חצאית מדוזות סיבים אופטיים: 16 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

מכיוון שההשפעה של סיבים אופטיים כל כך מרתקת, חשבתי להכין בגד עם סיבים אופטיים ונורות RGB. לקח לי זמן עד שהגעתי לעיצוב והבנתי איך לחבר את הסיבים לרצועת ה- LED. בסופו של דבר הכנתי את חצאית הג'לי פיש הזה: קווצות סיבים אופטיים מודבקים לצינורות ויניל אשר מודבקים על רצועת LED וחגורה. מאחור תיק קטן לסוללה ולמיקרו -בקר המספק לד LED חשמל ונתונים. מכיוון שהנורות על הרצועה ניתנות להתייחסות החגורה יכולה להאיר בצבעים ודוגמאות מתוכנתות מראש.

פרויקט זה הוא דרך מצוינת להתחיל עם נוריות RGB וללמוד על תכנות עם Arduino IDE. ואל תדאג אתה לא צריך הלחמה מצוינת או כישורי תכנות כדי להכין את החצאית הזו.

שלב 1: חומרים מתכלים

חומרים

· 200 x 2 מ 'סיבים אופטיים באורך - קוטר 0.05 ס"מ [eBay]

· נוריות 5GB RGB (60/מ ') ניתנות להתייחסות עם מארז סיליקון [Adafruit, eBay]

· מיקרו -בקר Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· סוללת פולימר ליתיום (יון) או בנק כוח USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· צינור ויניל שקוף - קוטר 0.6 ס"מ [חנות חומרה]

· דבק אפוקסי או E6000 דק למשך 5 דקות לפלסטיק [חנות חומרה]

· קלטת ברווז חזקה (רצוי דו-נימה) [חנות חומרה]

· כיווץ חום - קוטר 1 ס"מ [חנות חומרה]

· 1.5 מ 'של 22 כבל/חוט נחושת תקוע של AWG [חנות חומרה]

· חגורה דקה

· 10 ס"מ סקוטש בעל גב דביק חזק [חנות בדים]

· בד לשקית סוללות

כלים

· אקדח דבק חם

· מלחם

· הלחמה

· סכין

· מספריים

· קל יותר

· אקדח חום

· חוט ומחט

· סרט מדידה

שלב 2: רצועת LED RGB

נוריות RGB יכולות להאיר בצבעים ודוגמאות שונות מכיוון שניתן לטפל בהן. לכל LED RGB יש LED אדום, ירוק וכחול כמו גם שבב נהג זעיר. בגלל השבב, ה- RGB LED חכם יותר מנורת LED רגילה. כל שבב LED יודע את המיקום שלו על הרצועה והוא יכול גם לשלוט על בהירות האדום, הירוק והכחול בנפרד. לכן ניתן לתכנת כמעט כל דפוס וצבע שניתן להעלות על הדעת.

בין כל נורית בודדת ניתן למצוא שלוש קווים: +5V, DO/DI ו- GND. קו 5V (שמייצג "5 וולט") מספק לד LED כוח; DI/DO (המייצג "קלט נתונים" ו"פלט נתונים ") מספר לנורית כיצד ומתי להדליק; GND מייצג קרקע. על גבי שלוש השורות האלה סמל של מספריים קטנות - זוהי הנקודה היחידה שבה אתה צריך לחתוך את רצועת הלד.

אתה צריך גם למצוא חיצים על הרצועה. החצים מראים את הכיוון בו הנתונים נוסעים. חשוב לציין את ההתחלה והסיום של הרצועה: הקצה החתוך כשהחץ מפנה ממך הוא ההתחלה. צד זה צריך להיות מחובר למקור חשמל ולמיקרו -בקר. לפני שאתה משתמש ברצועת LED בפרויקט, הקפד לבדוק שכל הנורות פועלות. בשלב 14 נעבור כיצד להעלות תוכנית ולבדוק את רצועת הלד שלך.

רצועות LED מגיעות בצפיפויות שונות של נוריות LED (30 LEDs/m, 60 LEDs/m או 90 LEDs/m). לפרויקט זה, אני ממליץ להשתמש ב- 60 נוריות לד/מ 'או אפילו יותר נוריות/מטר לחצאית במראה מלא יותר.

שלב 3: מיקרו -בקר

יש הרבה מיקרו -בקרים שונים לבחירה. בתמונה ניתן לראות 4 בקרי מיקרו שונים בהם אני משתמש בדרך כלל לבישים: ה- Wattuino Nanite85 מאת Watterott הוא הלוח הקטן ביותר עם מיקרו מעבד Atmel ATtiny85. זה נהדר עבור רוב הפרויקטים לבישים. למרות שאין לו חורים גדולים לתפירה, קל להדביק אותו על הבגדים שלך מכיוון שהוא כל כך קטן. על הלוח נמצא USB-Bootloader לחיבורו למחשב שלכם וחיבור מקור מתח כמו בנק חשמל. ללוח 6 פינים: 4 סיכות נתונים, 1 GND ו- 1 כוח.

הלוח השחור הקטן הוא Gemma מבית Adafruit שיש לו גם מעבד Atmel ATtiny85. החורים מעט גדולים יותר ותוכלו להשתמש בחוט מוליך לתפירתו. ל- Gemma יש יציאת USB וחיבור JST לסוללות ליתיום פולימר. הלוח נהדר לפרויקטים קטנים מכיוון שיש לו 6 סיכות: 3 סיכות נתונים, 1 GND ו- 2 הספק (3 V ו- Vout).

הבקר השחור הגדול יותר הוא ה- Florafrom Adafruit. לפלורה יש מיקרו -מעבד חזק יותר (Atmel Mega 32u4) וניתן להשתמש בו לפרויקטים מורכבים (חיבור מספר חיישנים, מיקרופונים וכו '). ללוח יש יציאת USB ומחבר JST לסוללות ליתיום פולימר. מלבד 14 פינים (8 נתונים, 3 GND ו -3 חשמל) יש גם מתג הפעלה/כיבוי על הלוח.

המיקרו -בקר הסגול הוא ה- LilypadArduino Simple מבית Sparkfun עם מעבד Atmel Mega328. ללוח יש מחבר JST, מתג הפעלה/כיבוי וכן מתג כפתור לתכנות. מכיוון שיציאת ה- USB אינה נמצאת על הלוח (פריצת FTDI) זה מסובך יותר להשתמש בבנק כוח לאספקת החשמל. יש לו 11 סיכות: 9 סיכות נתונים, 1 GND ו- 1 כוח. המקלדת ניתנת לכביסה והיא טובה לפרויקטים כתוצאה מחורים גדולים.

לפרויקט זה השתמשתי ב- Flora. יכולתי להשתמש במיקרו -בקר קטן יותר אבל זה היה היחיד שהיה לי בהישג יד באותו זמן.

שלב 4: ספק כוח

סוללות ליתיום פולימר עוצמתיות וקלות להטענה. בהתאם ליכולת הקיבולת (mA) הסוללות מגיעות בגדלים שונים. סוללות ליתיום פולימר מגיעות בדרך כלל עם מחבר JST בעל 2 פינים, שניתן לחבר אותו למיקרו-בקר. סוללת 3.7 וולט בעלת כ -4.2 וולט כשהיא טעונה במלואה ומתה ב -3.0 וולט.

רצועת ה- LED אמורה לפעול על אספקת חשמל של 5 וולט אך היא פועלת גם עם סוללה של 3.7 וולט. לעולם אל תעבור גבוה מ -5 V.

איזו יכולת מתאימה לפרויקט שלך? LED אחד שואב כ -60 mA (מיליאמפר) של זרם. תאר לעצמך שיש לך 20 נוריות על הרצועה שלך, סביר להניח שהם ימשכו 1, 200 mA בסך הכל. סוללת 1200mAh (מיליאמפר) יכולה לספק 1200mA למשך שעה, כך שאם הסוללה שלך היא בקיבולת של 2, 500 mAh היא תחזיק מעמד במשך שעתיים או יותר:

2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2.08 שעות

מכיוון שהנוריות לא יפעלו בהירות מלאה כל הזמן, סביר להניח שהסוללה תחזיק יותר זמן. אתה יכול למצוא מדריך מצוין לגבי אומדן זמן הפעולה של הסוללה שלך ב- Adafruit. כאשר הם אינם בשימוש נכון, סוללות ליתיום פולימר יכולות להיות מסוכנות באמת. אם אתה לא מכיר יותר את האלקטרוניקה הייתי ממליץ להשתמש בבנק כוח USB. הוא מגיע עם כבל USB להפעלה/טעינה של מוצרי אלקטרוניקה קטנים כמו הסמארטפון שלך או במקרה זה מיקרו -בקר. זה בטוח יותר ללבוש בנק כוח USB על הגוף שלך מכיוון שסוללת הליתיום פולימר מוגנת בתוך מארז אלומיניום ופחות סיכוי להינזק מה שעלול לגרום לדליפה או להתפוצץ. אתה לא רוצה שזה יקרה. במדריך זה השתמשתי ישירות בסוללת ליתיום פולימר (לא במארז אלומיניום). מאז עברתי להשתמש בבנקים כוח.

שלב 5: חיתוך רצועת החגורה והחגורה

כדי להתחיל, עליך להבין את אורך החגורה וכמה נוריות וחוטי סיבים אופטיים תצטרך. מדוד את גודל המותניים שלך (עזרה לביצוע מדידות) וגזור רצועת LED כל עוד המדידה שלך. חותכים את הרצועה בקו החיתוך הקרוב ביותר המסומן במספריים קטנים (ראו תמונה). במקרה הטוב רצועת ה- LED מעט קצרה יותר מאורך מדידת הירך שלך. עכשיו ספר את הנורות על הרצועה - זהו מספר גדילי הסיבים האופטיים האישיים שאתה הולך להכין. כמו כן זהו מספר הנורות שאתה צריך להצהיר בקוד NeoPixel לפני העלאת התוכנית למיקרו -בקר שלך.

לרצועה שלי יש 60 נוריות למטר. לאחר חיתוך חתיכה באורך 70 ס מ נותרו 42 נוריות LED ברצועה.

בהמשך אדביק את רצועת ה- LED על חגורה דקה לתמיכה נוספת. החגורה צריכה להיות רחבה כמו פס הלד ואורכה כ- 10 ס מ. מכיוון שתשתמש בסקוטש לסגירת החגורה, הקפד לנתק את אבזם החגורה.

שלב 6: חוטי הלחמה אל רצועת ה- LED

בשלב הבא תצטרך להלחם את שלושת החוטים על רצועת ה- LED ולאטום אותה בעזרת דבק חם וכיווץ חום. תחילה דחפו חתיכה קטנה של כיווץ חום (באורך של כ -1.5 ס"מ) על מארז הסיליקון. לאחר מכן חתכו שלושה חוטים והלחמו חוט לכל אחד מהסיכות המוליכות +5V, DIN ו- GND בתחילת הרצועה (כיצד להלחים רצועות LED). אם אתה משתמש באותו חוט צבעוני עבור כל שלושת השורות, שים מעט סרט סביב כל חוט וסמן אותם כדי שלא תערבב אותם. וודא שהחוטים ארוכים מספיק - כ -30 ס"מ - כדי להלחים אותם למיקרו -בקר שלך בהמשך. הפוך אותם ארוכים ממה שאתה חושב שאתה צריך אם אתה לא בטוח.

כעת דחף כמות קטנה של דבק חם לתוך מארז הסיליקון, אך לא עד כדי כיסוי הלד הראשון בדבק. בעוד הדבק עדיין רך, משוך את מכווץ החום למחצית מעל מארז הסיליקון וחצי דרך החוטים. לחץ כמה דבק מתוך הרצועה לתוך צינור כיווץ החום והשתמש באקדח חום, מצית או במלחם כדי לחמם את מכווץ החום עד שהוא צמוד סביב הרצועה והחוטים. כעת אוטמים את הקצה השני של רצועת הלד בעזרת מעט דבק חם.

שלב 7: הכינו חבילות סיבים אופטיים

רכשתי גדיל באורך 2 מ 'של 200 סיבים אופטיים בקוטר של 0.05 ס מ. ישנם סיבים אופטיים דקים יותר בשוק אך ככל שהסיבים עבים יותר, כך הקצוות הולכים לזרוח בהירים יותר והסיכוי להישבר נמוך יותר.

מכיוון שרציתי שאורך החצאית יהיה כ- 50 ס"מ, חתכתי את חוט הסיב האופטי שלוש פעמים וקיבלתי 800 סיבים ב -50 ס"מ.

כעת צריך להדביק צרור קטן של סיבים אופטיים על כל LED. השתמשתי בצינור ויניל שקוף בקוטר 0.6 ס"מ, שאותו חתכתי ל -42 חלקים (מספר הלדים שלי) באורך כל 3 ס"מ. שמתי בערך 17 סיבים בכל פיסת ויניל ודחפתי אותם דרך הצינור וקצת עבר את הקצה, בערך 3 עד 4 סנטימטר. בהתאם לעובי הסיבים או צינור הוויניל שלך, ייתכן שיש כמות שונה של סיבים בכל צינור. השתמש בכמה שיותר מתאים.

בסופו של דבר שדחפת דרכו למרוח בין הסיבים קצת דבק שקוף (השתמשתי ב- E6000). וודא שהדבק נכנס בין הסיבים ומשוך את החלק העליון של הגדיל בחזרה לתוך הצינור. אני בוחר במקור אפוקסי של 5 דקות אך זו לא הייתה הבחירה הטובה ביותר. הדבק נהיה ממש קשה והסיבים נשברו לפעמים. דבק E6000 שקוף פועל לא פחות וגמיש יותר.

שלב 8: הפוך את ה- Fiber Optics לזוהר יותר

כשהדבק יבש, חותכים בסכין חדה כ- 0.5 ס מ מקצה הצינור. וודא שכל הסיבים נשטפים כעת בקצה החתוך ולא נסוגים מבפנים. ככל שהחתך נקי יותר האור יועבר לסיבים טוב יותר.

כדי לגרום לקצוות לזרוח אפילו בהיר יותר אפשר גם להמיס את הקצה החתוך. החזק את קצה צינור הוויניל קרוב ללהבה נקייה (תנור גז או מצית אך לא נר) עד שהסיבים נמסים מעט. אך היזהר ואל תחזיק אותו קרוב מדי ללהבה - אינך רוצה לשרוף את הצינור. עכשיו עצות הסיבים צריכות לזרוח בהירות כפליים.

שלב 9: הפרד את הסיבים

עכשיו הגדילים האישיים כמעט סיימו. לחצאית למראה מלא יותר, עלינו להפריד את הסיבים. בקצה הצינור שבו יוצאים הסיבים, מורחים אותם באופן שווה ומניחים בזהירות מעט דבק חם מעל. אל תשתמש יותר מדי דבק או שים את אקדח הדבק קרוב מדי כי הסיבים יימסו ויתכופפו. החזק אותו במקום עד שהדבק יבש.

שלב 10: בנה מחזיק צינור ויניל

לרצועת ה- LED יש נרתיק סיליקון נשלף ועמיד למים. ניסיתי הרבה דבקים שונים אך שום דבר לא נדבק לסיליקון לצמיתות. עם זאת, רציתי לשמור את מארז הסיליקון להגנה.

כדי לחבר את צרור הסיבים על גבי כל לד, יש לבנות מחזיק קטן עשוי דבק חם. הניחו חוט סיב אופטי על גבי LED והניחו מעט דבק חם מסביב ובצד ימין ושמאל של הצינור - המתן עד לייבוש. חזור על כל חוטי הסיבים האחרים, בנפרד. לאחר מכן ממיסים בזהירות את הדבק בצד ומדביקים 4 עד 5 צינורות יחד - שימו לב היטב למרחק בין צינורות הוויניל. בסופו של דבר, כל צרור סיבים אופטיים צריך להיות ממש על גבי LED.

שלב 11: הקלטת צינורות על רצועה וחגורה

בשלב הבא חותכים את סרט הברווז ברצועות דקות באורך 5 סנטימטרים ומדביקים את מחזיקי הצינורות סביב רצועת LED וחגורה. התחל עם קצה הרצועה הכוללת את 3 החוטים והשאיר 10 ס מ של חגורה ללא כיסוי. הקפד למקם כל גדיל בדיוק על גבי LED. לאחר חיבור קטע של מחזיקי צינורות, צרף את הקטע הבא באותו תהליך כמו השלב האחרון בו הכנו את המחזיקים בעצמם. לאחר מכן צרף את הקטע הבא. אל תדביק עדיין את שלושת הצינורות האחרונים של המחזיק האחרון על הרצועה והחגורה.

בסוף עם 3 החוטים, חתכו חור קטן לחגורה ומשכו את שלושת החוטים דרך החור. כופפו את החוטים לכיוון מרכז הרצועה ואבטחו אותם כמה בעזרת כמה לולאות סרט. בסופו של דבר נוביל את החוטים הלאה למקום שבו יהיה כיס הסוללה.

שלב 12: צור כיס סוללה

עבור הסוללה והמיקרו -בקר תפרתי כיס קטן. אם אינך יכול לתפור, פשוט גזור שתי פיסות בד מרובעות והדבק אותן יחד. כדי להצמיד אותה לחגורה, חתכתי ריבוע עם ידית מבד רשת פלסטיק (ראו תמונה) - בד רגיל אמור לעבוד לא פחות טוב. הריבוע צריך להיות בערך באותו גודל כמו כיס הסוללה.

כעת בחר מקום שבו ברצונך לשאת את כיס הסוללה. שלי בחלק האחורי קצת מימין. כעת הסר את לולאת הקלטת האחת בין שני צינורות הוויניל שבהם תרצה למקם את הכיס ולדחוף את הידית בין רצועת ה- LED לחגורה. משוך את הידית כלפי מטה ותפר או הדבק אותה על הריבוע. הדבק קצת סקוטש לכיס הסוללה ולמחזיק. כמו כן, אל תשכח להדביק שוב את רצועת הלד בחגורה.

בחרתי בסקוטש כי רציתי להיות מסוגל להחליף את תיק הסוללה בהתאם לאאוטפיט שאני לובש. ישנן דרכים רבות אחרות לייצר שקית סוללה קבועה שהיא אפילו בטוחה ומאובטחת יותר.

שלב 13: בנה את אטב החגורה

חותכים חתיכת סקוטש באורך 10 ס"מ ומדביקים את החתיכה המחוספסת על גבי החגורה שבה השארנו 10 ס"מ ללא כיסוי. שים את החלק המטושטש בצד להמשך.

מכיוון שהחגורה קצת כבדה פחדתי שהסקרו תיפתח בזמן שלבשתי אותה. לתמיכה נוספת, חתכתי שלוש רצועות סקוטש קטנות. בקצה החגורה שבה השארת 3 צינורות ללא הקלטה, הדבק את רצועות הוולקרו הקטנות בין החגורה לרצועת ה- LED, מיושרות מתחת לצינורות. החלק המטושטש צריך להיצמד לרצועת ה- LED, ואילו הצד המחוספס צריך להיצמד לחגורה. החלק המטושטש צריך לבלוט בצד אחד, והחתיכה המחוספסת צריכה להיצמד מהצד השני. לכן, כל חתיכה תוכל להיות באמצע הדרך בין החגורה לרצועת LED, לפני שנוגעים ביצירה השנייה. ניתן לכסות את הצדדים הדביקים הבולטים מעבר לתקן החגורה ולחגורה בבד כך שהם כבר לא דביקים.

בעזרת כמה רצועות הקלטת מהדקים את מחזיקי צינור הוויניל האחרונים על החגורה.

עכשיו קבל את החלק המטושטש בגודל 10 ס מ שהשארת בצד. הדביקו אותו מתחת לחגורה באותו צד שבו שמתם את רצועות הוולקרו הקטנות.

עכשיו אתה יכול לנסות את החצאית ולסגור את החגורה.

שלב 14: העלה את תוכנית LED

כעת עליך להעלות את תוכנית ה- LED למיקרו -בקר שלך.

מכיוון שיש כל כך הרבה הדרכות כתובות ומפורטות, אשתף אתכם בקישורים: אם תזדקק לעזרה נוספת בתחילת העבודה עם Arduino, למידה על סביבת Arduino, חיבור המיקרו -בקר למחשב והעלאת תוכניות ל- Arduino תוכל למצוא מידע מועיל באתר Arduino או במדריך Flora Adafruit.

תוכנית LED מצוינת להתחיל בה היא Strandtest מ Adafruit. פשוט עקוב אחר ההדרכה, הורד את קובץ ה- zip של NeoPixel והוסף אותו לספריית ה- Arduino שלך. אם אתה רוצה ללמוד עוד על נוריות RGB ולכתוב קוד משלך, עיין בספריית FastLED. זוהי ספריית ארדואינו נוספת לתכנות רצועות LED ופיקסלים הניתנים להתייחסות. בדוק את קהילת ה- LED המהיר כדי לראות כמה דוגמאות נהדרות.

שלב 15: חבר את הרצועה למיקרו -בקר

הלחם את חוט +5 V מהחגורה אל סיכת ה- VBAT שבמיקרו -בקר, GND ל- GND וחוט הנתונים לפין שהגדרת בקוד ה- LED שהעלית למיקרו -בקר. בחרתי בסיכה 6. כדי להיות בטוח שהחוטים לא יקרעו, הדבקתי את הפלורה על פיסת פלסטיק והגנתי על הסיכות בעזרת דבק חם. אתה יכול גם לראות מתג כפתור קטן בפינה השמאלית - הוספתי אותו לשינוי בין דפוסי LED שונים. כעת חבר את מקור החשמל שלך למיקרו -בקר וחגורת ה- LED אמורה להידלק.

שלב 16: … כמעט בוצע

כמעט סיימתי! כעת תוכלו לקצץ את הסיבים באורכים שונים. במקרה שאתה רוצה אפקטים שונים, אתה יכול להשתמש בנייר זכוכית לאורך הסיבים או לכופף מעט את הסיבים. שיפרתי את הקצוות עוד קצת לזוהר מפוזר יותר לכיוון הקצוות.

תודה שקראת את ההנחיה שלי ותהני לבנות וללבוש את החצאית שלך. אם יש לך שאלות או משהו לא ברור, אל תהסס לשאול.