Fiber Optic Jellyfish Skirt - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Omdat het effect van glasvezel zo fascinerend is, dacht ik erover om een outfit te maken met glasvezel en RGB-leds. Het heeft even geduurd voordat ik een ontwerp had bedacht en bedacht hoe ik de vezels op de ledstrip moest bevestigen. Uiteindelijk heb ik deze Jelly Fish Skirt gemaakt: strengen glasvezel worden in vinylbuizen gelijmd die op een ledstrip en riem worden geplakt. Achterin zit een zakje voor de batterij en microcontroller die de LED van stroom en data voorziet. Doordat de LED's op de strip adresseerbaar zijn kan de band oplichten in verschillende voorgeprogrammeerde kleuren en patronen.

Dit project is een geweldige manier om aan de slag te gaan met RGB-LED's en meer te leren over programmeren met de Arduino IDE. En geen zorgen, je hebt geen uitstekende soldeer- of programmeervaardigheden nodig om deze rok te maken.

Stap 1: Benodigdheden

Materialen

· 200 x 2 m lange glasvezel - 0,05 cm diameter [eBay]

· Adresseerbare 5V RGB-leds (60/m) met siliconen behuizing [Adafruit, eBay]

· Arduino-microcontroller [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Lithium (ion) polymeer batterij of USB powerbank [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Doorzichtige vinylbuis - 0,6 cm diameter [ijzerhandel]

· Doorzichtige 5 Minute Epoxy- of E6000-lijm voor plastic [hardwarewinkel]

· Doorzichtige sterke ducktape (bij voorkeur bi-filament) [bouwmarkt]

· Krimpkous - 1 cm diameter [ijzerhandel]

· 1,5 m 22 AWG gevlochten koperen kabel/draad [ijzerhandel]

· Dunne riem

· 10 cm sterk klittenband met klittenband [stoffenwinkel]

· Stof voor accutas

Gereedschap

· Heet lijmpistool

· Soldeerbout

· Soldeer

· Mes

· Schaar

· Aansteker

· Hitte geweer

· Naald draad

· Meetlint

Stap 2: RGB LED-strip

RGB LED's kunnen in verschillende kleuren en patronen oplichten omdat ze adresseerbaar zijn. Elke RGB-led heeft een rode, groene en blauwe led en een kleine driverchip. Door de chip is de RGB LED slimmer dan een gewone LED. Elke LED-chip kent zijn eigen positie op de strip en kan ook de helderheid van rood, groen en blauw afzonderlijk regelen. Daardoor kan bijna elk denkbaar patroon en elke kleur geprogrammeerd worden.

Tussen elke individuele LED vind je drie lijnen: +5V, DO/DI en GND. De 5V-lijn (wat staat voor "5 Volts") voorziet de LED van stroom; DI/DO (wat staat voor "Data Input" en "Data Output") vertelt de LED hoe en wanneer hij moet oplichten; GND staat voor grond. Bovenop die drie lijnen staat het symbool van een schaartje – dit is de enige plek waar je de ledstrip moet knippen.

Je zou ook pijlen op de strip moeten vinden. De pijlen geven de richting aan waarin de gegevens zich verplaatsen. Het is belangrijk om het begin en einde van de strook aan te geven: de snijrand met de pijl die van u af wijst is het begin. Deze kant moet worden aangesloten op een stroombron en microcontroller. Voordat je een ledstrip in een project gebruikt, moet je eerst testen of alle leds werken. In stap 14 bespreken we hoe u een programma uploadt en uw ledstrip test.

Ledstrips worden geleverd met verschillende dichtheden aan leds (30 leds/m, 60 leds/m of 90 leds/m). Voor dit project raad ik aan om 60 LED's/m of zelfs meer LED's/meter te gebruiken voor een voller uitziende rok.

Stap 3: Microcontroller

Er zijn veel verschillende microcontrollers om uit te kiezen. Op de foto zie je 4 verschillende microcontrollers die ik meestal gebruik voor wearables: De rode Wattuino Nanite85 van Watterott is het kleinste bord met een Atmel ATtiny85 microprocessor. Het is geweldig voor de meeste draagbare projecten. Hoewel het geen grote gaten heeft om te naaien, is het gemakkelijk aan je kleding te bevestigen omdat het zo klein is. Op het bord zit een USB-Bootloader om hem op je computer aan te sluiten en een stroombron zoals een powerbank aan te sluiten. Het bord heeft 6 pinnen: 4 datapinnen, 1 GND en 1 voeding.

Het kleine zwarte bord is Gemma van Adafruit die ook een Atmel ATtiny85 microprocessor heeft. De gaten zijn iets groter en je kunt geleidende draad gebruiken om het te naaien. Gemma heeft een USB-poort en een JST-aansluiting voor Lithium Polymer batterijen. Het bord is geweldig voor kleine projecten omdat het 6 pinnen heeft: 3 datapinnen, 1 GND en 2 voeding (3 V en Vout).

De grotere zwarte microcontroller is de Flora van Adafruit. De Flora heeft een krachtigere microprocessor (Atmel Mega 32u4) en kan gebruikt worden voor complexe projecten (aansluiten van meerdere sensoren, microfoons, etc.). Het bord heeft een USB-poort en een JST-connector voor Lithium Polymer batterijen. Naast 14 pinnen (8 data, 3 GND en 3 power) zit er ook een aan/uit schakelaar op het bord.

De paarse microcontroller is de LilypadArduino Simple van Sparkfun met een Atmel Mega328 microprocessor. Het bord heeft een JST-connector, een aan/uit-schakelaar en een programmeerbare knopschakelaar. Omdat de USB-poort niet op het bord zit (FTDI breakout) is het ingewikkelder om een powerbank voor de voeding te gebruiken. Het heeft 11 pinnen: 9 datapinnen, 1 GND en 1 voeding. De Lilypad is wasbaar en is goed voor naaiprojecten vanwege de grote gaten.

Voor dit project heb ik de Flora gebruikt. Ik had een kleinere microcontroller kunnen gebruiken, maar het was de enige die ik op dat moment bij de hand had.

Stap 4: Voeding

Lithium-polymeerbatterijen zijn krachtig en gemakkelijk op te laden. Afhankelijk van de capaciteit (mA) zijn de batterijen er in verschillende formaten. Lithium-polymeerbatterijen worden meestal geleverd met een 2-pins JST-connector, die op de microcontroller kan worden aangesloten. Een batterij van 3,7 V heeft ongeveer 4,2 V wanneer deze volledig is opgeladen en sterft bij 3,0 V.

De LED Strip moet werken op een 5 V voeding maar werkt ook met een 3,7 V batterij. Ga echter nooit hoger dan 5 V.

Welke capaciteit is geschikt voor uw project? Een LED trekt ongeveer 60 mA (milliampère) stroom. Stel je voor dat je 20 LED's op je strip hebt, ze zullen hoogstwaarschijnlijk in totaal 1.200 mA verbruiken. Een batterij van 1200 mAh (milliampère) kan een uur lang 1200 mA leveren, dus als uw batterij een capaciteit van 2.500 mAh heeft, gaat deze twee uur of langer mee:

2.500 mAh / 1.200 mA = 2,08 h

Omdat de LED's niet altijd op volledige helderheid werken, gaat de batterij waarschijnlijk langer mee. Op Adafruit kun je een goede gids vinden over het schatten van de gebruiksduur van je batterij. Als ze niet correct worden gebruikt, kunnen lithium-polymeerbatterijen echt gevaarlijk zijn. Als je niet zo bekend bent met elektronica, raad ik je aan een USB-powerbank te gebruiken. Het wordt geleverd met een USB-kabel om kleine elektronica zoals uw smartphone of in dit geval microcontroller van stroom te voorzien/op te laden. Het is veiliger om een USB-powerbank op uw lichaam te dragen, omdat de lithium-polymeerbatterij wordt beschermd in een aluminium behuizing en minder snel beschadigd raakt, waardoor deze zou kunnen lekken of exploderen. Dit wil je niet. In deze tutorial heb ik direct een Lithium Polymeer batterij gebruikt (niet in een aluminium behuizing). Inmiddels ben ik overgestapt op powerbanks.

Stap 5: De LED-strip en riem afsnijden

Om te beginnen, moet u de lengte van de riem berekenen en hoeveel LED's en glasvezelkabels u nodig heeft. Meet de maat van je taille (hulp bij het opmeten) en knip een led-strip zo lang als je meting. Knip de strook af op de dichtstbijzijnde snijlijn die is gemarkeerd met een kleine schaar (zie afbeelding). In het beste geval is de ledstrip iets korter dan de lengte van je heupomvang. Tel nu de LED's op de strip - dit is het aantal individuele glasvezelstrengen dat u gaat voorbereiden. Dit is ook het aantal LED's dat u in de NeoPixel-code moet aangeven voordat u het programma naar uw microcontroller uploadt.

Mijn strip heeft 60 leds per meter. Na het afsnijden van een 70 cm lang stuk zitten er nog 42 LED's op de strip.

Later plak ik de LED-strip op een dunne riem voor meer ondersteuning. De riem moet even breed zijn als de ledstrip en ongeveer 10 cm langer. Omdat je klittenband gebruikt om de riem te sluiten, moet je ervoor zorgen dat je de gesp van de riem afknipt.

Stap 6: Soldeerdraden op de LED-strip

In de volgende stap moet je de drie draden op de LED-strip solderen en deze afdichten met hete lijm en krimpkous. Druk eerst een klein stukje krimpkous (ongeveer 1,5 cm lang) op de siliconen behuizing. Knip vervolgens drie draden af en soldeer een draad aan elk van de geleidende +5V-, DIN- en GND-pinnen aan het begin van de strip (tutorial over het solderen van LED-strips). Als u dezelfde gekleurde draad voor alle drie de lijnen gebruikt, plak dan wat tape rond elke draad en markeer ze zodat u ze niet door elkaar haalt. Zorg ervoor dat de draden lang genoeg zijn - ongeveer 30 cm - om ze later aan je microcontroller te kunnen solderen. Maak ze langer dan je denkt dat je zou moeten doen als je het niet zeker weet.

Duw nu een kleine hoeveelheid hete lijm in de siliconenbehuizing, maar niet zo ver dat de eerste LED met lijm bedekt is. Terwijl de lijm nog zacht is, trekt u de krimpkous halverwege over de siliconen behuizing en halverwege over de draden. Druk wat lijm uit de strip in de krimpkous en gebruik een heteluchtpistool, aansteker of de soldeerbout om de krimpkous op te warmen totdat deze strak om de strip en draden zit. Verzegel nu het andere uiteinde van de LED-strip met wat hete lijm.

Stap 7: glasvezelbundels voorbereiden

Ik kocht een 2 m lange streng van 200 optische vezels met een diameter van 0,05 cm. Er zijn dunnere glasvezelvezels op de markt, maar hoe dikker de vezel, hoe helderder de uiteinden gaan glanzen en hoe kleiner de kans dat ze breken.

Omdat ik de rok ongeveer 50 cm lang wilde hebben, knipte ik de glasvezelstreng drie keer en kreeg 800 vezels van 50 cm.

Nu moet op elke led een bundeltje glasvezel worden geplakt. Ik gebruikte een doorzichtige vinylbuis met een diameter van 0,6 cm, die ik in 42 stukken (aantal van mijn LED's) van elk 3 cm lang sneed. Ik stopte ongeveer 17 vezels in elk stuk vinyl en duwde ze door de buis en iets voorbij het uiteinde, ongeveer 3 tot 4 cm. Afhankelijk van de dikte van uw vezels of vinylbuis, heeft u mogelijk een andere hoeveelheid vezels in elke buis. Gebruik zoveel als mogelijk past.

Op het einde dat je er doorheen hebt geduwd, smeer je wat doorzichtige lijm (ik gebruikte E6000) tussen de vezels. Zorg ervoor dat de lijm tussen de vezels komt en trek de bovenkant van de streng terug in de buis. Ik koos oorspronkelijk een epoxy van 5 minuten, maar het was niet de beste keuze. De lijm werd erg hard en de vezels braken soms. Een heldere E6000-lijm werkt net zo goed en is flexibeler.

Stap 8: Laat de glasvezel helderder schijnen

Als de lijm droog is, knip je met een scherp mes ongeveer 0,5 cm van het uiteinde van de buis. Zorg ervoor dat alle vezels nu gelijk liggen met het afgesneden uiteinde en niet naar binnen zijn teruggetrokken. Hoe schoner de snede, hoe beter het licht op de vezels wordt overgebracht.

Om de uiteinden nog helderder te laten glanzen, kun je ook het afgeknipte uiteinde smelten. Houd het uiteinde van de vinylbuis dicht bij een schone vlam (gasoven of aansteker maar geen kaars) totdat de vezels lichtjes zijn gesmolten. Wees echter voorzichtig en houd het niet te dicht bij de vlam - je wilt de buis niet verbranden. Nu zouden de vezelpunten twee keer zo helder moeten schijnen.

Stap 9: Scheid de vezels

Nu zijn de afzonderlijke strengen bijna klaar. Voor een voller uitziende rok, moeten we de vezels scheiden. Aan het uiteinde van de buis waar de vezels uitkomen, spreid je ze gelijkmatig uit en doe je voorzichtig wat hete lijm erop. Gebruik echter niet te veel lijm en plaats het lijmpistool niet te dichtbij, omdat de vezels zullen smelten en buigen. Houd het op zijn plaats totdat de lijm droog is.

Stap 10: bouw vinyl buishouder

De LED-strip heeft een verwijderbare, waterdichte siliconen behuizing. Ik heb veel verschillende lijmen geprobeerd, maar niets bleef permanent aan de siliconen plakken. Ik wilde de siliconen hoes echter bewaren ter bescherming.

Om de vezelbundel bovenop elke LED te bevestigen, is het nodig om een kleine houder te bouwen die is gemaakt van hete lijm. Plaats een glasvezelstreng op een LED en doe wat hete lijm rond en aan de rechter- en linkerkant van de buis - wacht tot deze droog is. Herhaal dit voor alle andere vezelstrengen, afzonderlijk. Smelt vervolgens voorzichtig de lijm aan de zijkant en lijm 4 tot 5 buizen aan elkaar – let goed op de afstand tussen de vinylbuizen. Uiteindelijk zou elke glasvezelbundel bovenop een led moeten zitten.

Stap 11: Tapebuizen op strip en riem

In de volgende stap knip je de ducktape in 5 cm lange dunne stroken en plak je de buishouders rond de ledstrip en riem. Begin met het uiteinde van de strip met de 3 draden en laat 10 cm riem onbedekt. Zorg ervoor dat je elke streng precies op een LED plaatst. Na het bevestigen van een gedeelte met buishouders, bevestigt u het volgende gedeelte met hetzelfde proces als de laatste stap waar we de houders zelf hebben gemaakt. Voeg vervolgens het volgende gedeelte toe. Plak de laatste drie buizen van de laatste houder nog niet op de strip en riem.

Knip aan het uiteinde met de 3 draden een klein gaatje in de riem en trek de drie draden door het gat. Buig de draden naar het midden van de strip en zet ze vast met een paar lussen tape. We zullen uiteindelijk de draden verder leiden naar waar het batterijvak zal zijn.

Stap 12: Batterijvak maken

Voor de batterij en microcontroller naaide ik een klein zakje. Als u niet kunt naaien, knipt u gewoon twee vierkante stukken stof en lijmt u ze aan elkaar. Om het aan de riem te bevestigen, heb ik een vierkant met een handvat uit een plastic mesh-stof gesneden (zie foto) - gewone stof zou net zo goed moeten werken. Het vierkant moet ongeveer even groot zijn als het batterijvak.

Kies nu een plek waar je het batterijvak wilt dragen. Die van mij staat iets naar rechts achter. Verwijder nu de ene lus tape tussen de twee vinylbuizen waar u de zak wilt plaatsen en duw de hendel tussen de LED-strip en de riem. Trek het handvat naar beneden en naai of lijm het op het vierkant. Plak wat klittenband op het batterijvak en de houder. Vergeet ook niet de ledstrip weer op de riem te plakken.

Ik koos voor klittenband omdat ik de batterijtas wilde kunnen vervangen, afhankelijk van de outfit die ik draag. Er zijn veel andere manieren om een permanente batterijtas te maken die nog veiliger en zekerder is.

Stap 13: Bouw de riembevestiging

Knip een stuk klittenband van 10 cm lang en plak het ruwe stuk bovenop de riem waar we 10 cm onbedekt lieten. Leg het pluizige stuk opzij voor later.

Omdat de riem een beetje zwaar is, was ik bang dat het klittenband open zou gaan terwijl ik hem droeg. Voor meer steun knipte ik drie kleine klittenbandstroken. Op het einde van de riem waar je 3 buizen niet hebt geplakt, plak je de kleine klittenbandstrips tussen de riem en de ledstrip, uitgelijnd onder de buizen. Het pluizige stuk moet aan de LED-strip blijven plakken, terwijl de ruwe kant aan de riem moet blijven plakken. Het pluizige stuk moet aan de ene kant uitsteken en het ruwe stuk moet aan de andere kant uitsteken. Daarom kan elk stuk zich slechts halverwege tussen de riem en de LED-strip bevinden, voordat het het andere stuk raakt. De plakzijden die voorbij de LED-stip en riem uitsteken, kunnen worden bekleed met stof zodat ze niet meer plakkerig zijn.

Bevestig met enkele tapestrips de laatste vinylbuishouders aan de riem.

Pak nu het pluizige stuk van 10 cm dat je opzij had gelegd. Plak het onder de riem aan dezelfde kant waar je net de kleine klittenbandstrips hebt geplaatst.

Nu kunt u de rok passen en de riem sluiten.

Stap 14: Upload het LED-programma

Nu moet u het LED-programma uploaden naar uw microcontroller.

Omdat er zoveel goed geschreven en gedetailleerde tutorials zijn, zal ik de links met je delen: Als je meer hulp nodig hebt om aan de slag te gaan met een Arduino, meer te weten te komen over de Arduino-omgeving, de microcontroller op een computer aan te sluiten en programma's naar de Arduino te uploaden u kunt nuttige informatie vinden op de Arduino-website of op de Adafruit Flora Tutorial.

Een mooi LED programma om mee te beginnen is de Strandtest van Adafruit. Volg gewoon de tutorial, download het NeoPixel-zipbestand en voeg het toe aan je Arduino-bibliotheek. Als je meer wilt weten over RGB-LED's en je eigen code wilt schrijven, bekijk dan de FastLED-bibliotheek. Het is een andere Arduino-bibliotheek voor het programmeren van adresseerbare LED-strips en pixels. Bekijk de Fast LED-community om enkele geweldige voorbeelden te zien.

Stap 15: Sluit de strip aan op de microcontroller

Soldeer de +5 V-draad van de riem naar de VBAT-pin op de microcontroller, GND naar GND en de datadraad naar de pin die u hebt gedefinieerd in de LED-code die u naar de microcontroller hebt geüpload. Ik koos voor pin 6. Om er zeker van te zijn dat de draden niet afscheuren, heb ik de Flora op een stuk plastic geplakt en de pinnen beschermd met wat hete lijm. Je kunt ook een kleine knopschakelaar in de linkerhoek zien - ik heb het toegevoegd om te wisselen tussen verschillende LED-patronen. Sluit nu uw stroombron aan op de microcontroller en de LED-riem zou moeten oplichten.

Stap 16: … Bijna klaar

Bijna klaar! Nu kunt u de vezels op verschillende lengtes knippen. Als u verschillende effecten wilt, kunt u schuurpapier gebruiken over de lengte van de vezels of de vezels licht buigen. Ik schuurde de uiteinden een beetje meer voor een meer diffuse gloed naar de uiteinden toe.

Bedankt voor het lezen van mijn instructable en veel plezier met het bouwen en dragen van je rok. Mocht je vragen hebben of iets niet duidelijk zijn, schroom dan niet om deze te stellen.