o en casaments o els dimarts.

Aquest es pot connectar opcionalment a un sensor de moviment per fer que els moviments del portador influeixin sobre les llums. Perquè, per què no?

Llista de peces

Circuits a OSHPARK (fitxers Gerber en el pas posterior)

• 1 x placa de circuit imprès de controlador de gargantilla LED
• Placa de circuit imprès de 23 x seccions LED

Digi-Key

• 1 x microcontrolador ATtiny85 (ATTINY85-20SU-ND)
• 1 capçalera masculina JST de 2 pins (455-1704-ND)
• 2 x 1x5 0.100 "capçalera femení (S6103-ND)
• Condensador de 0,1 μF de 24 x 1206 (1276-1165-1-ND)
• 4 x 1206 resistència 1kΩ (RHM1.00KCJCT-ND)
• 1 resistència 1206 470Ω (P470FCT-ND)
• 1 x 1206 LED blau (732-4989-1-ND)

Adafruit

• 69 x WS2812B 5050 LED RGB
• 1 x bateria recarregable de ions de liti de 3,7 V (càrrega de 5 hores o 12 hores de càrrega)
• 1 carregador de bateria de ions de liti
• 1 cable d'extensió de bateria JST-PH

Amazon

• 1 x corretja de guitarra de cuir
• 1 rotlle de cinta adhesiva de coure ampla de 7/32"
• 1 tub Loctite Threadlocker Blau 242
• 1 paquet de botons de pell
• 1 x placa Arduino UNO

ebay

• 95 x espigues de coll (diàmetre 7mm amb cargols M3 de 8mm, d'aquest venedor)
• (opcional) 1 x tauler accelerador "CJMCU" ADXL345 (d'aquest venedor)

Altres

• Vinil adhesiu (mida mínima de 12,67 "x 2")

Llista d’eines

• Tornavís de cap pla
• Punxó de cuir
• Eina de configuració de claus de cuir (inclosa al conjunt de claus de cuir a la llista de peces)
• Tisores o talls capaços de tallar pell fina (o tallador làser)
• Soldador amb punta fina
• Soldar
• Arduino Uno i cable de connexió (per programar la placa de controladors de xoc)
• Pinces punxegudes
• Ganivet utilitari X-acto
• Cinta adhesiva
• Paper encerat
• Escuradents

Pas 1: Muntatge de la placa de circuit del controlador

Vaig crear els dos tipus de plaques de circuits als Circuits Autodesk ja retirats. El primer és el tauler de controladors. Necessitareu un per conduir tots els altres taulers. Té un microcontrolador ATtiny85 (compatible amb Arduino) que controla els LED de l’escorcoll i llegeix el moviment des de la placa (opcional) de l’acceleròmetre.

Per fer-ho petit, vaig optar per utilitzar peces de muntatge superficial per a aquest projecte. Aquests poden ser difícils de soldar, de manera que, si no teniu experiència, us recomanaria que cerqueu instruccions sobre soldadura SMT o que consulteu vídeos de YouTube sobre aquest tema.

Soldeu primer la resistència (R1, R2, R3, R4, R5) i el condensador (C1) a la placa. L’orientació no importa, i això dóna pràctica en soldar components de muntatge superficial. Assegureu-vos d’utilitzar resistències de 1 kΩ per a R1, R2, R3 i R4. Utilitzeu una resistència de 470Ω per a R5. Utilitzeu un condensador.1µF per a C1.

Consells de soldadura

No vaig a entrar en massa detalls sobre com fer-ho, però aquí teniu alguns consells. La meva tècnica és afegir una petita quantitat de soldadura a un dels coixinets, treure el soldador i deixar refredar la soldadura. Col·loqueu acuradament la peça al lloc adequat amb unes pinces amb un lateral recolzat sobre la soldadura que acabeu d’afegir. Poseu una petita pressió a la part superior de la peça amb la punta de les pinces i torneu a escalfar la soldadura amb la planxa. El component caurà a la soldadura líquida. Traieu la planxa i espereu un parell de segons perquè la soldadura es refredi. Ara el component s’ha de mantenir ferm al lloc adequat. Si no és així, torneu a escalfar la soldadura, col·loqueu el component amb cura al lloc adequat i traieu la planxa perquè la soldadura es solidifiqui. En aquest moment, soldar l'altre costat del component és relativament fàcil, ja que ja es manté al seu lloc.

A continuació, passeu al LED (D1) i ATtiny85 de 8 pins (U1). L’orientació és important per a tots dos, així que aneu amb compte. (Nota: L'únic propòsit del LED és indicador per fer-nos saber que el programa de l'ATtiny85 funciona correctament. Si preferiu no tenir aquest indicador, podeu ometre la instal·lació de D1 i R5.) El càtode (costat verd) del LED que he utilitzat) hauria de ser el R5 més proper. Assegureu-vos de col·locar el pin 1 de l’ATTiny85 (U1) cap al connector d’alimentació (U2). Aquest pin està marcat per un punt al tauler.

Per últim, soldeu els components del forat passant, inclosos els dos connectors de bateria JST de 2 pins i els dos capçals femella 1x5 per a l’acceleròmetre (que funcionen com a capçals de programació)

Els forats de muntatge

Els tres grans forats de muntatge recoberts de coure s’utilitzen per connectar terra (forat superior), sortida de dades de LED (forat central) i alimentació de 3,7 V (forat inferior).

Pas 2: Programació de la placa de circuit del controlador

He utilitzat una placa Arduino UNO per actuar com a dispositiu de programació del controlador seguint aquesta instrucció. En ell, mostra el següent mapatge des de pins Arduino a pins ATtiny per a la programació:

• Arduino + 5V → ATtiny Pin 8
• Terra Arduino → ATtiny Pin 4
• Pin d'Arduino 10 → Pin Pin 1
• Pin Arduino 11 → ATTiny Pin 5
• Pin Arduino 12 → Pin Pin 6
• Pin Arduino 13 → ATTiny Pin 7

Els punts de connexió s’indiquen a la imatge superior. Tingueu en compte que un dels punts de connexió és el gran forat de muntatge circular entre els dos conjunts de capçaleres de 0,100 . Simplement vaig mantenir l'extrem nu del cable de programació (pin Arduino 12) en contacte amb aquest forat mentre programava. Certament, es tracta d'un mètode inelegent, però funciona.

(Quan originalment vaig dissenyar aquesta placa, no podia esbrinar com executar aquest senyal als capçalers de 0.100 sense interferir en la funció de la placa de l'acceleròmetre. Aquest és el senyal de dades dels LED WS2812B. Després de replantejar-me aquest problema, Em vaig adonar que aquest senyal es podria connectar a la capçalera corresponent al pin de selecció de xip invertit de l’acceleròmetre sense causar cap problema, ja que les dades del LED mai no s’escriuen al mateix temps que es llegeix l’acceleròmetre. Vaig dissenyar una segona revisió del controlador tauler que soluciona això i un parell d’altres coses que m’agradaria haver fet de manera diferent la primera vegada. Tinc la intenció de publicar les diferències en el disseny per adaptar-los a aquests canvis quan arribi a construir la segona versió.)

La bateria no s’ha de connectar quan es programa la placa. De fet, no el necessiteu en absolut per a aquest pas.

Podeu trobar el codi font del programa del choker aquí. Utilitza una versió modificada de la biblioteca Adafruit_NeoPixel que permet escalar la brillantor dinàmica dels LED per limitar la captació de corrent global d’ells. Vaig fer aquesta modificació per dos motius:

1. Una gamma de 69 LEDs WS2812B requerirà fins a 3 amperes de corrent si es condueix a plena brillantor. Això supera la capacitat de la bateria i és massa brillant per a un ús pràctic com a gargantí portàtil, si voleu que algú pugui estar mirant durant més d’un segon o dos.
2. Volia assegurar-me que el collar continués funcionant amb una sola càrrega de la bateria durant almenys 12 hores.

Després de programar amb èxit la placa, el LED blau hauria de començar a parpellejar.

Pas 3: les plaques LED

La segona placa de circuit és la secció de garganta LED.

N’he utilitzat 23 per construir aquest gargant. Cadascuna d’aquestes plaques té tres LED WS2812B (Neopixel).

De nou, es tracta de peces de muntatge superficial, de manera que cal tenir precaució a l’hora de soldar. Per a cada placa, primer soldeu el condensador de 0,1 µF de la mateixa manera que a la placa de control. Assegureu-vos de col·locar el condensador de manera que ni ell ni la soldadura que el connecti interfereixin en la col·locació de la punta superior. En altres paraules, eviteu el forat de muntatge circular superior tant com sigui possible.

Soldeu els tres LED WS2812B començant pel més proper al condensador (superior) i baixant. Després de soldar cada LED, el vaig provar connectant-lo a la placa de controlador alimentat. Això va resultar útil per localitzar connexions i peces de soldadura incorrectes. Això es fa subministrant terra al forat de muntatge superior (pel condensador), senyal de dades de la placa de controlador alimentat al forat de muntatge superior mitjà i alimentació (3,3V - 5V) al forat inferior. Els LED es programen en seqüència, començant pel de la part superior. Soldant els LED d’un en un, és fàcil trobar males connexions. Si els soldeu tots alhora i després proveu el tauler, pot ser difícil localitzar la causa dels LED no il·luminadors.

Heu funcionat? Genial! Ara feu-ho 22 vegades més.

Pas 4: donar forma al cuir

Per a aquest projecte, volia una pell de 2 (51 mm) d'ample. Vaig utilitzar una corretja de guitarra econòmica com a pell de font. És prou ampla i prou llarga per al treball. Utilitzeu el costat brillant de la pell per a l'exterior del coll. el vinil adhesiu s’adherirà millor i queda molt bé.

Per donar forma al cuir, hi ha almenys dues opcions:

1. Feu-ho a mà
2. Utilitzeu un tallador làser

A mà:

Marqueu el cuir amb la regla i el bolígraf. Ha de tenir una amplada de 2 ". La longitud dependrà de la mida del coll. Per al que he construït aquí, he utilitzat 15 2/3". Aquesta longitud era còmoda al voltant del coll amb suficient solapament com per suportar els clics. Retalleu el cuir amb tisores resistents o talls de llauna. Voreja les cantonades.

Mesureu amb cura les posicions de les plaques de circuit LED a través del coll. Si voleu fer coincidir l’espaiat horitzontal dels LED amb l’espaiat vertical de les plaques de circuits, necessitareu un espai de 0,53 "de centre a centre Podeu utilitzar una de les plaques de circuits LED com a plantilla per marcar les posicions dels forats i tallar la forats amb punxó de cuir. Assegureu-vos d’utilitzar el punxó de mida adequada per als cargols de punta M3. Hi haurà 24 columnes de forats. La columna més dreta només necessita tres forats, ja que és aquí on va la placa de control només té tres forats. Podeu ometre el forat inferior central d'aquest. La distància des de les vores esquerra i dreta del collaret fins a la columna de forats més propera és d'1,7"

Per làser:

Si teniu accés a un tallador làser, com un epíleg, aquest és el camí molt més senzill. Utilitzeu el fitxer choker.dxf adjunt per fer els talls en un tallador làser. El fitxer. DXF té el camí de tall de cuir a la part superior, el camí de tall de vinil (utilitzat més tard) al mig i una il·lustració d’on s’uneixen les plaques de circuits a la part inferior. Suposant que en voleu fer una de exactament la mateixa mida (15 2/3 de llarg) que he fet, podeu utilitzar el camí de tall de cuir situat a la part superior per tallar el contorn i els forats de muntatge de la placa de circuit. Si necessiteu un altre longitud del coll, haureu de modificar el fitxer adequadament.

Pas 5: donar forma al vinil

El propòsit del vinil és servir com una mena de placa base flexible per connectar totes les plaques de circuits individuals. La cinta de coure s’uneix a la part posterior (enganxosa) del vinil per proporcionar els senyals d’alimentació, terra i interconnexió de dades.

Igual que per donar forma al cuir, hi ha almenys dues opcions per donar forma al vinil:

1. Feu-ho a mà
2. Utilitzeu un tallador de vinil

A mà:

El vinil fa 2 "d'ample per 12 2/3" de llarg. Mesureu i marqueu aquest rectangle amb cura i talleu-lo amb unes tisores. No peleu encara el vinil del suport. Alineeu una de les plaques de circuit LED amb les vores dreta i esquerra i utilitzeu-les per marcar les cantonades arrodonides. Arrodoneix les quatre cantonades del vinil amb unes tisores. Col·loqueu el vinil (encara fixat al paper de suport) sobre el cuir i centreu-lo sobre els forats. Cinta al lloc amb cinta adhesiva o alguna altra cinta fàcilment extraïble. capgirar el cuir i utilitzar un bolígraf per marcar cadascuna de les ubicacions dels forats al costat del paper del vinil. Traieu la cinta del vinil i utilitzeu el punxó de cuir a cadascuna de les marques dels forats per tallar forats per als cargols de punta.

Per tallador:

Si teniu accés a un tallador de vinil, aquest és el camí molt més senzill. Utilitzeu el fitxer choker.dxf. El camí de tall del vinil és la secció central. Si heu escollit tenir un nombre diferent de taules LED o un espai diferent, haureu de modificar el camí de tall adequadament.

Pas 6: Afegir la cinta de coure

Com s’ha dit anteriorment, la cinta de coure actua com a traça de la placa elèctrica d’aquesta placa de circuit flexible. Proporciona els senyals d'interconnexió d'alimentació, terra i dades entre les plaques de circuits impresos individuals.

Cerqueu una bona superfície de treball i peleu amb cura el vinil del paper de suport. Si heu utilitzat una màquina de tall de vinil per tallar el vinil, utilitzeu pinces punxegudes o alguna altra eina per eliminar amb cura el vinil innecessari dels forats. Quan vaig fer això, la majoria dels forats de vinil es van quedar units al suport del paper, però vaig haver de treure una dotzena de forats amb pinces.

Enganxeu el vinil amb la cara adhesiva cap amunt a la superfície de treball amb cinta adhesiva. Utilitzeu el mínim solapament de la cinta adhesiva del vinil. Això farà que sigui més fàcil eliminar-lo més endavant. El costat amb la columna de tres forats hauria d’estar ara a l’esquerra.

Mesureu i talleu una longitud de la cinta de coure per recórrer tota la fila superior de forats. Aquesta serà la connexió a terra elèctrica de les plaques de circuit. Si la cinta té un suport de paper, traieu-la. Col·loqueu la cinta de coure, enganxosa cap avall, sobre el vinil de manera que la vora superior de la cinta quedi alineada amb la vora superior dels forats. Està bé si els forats no estan completament coberts, però intenteu fer-ho el més a prop possible sense tapar completament la part superior dels forats.

Talleu un altre tros de cinta de coure de la mateixa longitud i fixeu-lo a la fila inferior de forats, amb la vora inferior de la cinta alineada amb la vora inferior dels forats. Una vegada més, intenteu no tapar completament els forats. Aquesta és la connexió d'alimentació de les plaques de circuit.

Talleu un tros curt de cinta de coure per connectar el forat restant de la columna esquerra directament al forat adjacent a la dreta d'aquesta. La cinta ha de ser prou llarga per cobrir ambdós forats, sense fer-ho completament. Posa aquest al seu lloc. Aquest és el senyal de dades des de la placa del controlador fins a la primera placa LED.

La resta de peces de cinta de coure es col·loquen en diagonal des del tercer forat des de la part superior sobre una columna fins al segon forat des de la part superior de la columna a la dreta. Aquests encadenen la sortida de dades des d’una placa LED a l’entrada de dades de la placa següent. Per a cadascun d’ells, talleu un tros curt de cinta de coure prou llarg per cobrir gairebé (però no del tot) tots dos forats i col·loqueu-lo amb cura. Repetiu-ho 22 vegades.

En acabar, hi hauria d’haver un forat sense cinta de coure. És el tercer forat de la part superior a l'extrem dret. Això és intencionat.

Pas 7: Acabar la cinta de coure

Necessitareu una superfície de treball que pugui suportar una mica de tall amb un ganivet utilitzat X-acto per a aquesta part. Enganxeu una secció de paper encerat més gran que el vinil a aquesta superfície (cara de cera cap amunt). Traieu amb cura la cinta adhesiva utilitzada al pas anterior del vinil. Doneu la volta al vinil i col·loqueu-lo sobre el paper encerat, enganxós cap avall. L’adhesiu del vinil s’ha d’adherir prou bé al paper encerat perquè no es mogui durant aquesta part, però encara es podrà extraure més endavant.

Hauríeu de veure cinta de coure per tots els forats (excepte un). Començant per la fila inferior de forats, feu dos talls per coure amb el ganivet utilitari a cada forat. El primer tall és a prop del costat esquerre de dalt a baix. El segon és un del costat dret de dalt a baix (vegeu les imatges). Assegureu-vos de tallar només el coure dels forats de vinil. No talleu el vinil mateix. Doblegueu el coure tallat amb la punta del ganivet utilitzat i plegueu-lo sobre el vinil situat a la vora superior del forat per formar una pestanya.

Quan més endavant es posin les plaques de circuit, aquesta pestanya farà contacte elèctric amb el coure que envolta el forat de muntatge de la placa de circuit.

Repetiu aquest procés amb tots els forats, tallant i plegant en les direccions indicades al diagrama.

Pas 8: connecteu el cuir, el vinil i els cargols

Peleu el vinil del paper encerat i apliqueu-lo al costat brillant del cuir tallat. Aneu amb compte de alinear els forats. Introduïu els cargols Mike de 8 mm per tots els 95 forats de la part posterior de la pell. És possible que hàgiu de suportar el vinil amb els dits o alguna eina mentre inseriu els cargols per assegurar-vos que el cargol travessa el forat i no separi el vinil de la superfície superior del cuir. Hauríeu de veure la petita pestanya de coure al costat de cada cargol de la part superior (costat de vinil).

Pas 9: afegiu els ajustaments instantanis

Els quatre forats de pressió estaran a uns 0,4 de les vores superiors i laterals de cada cantonada de la pell. Pot ser que calgui ajustar-lo per adaptar-se a la persona. Marqueu la ubicació dels dos forats en un extrem. Seleccioneu la mida del punxó adequada per a col·loqueu els clavons i punxeu els dos forats amb el punxó de cuir. Superposeu el coll com serà quan es porta i utilitzeu els forats que acabeu de perforar per marcar la ubicació dels forats de l’altre extrem. Foradeu-los.

Connecteu els ajustaments segons les instruccions. Tingueu molta precaució perquè les claus s'adaptin a les direccions correctes. Aquí teniu un pràctic vídeo que descriu el procés general de configuració de les instantànies. En acabar, podeu provar-vos el coll.

Pas 10: Connexió de les plaques de circuit

Amb la cara de vinil cap amunt, organitzeu el gargantí de manera que la columna de tres cargols quedi a la dreta. Connecteu la placa de control a la columna de tres forats dels cargols. Col·loqueu la placa de circuit als cargols amb els components cap amunt. Estrenyiu a mà tres dels pics als cargols. Col·loqueu una de les taules LED a la següent columna de cargols. El lateral de la placa LED amb el condensador hauria de ser a la part superior. Afegiu quatre punxes a aquests cargols i premeu-los a mà.

Proveu el collaret fixant la bateria. Si tot va bé, hauríeu de veure que els LEDs de la placa LED s’encenen i comencen a circular els colors. Si no passa res, comproveu les connexions i intenteu apretar les punxes del cargol. Aneu amb compte de no tocar metall (com un tornavís) a través de les punxes, ja que podria provocar un curtcircuit i danyar la bateria o les plaques.

(Per a la segona versió de les plaques de circuits, estic canviant les coses perquè les puntes no formin part del circuit per evitar la possibilitat de curtcircuits.)

El contacte amb la pell no redueix les puntes i els cargols. Si l'usuari està especialment humit (per exemple, per ballar), la transpiració tindrà poc efecte sobre la funció del coll. Com a màxim, això pot reduir lleugerament la càrrega de la bateria.

Podeu col·locar cadascuna de les taules LED en aquest punt per provar tot el collaret o continuar amb el següent pas de connectar les taules de manera semipermanent afegint Loctite als cargols.

Quan estigueu a punt per acabar, traieu les plaques de circuit del coll i traieu la bateria de la placa del controlador. Poseu una mica de Loctite en un petit plat o tap d’ampolla i tingueu a mà un escuradents. Afegiu les plaques de circuits una per una, començant per la placa de control. Col·loqueu cada tauler al lloc sobre els cargols. Un cargol a la vegada, submergiu l’escuradents al Loctite i apliqueu-ho als fils de l’extrem de cada cargol per a aquesta placa. No us poseu massa i tingueu cura de no posar la loctita a la placa de circuits ni la cinta de coure a la base del cargol. A continuació, col·loqueu la rosca de punxa al seu lloc i estrenyeu-la a mà. Sostenint l’espiga amb una mà, utilitzeu un tornavís al cargol per ajustar completament l’espiga al seu lloc.

Després de connectar completament cada placa, proveu la connexió endollant la bateria i observant els LED. Estrenyiu-los i ajusteu-los segons calgui per assegurar-vos que les connexions siguin sòlides. Desconnecteu la bateria. Repetiu per a cadascuna de les plaques de circuit, assegurant-vos de l'orientació de cadascuna al llarg del camí (el condensador es troba a la part superior).

Un cop tot estigui al seu lloc, deixeu reposar el coll durant el temps suficient perquè el Loctite es cure (vegeu el paquet).

Aquest és un bon moment per assegurar-vos que la bateria està completament carregada connectant-la al carregador de bateria.

Ja esteu a punt per posar-vos el coll i colpejar la ciutat. Utilitzeu el cable d’extensió de la bateria JST-PH entre el coll i la bateria per permetre que la bateria es pugui col·locar a la butxaca o en un altre lloc de la vostra persona.

I ara, passem al pas final.

Pas 11: la botiga de queviures

Porta el collaret a la botiga de queviures per anar a comprar. Sí, aquest és un pas obligatori. Si en construïu una, espero que hi hagi una foto de queviures als comentaris.