Faldilla de medusa de fibra òptica: 16 passos (amb imatges)

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

Com que l’efecte de la fibra òptica és tan fascinant que estava pensant a confeccionar un equipament amb fibra òptica i LED RGB. Vaig passar un temps fins que vaig arribar a un disseny i vaig descobrir com fixar les fibres a la tira LED. Al final vaig fabricar aquesta faldilla de peix gelatina: els fils de fibra òptica s’enganxen a tubs de vinil que s’enganxen a una cinta i una tira LED. A la part posterior hi ha una petita bossa per a la bateria i el microcontrolador que subministra el LED amb energia i dades. Com que els LED de la tira són adreçables, el cinturó pot il·luminar-se amb diferents colors i patrons preprogramats.

Aquest projecte és una bona manera d’iniciar-se amb els LED RGB i d’aprendre sobre la programació amb l’IDE Arduino. I no us preocupeu, no necessiteu soldadures ni habilitats de programació excel·lents per fer aquesta faldilla.

Pas 1: subministraments

Materials

· Fibra òptica de 200 x 2 m de llargada - 0,05 cm de diàmetre [eBay]

· LEDs RGB 5V (60 / m) dirigibles amb funda de silicona [Adafruit, eBay]

· Microcontrolador Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Bateria de polímer de liti (ió) o banc d'alimentació USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Tub de vinil transparent - 0,6 cm de diàmetre [ferreteria]

· Adhesiu epoxi o E6000 de 5 minuts per a plàstic [ferreteria]

· Esborrar cinta d'ànec forta (preferiblement bifilament) [ferreteria]

· Termoregistrament de 1 cm de diàmetre [ferreteria]

· 1,5 m de cable / fil de coure 22 AWG encallat [ferreteria]

· Cinturó prim

· Velcro amb respatller adhesiu de 10 cm [botiga de teixits]

· Teixit per a la bossa de la bateria

Eines

· Pistola de cola calenta

· Soldador

· Soldar

· Ganivet

· Tisores

· Encenedor

· Pistola de calor

· Agulla i fil

· Cinta mètrica

Pas 2: tira LED RGB

Els LED RGB poden il·luminar-se en diversos colors i patrons perquè són adreçables. Cada LED RGB té un LED vermell, verd i blau, a més d’un petit xip de controlador. A causa del xip, el LED RGB és més intel·ligent que un LED normal. Cada xip de LED coneix la seva pròpia posició sobre la tira i també pot controlar la brillantor del vermell, el verd i el blau de forma individual. Per tant, es poden programar gairebé tots els patrons i colors imaginables.

Entre cada LED individual podeu trobar tres línies: + 5V, DO / DI i GND. La línia de 5 V (que significa "5 volts") proporciona alimentació al LED; DI / DO (que significa "Data Input" i "Data Output") indica al LED com i quan s'encén; GND significa terra. A sobre d’aquestes tres línies hi ha el símbol d’una tisora: aquest és l’únic punt on s’hauria de tallar la tira LED.

També heu de trobar fletxes a la tira. Les fletxes mostren la direcció de les dades. És important indicar el començament i el final de la tira: la vora tallada amb la fletxa apuntant cap a fora és el principi. Cal connectar aquest costat a una font d’alimentació i un microcontrolador. Abans d’utilitzar una tira LED en un projecte, assegureu-vos de provar que tots els LED funcionen. Al pas 14 revisarem com penjar un programa i provar la tira LED.

Les tires LED tenen diferents densitats de LED (30 LED / m, 60 LED / m o 90 LED / m). Per a aquest projecte, us recomanaria que feu servir 60 LED / m o fins i tot més LED / metre per obtenir una faldilla d’aspecte més complet.

Pas 3: Microcontrolador

Hi ha molts microcontroladors diferents per triar. A la imatge es poden veure 4 microcontroladors diferents que acostumo a utilitzar per a la indústria portàtil: el vermell Wattuino Nanite85 de Watterott és la placa més petita amb un microprocessador Atmel ATtiny85. És ideal per a la majoria de projectes usables. Tot i que no té forats grans per cosir, és fàcil de fixar a la roba perquè és molt petita. Al tauler hi ha un carregador d’arrencada USB per connectar-lo a l’ordinador i connectar una font d’energia com un banc d’alimentació. La placa té 6 pins: 4 pins de dades, 1 GND i 1 d’alimentació.

La petita pissarra negra és Gemma d’Adafruit, que també té un microprocessador Atmel ATtiny85. Els forats són una mica més grans i es pot utilitzar fil conductor per cosir-lo. Gemma té un port USB i una connexió JST per a bateries de polímer de liti. La placa és ideal per a projectes petits, ja que té 6 pins: 3 pins de dades, 1 GND i 2 de potència (3 V i Vout).

El microcontrolador negre més gran és el Flora d’Adafruit. La Flora té un microprocessador més potent (Atmel Mega 32u4) i es pot utilitzar per a projectes complexos (connectar múltiples sensors, micròfons, etc.). La placa té un port USB i un connector JST per a bateries de polímer de liti. A més de 14 pins (8 dades, 3 GND i 3 d’alimentació), també hi ha un interruptor d’encès / apagat a la placa.

El microcontrolador morat és el LilypadArduino Simple de Sparkfun amb un microprocessador Atmel Mega328. La placa té un connector JST, un interruptor d’encès / apagat i un interruptor de botó programable. Com que el port USB no és a la placa (trencament FTDI), és més complicat utilitzar un banc d'alimentació per a la font d'alimentació. Té 11 pins: 9 pins de dades, 1 GND i 1 d’alimentació. El Lilypad és rentable i és bo per a la costura de projectes a causa dels grans forats.

Per a aquest projecte he utilitzat la Flora. Podria haver utilitzat un microcontrolador més petit, però era l’únic que tenia a mà en aquell moment.

Pas 4: font d'alimentació

Les bateries de polímer de liti són potents i fàcils de recarregar. Depenent de la capacitat (mA), les bateries tenen diferents mides. Les bateries de polímer de liti solen venir amb un connector JST de 2 pins, que es pot connectar al microcontrolador. Una bateria de 3,7 V té aproximadament 4,2 V quan està completament carregada i es mor a 3,0 V.

La tira LED hauria de funcionar amb una font d'alimentació de 5 V, però també funciona amb una bateria de 3,7 V. Tot i això, mai no superi els 5 V.

Quina capacitat és adequada per al vostre projecte? Un LED consumeix uns 60 mA (miliamperis) de corrent. Imagineu-vos que teniu 20 LEDs a la tira, probablement atrauran 1, 200 mA en total. Una bateria de 1200 mAh (milliamp hores) pot subministrar 1200 mA durant una hora, de manera que si la bateria té una capacitat de 2, 500 mAh, durarà dues hores o més:

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

Com que els LED no funcionaran amb lluminositat total tot el temps, és probable que la bateria duri més. Podeu trobar una bona guia per calcular el temps de funcionament de la bateria a Adafruit. Si no s’utilitza correctament, les bateries de polímer de liti poden ser realment perilloses. Si no coneixeu massa l’electrònica, us recomanaria que feu servir un banc d’alimentació USB. Inclou un cable USB per alimentar / carregar components electrònics petits com el telèfon intel·ligent o, en aquest cas, el microcontrolador. És més segur portar un banc d’alimentació USB al cos, ja que la bateria de polímer de liti està protegida en una caixa d’alumini i és menys probable que es faci malbé, cosa que podria provocar una fuita o explotar. No voleu que això passi. En aquest tutorial he utilitzat directament una bateria de polímer de liti (no en una funda d'alumini). Des de llavors he canviat a utilitzar bancs d’energia.

Pas 5: tall de la tira i el cinturó LED

Per començar, heu d’esbrinar la longitud del cinturó i quants LEDs i fils de fibra òptica necessitareu. Mesureu la mida de la cintura (ajuda per prendre mesures) i talleu una tira LED sempre que la mida. Talleu la tira a la línia de tall més propera marcada amb unes tisores (vegeu la imatge). En el millor dels casos, la tira LED és lleugerament més curta que la longitud de la mesura del maluc. Ara compti els LED de la tira: aquest és el nombre de fils de fibra òptica individuals que prepararà. A més, aquest és el nombre de LEDs que heu de declarar al codi NeoPixel abans de penjar el programa al vostre microcontrolador.

La meva tira té 60 LED per metre. Després de tallar una peça de 70 cm de llarg, queden 42 LEDs a la tira.

Més endavant, gravaré la tira LED en un cinturó fi per obtenir més suport. El cinturó ha de ser tan ample com la tira LED i uns 10 cm més llarg. Com que feu servir velcro per tancar el cinturó, assegureu-vos de tallar la sivella del cinturó.

Pas 6: soldeu els cables a la tira LED

Al següent pas, haureu de soldar els tres cables a la tira LED i segellar-la amb cola calenta i termorretracció. Primer empenyeu un petit tros de termorretracció (aproximadament 1,5 cm de llarg) a la caixa de silicona. A continuació, talleu tres cables i soldeu un cable a cadascun dels pins conductors + 5V, DIN i GND al començament de la tira (tutorial sobre com soldar les tires de LED). Si feu servir el filferro del mateix color per a les tres línies, poseu una mica de cinta al voltant de cada filferro i marqueu-los perquè no els barregeu. Assegureu-vos que els cables siguin prou llargs (uns 30 cm) per soldar-los al microcontrolador més endavant. Feu-los més llargs del que creieu que hauríeu de fer si no esteu segur.

Ara introduïu una petita quantitat de cola calenta a la funda de silicona, però no tan lluny com per cobrir el primer LED amb cola. Tot i que la cola encara és tova, estireu la calor contra la meitat sobre la caixa de silicona i la meitat sobre els cables. Premeu una mica de cola de la tira al tub de contracció de calor i utilitzeu una pistola de calor, encenedor o el soldador per escalfar la contracció de calor fins que quedi ajustada al voltant de la tira i els cables. Ara segelli l'altre extrem de la tira LED amb una mica de cola calenta.

Pas 7: prepareu paquets de fibra òptica

Vaig comprar un fil de 2 m de llarg de 200 fibres de fibra òptica amb un diàmetre de 0,05 cm. Hi ha fibres de fibra òptica més primes al mercat, però com més gruixuda sigui la fibra, més brillants seran els extrems i menys probabilitats de trencar-se.

Com que volia que la faldilla fes uns 50 cm de llargada, vaig tallar la cadena de fibra òptica tres vegades i vaig aconseguir 800 fibres a 50 cm.

Ara cal enganxar un petit paquet de fibra òptica a cada LED. He utilitzat un tub de vinil transparent amb un diàmetre de 0,6 cm, que he tallat en 42 trossos (nombre dels meus LED) de 3 cm de llargada cadascun. Vaig posar unes 17 fibres a cada peça de vinil i les vaig passar pel tub i una mica més enllà del final, d’uns 3 a 4 cm. Depenent del gruix de les fibres o del tub de vinil, és possible que tingueu una quantitat diferent de fibres a cada tub. Utilitzeu-ne tants com pugui cabre.

Al final que heu empès, escampeu una mica de cola clara (he utilitzat E6000) entre les fibres. Assegureu-vos que la cola entre les fibres i estireu la part superior del fil cap al tub. Tria originalment un epoxi de 5 minuts, però no va ser la millor opció. La cola es va fer molt dura i les fibres de vegades es van trencar. Un adhesiu clar E6000 funciona igual de bé i és més flexible.

Pas 8: Feu que la fibra òptica brilli més

Quan la cola estigui seca, talleu uns 0,5 cm de la punta del tub amb un ganivet afilat. Assegureu-vos que totes les fibres estiguin a l’alçada de l’extrem tallat i que no s’allunyi cap a l’interior. Com més net sigui el tall, millor transmetrà la llum a les fibres.

Per fer que els extrems brillin encara més, també podeu fondre l'extrem tallat. Mantingueu l'extrem del tub de vinil a prop d'una flama neta (forn de gas o encenedor però no una espelma) fins que les fibres es fonguin lleugerament. Tingueu precaució però no l’apropeu massa a la flama, ja que no voleu cremar el tub. Ara les puntes de fibra han de brillar dues vegades més.

Pas 9: Separeu les fibres

Ara les cadenes individuals estan gairebé acabades. Per obtenir una faldilla d’aspecte més complet, hem de separar les fibres. Al final del tub per on surten les fibres, separeu-les uniformement i poseu-hi una mica de cola calenta a sobre. No utilitzeu massa cola ni poseu la pistola de cola massa a prop perquè les fibres es fondran i es doblegaran. Mantingueu-lo al seu lloc fins que la cola estigui seca.

Pas 10: Creeu un suport de tub de vinil

La tira LED té una funda de silicona impermeable extraïble. Vaig provar moltes coles diferents, però res no s’enganxava permanentment a la silicona. No obstant això, volia mantenir la funda de silicona per protegir-la.

Per fixar el paquet de fibra a la part superior de cada LED, cal construir un petit suport fet amb cola calenta. Col·loqueu una cadena de fibra òptica a sobre d’un LED i poseu una mica de cola calenta al voltant i al costat dret i esquerre del tub; espereu fins que estigui sec. Repetiu-ho per a la resta de fils de fibra, individualment. A continuació, foneu acuradament la cola al costat i enganxeu de 4 a 5 tubs junts, fixeu-vos bé en la distància entre els tubs de vinil. Al final, tots els paquets de fibra òptica haurien d’estar just a sobre d’un LED.

Pas 11: tapeu els tubs a la tira i al cinturó

Al pas següent, talleu la cinta d’ànec en tires fines de 5 cm de llarg i enganxeu els porta-tubs al voltant de la tira i el cinturó LED. Comenceu pel final de la tira que té els 3 cables i deixeu els cinturons sense cobrir 10 cm. Assegureu-vos de col·locar totes les cadenes exactament a sobre d’un LED. Després d’adjuntar una secció de suports de tubs, fixeu la secció següent amb el mateix procés que l’últim pas on vam fer els suports ells mateixos. A continuació, adjunteu la següent secció. Encara no enganxeu els tres darrers tubs de l'últim suport a la tira i al cinturó.

A l'extrem amb els 3 cables, talleu un petit forat al cinturó i estireu els tres cables pel forat. Doblegueu els cables cap al centre de la tira i assegureu-los uns quants amb uns llaços de cinta. Finalment, conduirem els cables cap a on hi haurà la butxaca de la bateria.

Pas 12: feu la butxaca de la bateria

Per a la bateria i el microcontrolador, vaig cosir una petita butxaca. Si no podeu cosir, només heu de tallar dues peces quadrades de tela i enganxar-les. Per fixar-lo al cinturó, he tallat un quadrat amb un mànec d’una tela de malla de plàstic (vegeu la imatge); el teixit normal hauria de funcionar igual de bé. El quadrat hauria de tenir la mateixa mida que la butxaca de la bateria.

Ara trieu un lloc on vulgueu portar la butxaca de la bateria. El meu és al darrere una mica a la dreta. Ara traieu el bucle de cinta que hi ha entre els dos tubs de vinil on voleu col·locar la butxaca i empenyeu la nansa entre la tira LED i el cinturó. Estireu el mànec cap avall i cosiu-lo o enganxeu-lo al quadrat. Enganxeu un velcro a la butxaca i al suport de la bateria. A més, no oblideu tornar a enganxar la tira LED al cinturó.

Vaig triar el velcro perquè volia poder canviar la bossa de la bateria en funció del vestit que porti. Hi ha moltes altres maneres de fer una bossa de bateria permanent que sigui encara més segura i segura.

Pas 13: Creeu el cinturó

Talla una peça de velcro de 10 cm de llarg i enganxa la peça aspra a la part superior del cinturó on hem deixat 10 cm al descobert. Deixeu de banda la peça difusa per més endavant.

Com que el cinturó és una mica pesat, tenia por que el velcro s’obrís mentre el portava. Per obtenir més suport, vaig tallar tres petites tires de velcro. A l'extrem del cinturó on heu deixat 3 tubs sense gravar, enganxeu les petites tires de velcro entre el cinturó i la tira LED, alineades sota els tubs. La peça difusa s’ha d’enganxar a la tira LED, mentre que el costat rugós s’ha d’enganxar al cinturó. La peça difusa hauria de sobresortir per un costat i la peça aspra hauria de sortir per l’altre. Per tant, cada peça només podrà estar a mig camí entre el cinturó i la tira LED, abans de tocar l’altra peça. Els costats enganxosos que sobresurten més enllà de la punta i el cinturó LED es poden cobrir de tela perquè no quedin enganxosos.

Amb unes tires de cinta, fixeu els darrers suports de tubs de vinil al cinturó.

Ara obtingueu la peça difusa de 10 cm que havia reservat. Enganxeu-lo a sota del cinturó del mateix costat on acabeu de posar les petites tires de velcro.

Ara podeu provar la faldilla i tancar el cinturó.

Pas 14: pengeu el programa LED

Ara cal que pengeu el programa LED al vostre microcontrolador.

Com que hi ha tants tutorials ben escrits i detallats, només us compartiré els enllaços: si necessiteu més ajuda per començar a utilitzar un Arduino, conèixer l’entorn Arduino, connectar el microcontrolador a un ordinador i penjar programes a l’Arduino podeu trobar informació útil al lloc web d’Arduino o al tutorial d’Adafruit Flora.

Un fantàstic programa LED per començar és el Strandtest d’Adafruit. Només heu de seguir el tutorial, descarregar el fitxer zip NeoPixel i afegir-lo a la vostra biblioteca Arduino. Si voleu obtenir més informació sobre els LED RGB i escriure el vostre propi codi, consulteu la biblioteca FastLED. És una altra biblioteca Arduino per programar tires i píxels LED adreçables. Mireu la comunitat Fast LED per veure alguns exemples fantàstics.

Pas 15: Connecteu el Strip al microcontrolador

Soldeu el cable de +5 V del cinturó al pin VBAT del microcontrolador, de GND a GND i el cable de dades al pin que heu definit al codi LED que heu penjat al microcontrolador. Vaig escollir el pin 6. Per assegurar-me que els cables no s’arrencessin, vaig gravar la Flora en un tros de plàstic i vaig protegir els pins amb una mica de cola calenta. També podeu veure un petit interruptor de botó a l'extrem esquerre; l'he afegit per canviar entre diferents patrons de LED. Ara connecteu la font d’alimentació al microcontrolador i el cinturó LED s’hauria d’il·luminar.

Pas 16: … Quasi fet

Quasi fet! Ara podeu retallar les fibres a diferents longituds. En cas que vulgueu efectes diferents, podeu utilitzar paper de vidre al llarg de les fibres o doblegar lleugerament les fibres. Vaig escampar els extrems una mica més per obtenir una lluentor més difusa cap als extrems.

Gràcies per llegir el meu instructiu i divertir-se construint i portant la faldilla. En cas que tingueu alguna pregunta o alguna cosa no estigui clara, no dubteu a fer-ho.