Kiudoptiliste meduuside seelik: 16 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Kuna kiudoptika mõju on nii põnev, mõtlesin riiete valmistamisele kiudoptiliste ja RGB -valgusdioodidega. Mul läks natuke aega, kuni mõtlesin välja disaini ja arvasin, kuidas kiud LED -ribale kinnitada. Lõpuks tegin selle Jelly Fish seeliku: kiudoptilised kiud on liimitud vinüültorudesse, mis on teibitud LED -ribale ja vööle. Tagaküljel on väike kott aku ja mikrokontrolleri jaoks, mis toidab LED -i toite ja andmetega. Kuna ribal olevad valgusdioodid on adresseeritavad, võib vöö süttida erinevates programmeeritud värvides ja mustrites.

See projekt on suurepärane võimalus alustada RGB LED -idega ja õppida programmeerimist Arduino IDE -ga. Ja ärge muretsege, te ei vaja selle seeliku valmistamiseks suurepäraseid jootmis- ega programmeerimisoskusi.

Samm: tarvikud

Materjalid

· 200 x 2 m pikkune kiudoptiline - läbimõõt 0,05 cm [eBay]

· Aadressitavad 5 V RGB LED -id (60/m) silikoonkorpusega [Adafruit, eBay]

· Arduino mikrokontroller [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Liitium (ioon) polümeer aku või USB toitepank [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Läbipaistev vinüültoru - läbimõõt 0,6 cm [ehituspood]

· Selge 5 -minutiline epoksü- või E6000 -liim plasti jaoks [riistvara kauplus]

· Puhastage tugev pardilint (eelistatavalt kahe hõõgniidiga) [ehituspood]

· Kuuma kokkutõmbumine - 1 cm läbimõõt [ehituspood]

· 1,5 m 22 AWG keermega vaskkaablit/traati [ehituspood]

· Õhuke vöö

· 10 cm tugev kleepuva seljaga takjapael [kangapood]

· Kangas akukoti jaoks

Tööriistad

· Kuum liimipüstol

· Jootekolb

· Jootma

· Nuga

· Käärid

· Heledam

· Soojuspüstol

· Nõel ja niit

· Mõõdulint

Samm: RGB LED -riba

RGB LED -id võivad süttida erinevates värvides ja mustrites, kuna need on adresseeritavad. Igal RGB LED -il on punane, roheline ja sinine LED ning väike draiverikiip. Kiibi tõttu on RGB LED nutikam kui tavaline LED. Iga LED -kiip teab ribal oma positsiooni ja saab ka eraldi reguleerida punase, rohelise ja sinise heledust. Seetõttu saab programmeerida peaaegu iga ettekujutatava mustri ja värvi.

Iga LED -i vahel on kolm rida: +5V, DO/DI ja GND. 5V liin (mis tähistab "5 volti") annab LEDile toite; DI/DO (mis tähistab "andmete sisestamist" ja "andmete väljundit") ütleb LED -ile, kuidas ja millal süttida; GND tähistab maad. Nende kolme rea peal on väikese kääride sümbol - see on ainus koht, kus peaksite LED -riba lõikama.

Samuti peaksite ribalt leidma nooled. Nooled näitavad andmete liikumise suunda. Oluline on märkida riba algus ja lõpp: lõigatud serv, mille nool osutab endast eemale, on algus. See pool tuleb ühendada toiteallika ja mikrokontrolleriga. Enne LED -riba kasutamist projektis kontrollige kindlasti, kas kõik LED -id töötavad. 14. sammus käsitleme programmi üleslaadimist ja LED -riba testimist.

LED -ribadel on erineva tihedusega LED -id (30 LED/m, 60 LED/m või 90 LED/m). Selle projekti jaoks soovitaksin täisväärtuslikuma seeliku jaoks kasutada 60 LED/m või isegi rohkem LED/meetrit.

Samm: mikrokontroller

Valikus on palju erinevaid mikrokontrollereid. Pildil näete 4 erinevat mikrokontrollerit, mida ma tavaliselt kannatavate jaoks kasutan: Watterotti punane Wattuino Nanite85 on väikseim plaat Atmel ATtiny85 mikroprotsessoriga. See sobib suurepäraselt enamiku kantavate projektide jaoks. Kuigi sellel pole õmblemiseks suuri auke, on seda lihtne riiete külge kinnitada, kuna see on nii väike. Laual on USB-alglaadur, mis ühendab selle arvutiga ja ühendab toiteallika nagu toitepank. Tahvlil on 6 kontakti: 4 andmestikku, 1 GND ja 1 toide.

Väike must plaat on Adafruitist pärit Gemma, millel on ka Atmel ATtiny85 mikroprotsessor. Avad on veidi suuremad ja õmblemiseks saate kasutada juhtivat niiti. Gemmal on USB-port ja JST-ühendus liitiumpolümeeraku jaoks. Tahvel sobib suurepäraselt väikeste projektide jaoks, kuna sellel on 6 kontakti: 3 andmestikku, 1 GND ja 2 toiteallikat (3 V ja Vout).

Suurem must mikrokontroller on Adafruit'i Floraf. Floral on võimsam mikroprotsessor (Atmel Mega 32u4) ja seda saab kasutada keeruliste projektide jaoks (mitme anduri, mikrofoni jne ühendamine). Plaadil on USB-port ja JST-pistik liitiumpolümeeraku jaoks. Lisaks 14 kontaktile (8 andmeid, 3 GND ja 3 toiteallikat) on plaadil ka sisse/välja lüliti.

Lilla mikrokontroller on Sparkfuni LilypadArduino Simple koos Atmel Mega328 mikroprotsessoriga. Plaadil on JST-pistik, sisse/välja lüliti ja programmeeritav nupulüliti. Kuna USB-porti pole plaadil (FTDI katkestus), on toiteallika jaoks toitepanga kasutamine keerulisem. Sellel on 11 kontakti: 9 andmestikku, 1 GND ja 1 võimsus. Lilypad on pestav ja sobib hästi suurte õõnsuste tõttu projektide õmblemiseks.

Selle projekti jaoks kasutasin Florat. Oleksin võinud kasutada väiksemat mikrokontrollerit, kuid see oli ainus, mis mul tol ajal käepärast oli.

Samm: toiteallikas

Liitiumpolümeerpatareid on võimsad ja neid on lihtne laadida. Sõltuvalt mahutavusest (mA) on patareisid erinevates suurustes. Liitiumpolümeerpatareidel on tavaliselt 2-kontaktiline JST-pistik, mille saab ühendada mikrokontrolleriga. 3,7 V aku on täis laetuna umbes 4,2 V ja sureb 3,0 V juures.

LED -riba peaks töötama 5 V toiteallikaga, kuid see töötab ka 3,7 V akuga. Ärge kunagi minge kõrgemale kui 5 V.

Milline võimsus sobib teie projekti jaoks? Üks LED võtab umbes 60 mA (milliamper) voolu. Kujutage ette, et teie ribal on 20 LED -i, mis tõmbavad tõenäoliselt kokku 1200 mA. 1200 mAh (milliamper tundi) aku võib toita 1200 mA tunniks, nii et kui teie aku mahutavus on 2 500 mAh, kestab see kaks tundi või rohkem:

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

Kuna valgusdioodid ei tööta kogu aeg täie heledusega, kestab aku tõenäoliselt kauem. Leiate suurepärase juhendi Adafruit'i aku tööaja hindamise kohta. Kui liitiumpolümeerpatareid ei kasutata õigesti, võivad need olla tõesti ohtlikud. Kui te pole elektroonikaga liiga tuttav, soovitan kasutada USB -toitepanka. Kaasas USB -kaabel väikese elektroonika, näiteks nutitelefoni või antud juhul mikrokontrolleri toiteks/laadimiseks. USB -toitepanga kandmine kehal on turvalisem, kuna liitiumpolümeeraku on alumiiniumkarbis kaitstud ja selle kahjustamise tõenäosus on väiksem, mis võib põhjustada lekke või plahvatuse. Sa ei taha, et see juhtuks. Selles õpetuses kasutasin ma liitiumpolümeeraku otse (mitte alumiiniumkarbis). Olen vahepeal üle läinud jõupankade kasutamisele.

Samm: LED -riba ja vöö lõikamine

Alustuseks peate välja selgitama vöö pikkuse ja mitu LED -i ja kiudoptilist kiudu vajate. Mõõtke oma vöökoht (abi mõõtmiste tegemisel) ja lõigake LED -riba nii kaua, kui mõõdate. Lõika riba lähimale, väikeste kääridega tähistatud lõikejoonele (vt pilti). Parimal juhul on LED -riba veidi lühem kui puusamõõtmise pikkus. Nüüd loendage ribal olevad LED -id - see on üksikute kiudoptiliste kiudude arv, mida kavatsete ette valmistada. Ka see on LED -ide arv, mille peate NeoPixeli koodis enne programmi mikrokontrollerile üleslaadimist deklareerima.

Minu ribal on 60 LED -i meetri kohta. Pärast 70 cm pikkuse tüki lõikamist on ribale jäänud 42 LED -i.

Hiljem kleepin LED -riba õhukese vöö külge, et saada rohkem tuge. Vöö peaks olema sama lai kui LED -riba ja umbes 10 cm pikem. Kuna kasutate rihma sulgemiseks takjapaela, lõigake kindlasti rihma lukk ära.

Samm: jootke juhtmed LED -ribale

Järgmises etapis peate jootma kolm juhtmest LED -ribale ja tihendama selle kuuma liimiga ja kokkutõmbuma. Lükake esmalt väike (umbes 1,5 cm pikkune) termokahane tükk silikoonkorpusele. Seejärel katkestage kolm juhtmest ja jootke traat riba alguses oleva juhtiva +5V, DIN ja GND tihvti külge (LED -ribade jootmise õpetus). Kui kasutate kõigi kolme rea jaoks sama värvi traati, pange iga juhtme ümber teip ja märkige need nii, et te ei segaks neid. Veenduge, et juhtmed on piisavalt pikad - umbes 30 cm -, et need hiljem oma mikrokontrolleri külge jootma hakata. Kui te pole kindel, tehke need pikemaks, kui arvate.

Nüüd lükake väike kogus kuuma liimi silikoonkorpusesse, kuid mitte nii kaugele, et katta esimene LED liimiga. Kui liim on veel pehme, tõmmake kuumuskahandus pooleldi üle silikoonkorpuse ja pooleldi üle juhtmete. Vajutage ribalt liim termokahanevasse torusse ja kasutage kuumutuspüstolit, tulemasinat või jootekolvi, et soojendada kahanemist, kuni see on riba ja juhtmete ümber pingul. Nüüd sulgege LED -riba teine ots kuuma liimiga.

Samm: valmistage ette kiudoptilised kimbud

Ostsin 2 m pikkuse kiud 200 kiudoptilist kiudu läbimõõduga 0,05 cm. Turul on õhemaid kiudoptilisi kiude, kuid mida paksem on kiud, seda heledamad otsad hakkavad särama ja seda väiksem on nende purunemise tõenäosus.

Kuna ma tahtsin, et seelik oleks umbes 50 cm pikk, lõikasin kiudoptilise niidi kolm korda läbi ja sain 50 cm juures 800 kiudu.

Nüüd tuleb igale valgusdioodile liimida väike kimp kiudoptikat. Kasutasin läbipaistvat 0,6 cm läbimõõduga vinüültoru, mille lõikasin 42 tükiks (minu LED -ide arv), igaüks 3 cm pikkuseks. Panin igasse vinüülitükki umbes 17 kiudu ja surusin need läbi toru ja veidi mööda otsa, umbes 3–4 cm. Sõltuvalt kiudude või vinüültoru paksusest võib teil igas torus olla erinev kiudude hulk. Kasutage nii palju kui võimalik.

Lõpus, mille läbi surusite, määrige kiudude vahel veidi läbipaistvat liimi (ma kasutasin E6000). Veenduge, et liim satub kiudude vahele ja tõmmake kiud ülaosast torusse tagasi. Valin esialgu 5 -minutilise epoksü, kuid see polnud parim valik. Liim läks tõesti kõvaks ja kiud mõnikord purunesid. Läbipaistev E6000 liim töötab sama hästi ja on paindlikum.

8. samm: tehke fiiberoptika heledamaks

Kui liim on kuiv, lõigake terava noaga toru otsast umbes 0,5 cm kaugusele. Veenduge, et kõik kiud oleksid lõigatud otsaga ühel tasapinnal ja ei oleks sees. Mida puhtam on lõige, seda paremini kandub valgus kiududele üle.

Et otsad veelgi säravamaks muuta, saate ka lõigatud otsa sulatada. Hoidke vinüültoru otsa puhta leegi lähedal (gaasiahi või tulemasin, kuid mitte küünal), kuni kiud on kergelt sulanud. Olge siiski ettevaatlik ja ärge hoidke seda leegi lähedal - te ei soovi toru põletada. Nüüd peaksid kiudotsad särama kaks korda eredamalt.

9. samm: eraldage kiud

Nüüd on üksikud kiud peaaegu valmis. Täielikuma välimusega seeliku jaoks peame kiud eraldama. Toru lõpus, kus kiud välja tulevad, jagage need ühtlaselt laiali ja pange ettevaatlikult kuuma liimi peale. Ärge kasutage liiga palju liimi ega pange liimipüstolit liiga lähedale, sest kiud sulavad ja painduvad. Hoidke seda paigal, kuni liim on kuiv.

10. samm: ehitage vinüültoruhoidik

LED -ribal on eemaldatav veekindel silikoonist korpus. Proovisin palju erinevaid liime, kuid miski ei jäänud silikooni külge püsivalt. Silikoonist ümbrise tahtsin aga kaitseks alles jätta.

Kiudkimpude kinnitamiseks iga LED -i peale on vaja ehitada väike liim, mis on valmistatud kuumast liimist. Asetage kiudoptiline kiht LED -i peale ja asetage kuum liim toru ümber ja paremale ja vasakule küljele - oodake, kuni see kuivab. Korda kõikide teiste kiudude jaoks eraldi. Seejärel sulatage hoolikalt liim küljelt ja liimige kokku 4 kuni 5 toru - pöörake suurt tähelepanu vinüültorude vahekaugusele. Lõppkokkuvõttes peaks iga kiudoptiline kimp olema otse LED -i peal.

Samm: lindistage torud ribale ja vööle

Järgmises etapis lõigake pardilint 5 cm pikkusteks õhukesteks ribadeks ja kleepige toruhoidikud LED -riba ja vöö ümber. Alustage 3 juhtmega riba otsast ja jätke 10 cm vöö katmata. Asetage kindlasti iga kiud täpselt LED -i peale. Pärast toruhoidikute sektsiooni kinnitamist kinnitage järgmine sektsioon sama protsessiga nagu viimane samm, kus me tegime hoidikud ise. Seejärel kinnitage järgmine sektsioon. Ärge kleepige veel viimase hoidiku kolme viimast toru ribale ja vööle.

Lõigake 3 juhtmega lõpus rihma sisse väike auk ja tõmmake kolm juhtmest auku. Painutage juhtmed riba keskosa poole ja kinnitage need mõne lindi silmusega. Lõpuks juhime juhtmed edasi aku taskusse.

12. samm: tehke akutasku

Aku ja mikrokontrolleri jaoks õmblesin väikese tasku. Kui te ei oska õmmelda, lõigake lihtsalt kaks ruudukujulist kangatükki ja liimige need kokku. Vöö külge kinnitamiseks lõikasin plastikust võrkkangast välja käepidemega ruudu (vt pilti) - tavaline kangas peaks sama hästi toimima. Ruut peaks olema umbes sama suur kui akutasku.

Nüüd valige koht, kuhu soovite akutaskut kanda. Minu oma on tagant natuke paremal. Nüüd eemaldage üks lint silmus kahe vinüültoru vahel, kuhu soovite tasku asetada, ja lükake käepide LED -riba ja vöö vahele. Tõmmake käepide alla ja õmblege või liimige see ruudule. Kleepige takjapael akutasku ja hoidiku külge. Samuti ärge unustage LED -riba uuesti lindile kleepida.

Valisin takjapaela, kuna tahtsin akukotti vahetada sõltuvalt riietusest, mida kannan. Pideva akukoti valmistamiseks, mis on veelgi turvalisem ja turvalisem, on palju muid võimalusi.

Samm: ehitage vöökinnitus

Lõigake 10 cm pikkune takjapael ja kleepige jäme tükk vöö kohale, kuhu jätsime katmata 10 cm. Pange hägune tükk hilisemaks kõrvale.

Kuna vöö on natuke raske, kartsin, et takjapael avaneb selle kandmise ajal. Suurema toe saamiseks lõikasin kolm väikest takjariba. Rihma otsa, kuhu jätsite 3 toru avamata, kleepige väikesed takjaribad rihma ja LED -riba vahele, joondatud torude alla. Hägune tükk peaks jääma LED -riba külge, kare aga külg vöö külge. Hägune tükk peaks ühel küljel välja paistma ja kare tükk teiselt poolt. Seetõttu saab iga tükk olla enne rihma ja LED -riba vahel alles poolel teel, enne kui teist tükki puudutate. Kleepuvad küljed, mis jäävad LED -i sättest ja vööst mööda, saab katta kangaga, nii et need pole enam kleepuvad.

Kinnitage mõne lindiribaga viimased vinüültoru hoidikud rihma külge.

Nüüd hankige kõrvale pandud 10 cm hägune tükk. Kleepige see vöö alla samal küljel, kuhu panite väikesed takjaribad.

Nüüd saate seelikut proovida ja vöö kinni panna.

14. samm: laadige LED -programm üles

Nüüd peate LED -programmi oma mikrokontrollerile üles laadima.

Kuna seal on nii palju hästi kirjutatud ja üksikasjalikke õpetusi, jagan teiega lihtsalt linke: kui vajate rohkem abi Arduinoga alustamisel, Arduino keskkonna tundmaõppimist, mikrokontrolleri ühendamist arvutiga ja programmide üleslaadimist Arduino programmi kasulikku teavet leiate Arduino veebisaidilt või Adafruit Flora õpetusest.

Alustuseks suurepärane LED -programm on Adafruit'i Strandtest. Järgige lihtsalt õpetust, laadige alla NeoPixeli zip -fail ja lisage see oma Arduino teeki. Kui soovite RGB LED -ide kohta rohkem teada saada ja oma koodi kirjutada, vaadake FastLED -i kogu. See on veel üks Arduino raamatukogu adresseeritavate LED -ribade ja pikslite programmeerimiseks. Vaadake häid näiteid Fast LED kogukonnast.

Samm: ühendage riba mikrokontrolleriga

Jootke +5 V juhe rihmast mikrokontrolleri VBAT -tihvtini, GND -st GND -ni ja andmesidejuhe tihvtiga, mille määrasite mikrokontrollerile üles laaditud LED -koodis. Valisin tihvti 6. Et olla kindel, et juhtmed ei rebene, teipisin Flora kilele ja kaitsesin tihvtid kuuma liimiga. Vasakus nurgas on näha ka väike nupulüliti - lisasin selle erinevate LED -mustrite vahetamiseks. Nüüd ühendage toiteallikas mikrokontrolleriga ja LED -vöö peaks süttima.

16. samm:… peaaegu valmis

Peaaegu valmis! Nüüd saate kiud erineva pikkusega kärpida. Kui soovite erinevaid efekte, võite kasutada kiudude pikkuses liivapaberit või kergelt painutada kiude. Otsad liivapaberistasin veidi rohkem, et otsad oleksid hajumas.

Täname, et lugesite minu juhendit ja nautige seeliku ehitamist ja kandmist. Kui teil on küsimusi või midagi pole selge, küsige kõhklemata.