Tetraeder LED Hut (Deichkind Style) V1 - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Kennen Sie die deutsche Musikband Deichkind? Nun, ich bin ein großer Fan von ihnen und war schon auf mehreren Konzerten. Als Teil ihrer Bühnenshows trägt diese Band tetraedrische Hüte voller LEDs. Schon beim ersten Konzert vor über 10 Jahren wusste ich, dass ich so einen Hut brauche! Leider hatte ich nicht das nötige Wissen, um so einen zu bauen. Aber vor ungefähr einem halben Jahr habe ich Arduinos entdeckt und so begann es…

Der Hut ist aus schwarzem, blickdichtem und auch transparentem Plexiglas. Ich habe im Web nach brauchbaren Bildern der Helme gesucht und versucht, sie so nah wie möglich am Original zu machen.

Leider habe ich beim Bauen des Hutes weniger Bilder gemacht. Diese Anleitung enthält also mehr Zeichnungen:)

Für die Stromversorgung habe ich eine 10.000mAh Powerbank verwendet. Die LEDs sind WS2812b um alle erdenklichen Farben zu bekommen. Es wird von Arduino Nano mit HC06-Modul und Android-App gesteuert. Über die App können verschiedene Programme abgespielt werden. Hier ist alles möglich. Ich werde meinen Arduino-Code sowie die Android-Apk in den nächsten Wochen bereitstellen. Aber es ist immer noch unkommentiert und teilweise chaotisch, weil Teile davon einfach aus dem Netz kopiert wurden. Sobald es einen vernünftigen Zustand hat, lade ich es hier zur freien Verfügung hoch.

Lieferungen

Hardware: Die Links führen zu den von mir verwendeten Seiten/Produkten, nicht wundern: die meisten Seiten sind deutsch:) Du musst nicht genau die Produkte von den verlinkten Seiten nehmen. Dies ist nur eine Hilfe, um das erforderliche Produkt zu zeigen.

• Schwarzes, opakes Plexiglas (3x gleichseitige Dreiecke, 42cm Kantenlänge, 2mm Stärke)
• Transparentes Plexiglas (2x gleichseitige Dreiecke, 42cm Kantenlänge, 0,5-1mm Dicke) oder eine starke transparente Folie
• WS2812B LED-Streifen IP30 (nicht wasserdicht), 30LEDs pro Meter, insgesamt 156 LEDs
• Arduino Nano
• HC06 Bluetooth-Modul
• Powerbank, dualer USB-Ausgang empfohlen (je kleiner, desto besser)
• Kondensator 500-1000mF
• Widerstand 330 Ohm
• USB-Kabel USB-A auf Mini-USB (Stromversorgung des Arduino Nano)
• USB-Kabel USB-A an was auch immer (wird geschnitten, Stromversorgung der LEDs)
• Anschlussdrähte
• Starker Klebstoff für Kunststoffe
• Schaum, um es angenehmer zu tragen.

Sie benötigen auch einige grundlegende Werkzeuge, Klebeband, Klebstoff für Kunststoff, Cuttermesser, Schere und einen Lötkolben.

Die Plexiglasteile sind gefräst. Wenn Sie keinen Zugang zu einer Fräsmaschine haben, ziehen Sie in Betracht, den Service von Plexiglasgeschäften in Anspruch zu nehmen. Sie fräsen das Material in die gewünschte Form und liefern es bis zu Ihrer Haustür. Allerdings sind diese Leistungen meiner Erfahrung nach deutlich teurer, als wenn man ein Rechteck kauft und selbst zuschneidet. Sie können meine Zeichnung verwenden, um die Platten in fertiger Form zu bestellen.

Alternativ können Sie versuchen, die Löcher mit einer einfachen Handbohrmaschine zu bohren.

Schritt 1: Das Plexiglas in Form bringen

Der Helm besteht aus drei schwarzen Plexiglasdreiecken, von denen zwei mit Durchsichtslöchern und Aussparungen für die LEDs versehen werden müssen. Ich habe mir dafür eine Plexiglasplatte mit den Maßen 850x370x2mm gekauft. Ich schneide sie mit dem Cuttermesser in die drei gleichseitigen Dreiecke. Mach dasselbe mit dem transparenten Plexiglas/Folie, gleiche Größe.

Jedes der schwarzen Dreiecke habe ich an der Fräsmaschine bearbeitet. Deshalb habe ich das Dreieck mit doppelseitigem Klebeband auf dem Maschinentisch befestigt. Die Kanten aller drei Dreiecke wurden abgefräst, um eine saubere Kante zu erhalten. Bei zwei der Dreiecke habe ich die Langlöcher für die LEDs (Langlöcher weil die LED ein Quadrat mit 5x5mm ist) mit einem 5mm Fräser gefräst und die Kreistaschen zum Durchsehen. Da die Platten nur mit Klebeband auf dem Maschinentisch befestigt werden, sollten Sie darauf achten, nicht in den Tisch einzufräsen. Arbeite dich Schicht für Schicht nach unten.

Wer keine Fräsmaschine besitzt, kann alternativ auch eine Bohrmaschine von Hand ausprobieren. Seien Sie aber bei der Positionierung der Löcher der LEDs sehr genau, denn die LEDs auf dem Streifen haben genau den Abstand von 3,33cm. Vielleicht würde ich einen Bohrer verwenden, der 0,5 mm dicker ist als die LED auf Ihrem Streifen in der Diagonale.

Wenn Sie die Platten fertig geschnitten bestellt haben, herzlichen Glückwunsch:) Dann entfällt dieser Schritt. Geld vereinfacht vieles;)

Schritt 2: Montieren Sie die LED-Streifen und löten Sie sie an

Ich habe die LEDs in einer Reihe von unten angeordnet, um ein S-Muster zu bilden, beginnend an der vorderen Spitze des Hutes. Dafür habe ich 24 Streifen geschnitten:

• 2x 12 LEDs
• 2x 11 LEDs
• 2x 10 LEDs
• …
• 2x 1 LED

Sie können die LED-Streifen in einzelne Stücke schneiden, ohne sie zu zerstören. Verwenden Sie eine Schere, um an den vorgesehenen Stellen zu schneiden. Achten Sie darauf, so zu schneiden, dass das gesamte Lötpad an beiden Teilen freiliegt (weil sie anfangs schon so klein sind).

Wenn Sie die Platten gefräst haben, sollten die LEDs auf der Leiste nun sauber in die dafür vorgesehenen Löcher passen und schon ein wenig hineinstecken. Untere Reihe der Streifen mit 12 LEDs, darüber mit 11 usw. Wenn Sie die Löcher von Hand gebohrt haben, können Sie jetzt sehen, wie genau Sie gearbeitet haben. Möglicherweise müssen Sie einige Korrekturen vornehmen. Um die LEDs in der Platte zu halten und an Ort und Stelle zu halten, würde ich sie mit etwas Klebeband kleben. Gerade genug, damit sie nicht herausfallen. (Keine Sorge, sie werden später geklebt.)

Tun Sie das mit beiden Dreiecken voller Löcher.

Nun das Lötteil:

An den Schnitten der LED-Streifen befinden sich 3 Kontakte, an denen Sie diese wieder zusammenlöten müssen. GND, 5V+ (oder Vcc o.ä. je nach Version) und Din/Dout. Verbinden Sie nun die Streifen in einem S-Muster; GND mit GND, 5V+ mit 5V+ und Dout mit Din wie in der Zeichnung dargestellt. Achtung: Data out (Dout) muss mit Data in (Din) verbunden werden!

Das wird eine Weile dauern, da die Kontakte ziemlich klein waren und man 132 Lötstellen hat:) Viel Spaß!

Wenn Sie fertig sind, überprüfen Sie sie noch einmal! Du willst sie nicht mehr verlöten, wenn sie kaputt sind und dein Helm schon fertig ist. Vertrau mir.

Schritt 3: Montieren Sie die Tetraeder

Jetzt brauchen wir die beiden Dreiecke mit den montierten LEDs und die beiden transparenten Dreiecke. Für die transparenten Dreiecke können Sie eine andere Plexiglasplatte oder eine dicke Folie verwenden. Ich habe eine Folie verwendet, weil sie leichter ist als eine Plexiglasscheibe.

Nehmen Sie eine Unterlage (Karton), legen Sie die LED-Dreiecke darauf mit den LEDs auf den Boden und geben Sie etwas Flüssigkleber darauf. Achten Sie darauf, es in regelmäßigem Abstand zu halten. Dann die transparenten Dreiecke darauf legen und zusammenkleben. Stellen Sie sicher, dass sich keine Blasen zwischen den Platten befinden. Wenn der flüssige Kleber zur LED fließt - perfekt! Denn dann wird die LED verklebt und fixiert und fällt nicht heraus.

Tipp: Nicht jeder Kleber passt zu jedem Kunststoff. Machen Sie einen Probekleber mit einigen Abfallstücken der Folie / des Plexiglases.

Je nach Kleber dauert das Trocknen nun einige Zeit. In meinem Fall habe ich die geklebten Dreiecke mit Karton abgedeckt, beschwert und eine Nacht trocknen lassen.

Danach haben Sie ein ebenes schwarzes Dreieck ohne LEDs oder transparente Abdeckung und zwei schwarze Dreiecke mit Löchern und LEDs darin, bedeckt mit der transparenten Ebene. Jetzt brauchen Sie etwas Malerband und einen starken Kleber für Kunststoffe. Setzen Sie die drei Dreiecke zu einem Tetraeder zusammen. Achten Sie auf Ihre gelöteten Drähte, biegen Sie sie ein wenig nach oben. Verwenden Sie das Malerband, um jedes Dreieck an Ort und Stelle zu halten! Wenn der verklebte Tetraeder fertig ist, fügen Sie den Kunststoffkleber an den Rändern außen und so gut wie möglich innen hinzu. Lass es trocknen.

Tipp: Wenn Sie es stabiler machen möchten, nehmen Sie transparentes Paketklebeband und kleben Sie die verklebten Kanten damit ab. Das Band ist fast unsichtbar, wenn Sie genau arbeiten.

Dann haben Sie Ihren Tetraeder-LED-Hut. Zeit zum Anzünden!

Schritt 4: Der Mikrocontroller-Teil

Zur Steuerung der Lichter habe ich einen Arduino Nano genommen und für die Kommunikation mit der Android App habe ich mich für das Bluetooth Modul HC06 entschieden. Es gibt zwei Möglichkeiten, das System mit Strom zu versorgen, siehe die beigefügten Bilder.

Power Option A (empfohlen): Für diese Option benötigen Sie eine Powerbank mit zwei USB-Ausgängen, die gleichzeitig arbeiten können. Um das Arduino einzuschalten, verwenden Sie einfach ein USB-A-zu-Mini-USB-Kabel. Die LEDs werden mit dem zweiten USB-Kabel mit Strom versorgt. Nehmen Sie ein USB-Kabel, das Sie nicht mehr benötigen, und schneiden Sie es ab. Ziehen Sie es am Ende ab, Sie sehen vier Drähte: Etwas stärkere schwarze und rote und zwei etwas dünnere farbige (meist grüne und weiße) Drähte. Wir brauchen Schwarz und Rot, das sind Masse und V+. Verbinden Sie das rote V+ mit den 5V+ des LED-Streifens an der vorderen Spitze des Hutes (an beiden Dreiecken). Verbinden Sie die schwarze Masse mit dem GND des LED-Streifens an der vorderen Spitze des Hutes (an beiden Dreiecken) UND verbinden Sie ihn mit dem GND des Arduino.

Diese Option wird empfohlen, da der Arduino zur Steuerung und die Lichter separate Netzteile haben können. Dies ist bei Option B nicht der Fall, die dazu führen kann, dass der Arduino zurückgesetzt wird, wenn alle LEDs gleichzeitig eingeschaltet werden und die Spannung abfällt.

Leistungsoption B (nicht empfohlen):

Dies sollte nur Ihre Wahl sein, wenn Sie keine Powerbank mit zwei Ausgängen verwenden möchten, da Sie noch eine Powerbank haben, die aber nur einen Ausgang hat und Sie zu geizig sind, eine neue mit zwei Ausgängen zu kaufen;) Gehen Sie wie beschrieben vor in Option A, aber verbinden Sie das rote Kabel des USB-Kabels nicht nur mit dem LED-Streifen, sondern auch mit dem Vin-Pin des Arduino. Wenn Sie alle LEDs gleichzeitig aufleuchten, fällt die Spannung möglicherweise zu weit ab und das Arduino wird zurückgesetzt werden. Es wird nicht beschädigt, aber es ist nicht das beste Verhalten für Ihre Artikel. Wichtig: Es ist sehr wichtig, in diesem Setup KEIN USB-Kabel anzuschließen, da Ihr Arduino-Board bereits mit Strom versorgt wird!

Daten:

Um den LEDs mitzuteilen, wie sie sich verhalten sollen, muss der Arduino einige Daten an den ersten Din-Pin des LED-Streifens in der vorderen Spitze des Hutes senden. Es ist wichtig, einen PWM-Pin des Arduino Nano zu verwenden. PWM-Pins beim Arduino Nano sind Pin-Nr. 3, 5, 6, 9, 10, 11. Im beigefügten Bild sehen Sie, dass ich Pin-Nr. 6 für die Datenübertragung.

Insgesamt gibt es drei Drähte, die zur vorderen Spitze des Hutes führen: GND und V + für die LEDs, und der dritte sind die vom Arduino gesendeten Daten. Sie können drei separate Drähte verlegen oder es wie ich tun und den Rest des abgeschnittenen USB-Kabels verwenden. Es enthält bereits vier Drähte (einer davon könnte ignoriert werden).

Ich habe alle Komponenten zusammengelötet, anstatt gesteckte Jumperdrähte zu verwenden, da das Löten stabiler ist.

Wenn Sie einen 3D-Drucker haben, können Sie für Ihre Bauteile ein kleines Etui drucken, das Sie in den Hut kleben können. Ich habe eine kleine Box verwendet, die ich schon zu Hause hatte, mit guten Abmessungen für die elektrischen Komponenten. Wenn Sie keine Box oder keinen Drucker haben … verwenden Sie einfach Gaffatape:) Kein Scherz! Wickeln Sie einfach genug Gaffa um Ihre elektrischen Komponenten und kleben Sie es in Ihren Hut auf das hintere Dreieck.

Codierung:

Wie bereits erwähnt, werde ich in den nächsten Wochen meinen Quellcode des arduino zur Verfügung stellen. Im Moment ist es zu chaotisch, es jemandem zu zeigen:) Du kannst jetzt damit beginnen, deine App und deinen Arduino-Code für die App-Kommunikation und auch für die Lichtshows zu programmieren.

Für die Android-App habe ich den Online-MIT-Appinventor 2 verwendet. Ehrlich gesagt mag ich es nicht, mit Bausteinen zu programmieren, aber für eine kleine App wie diese war dies der schnellste Weg.

Für den Arduino-Code empfehle ich die FastLED.h-Bibliothek. Es kommt mit vielen nützlichen Funktionen, es gibt viele Beispiele im Web und die Dokumentation dafür ist großartig.

Wichtig: Wenn Sie Option B als nicht empfohlen zum Einschalten gewählt haben, müssen Sie immer den Strom von der Powerbank trennen, wenn Sie den Arduino an Ihren Computer anschließen, um Daten darauf zu schreiben.

Es ist sehr wichtig, in Setup B NICHT gleichzeitig ein USB-Kabel mit der Powerbank zu verbinden, da Ihr Arduino-Board bereits mit Strom versorgt wird!

Schritt 5: Endmontage

Powerbank:

Ich selbst habe die Powerbank exklusiv für diesen Hut gekauft. Deshalb habe ich es mit dem Superplastikkleber in den Helm geklebt. Wer die Powerbank nicht ein Leben lang im Hut haben möchte, kann sie mit Gaffatape auf der Rückseite des Hutes abkleben. Ich empfehle den Tipp, weil dein Kopf nicht so weit hineinragt und er dort oben nicht im Weg ist. Achten Sie darauf, dass alle Aus- und Eingänge weiterhin erreichbar sind!

Arduino:

Wenn Sie es bereits in einer kleinen Schachtel zusammengebaut haben, wie ich es getan habe, kleben oder kleben Sie es einfach auf die Rückseite des Hutes. Nicht mittendrin, denn da sollte später dein Kopf sein. Wenn Sie keine Schachtel haben, kleben Sie sie einfach irgendwo in der Nähe einer Kante.

Drähte:

Um die Drähte an ihrem Platz zu befestigen, habe ich nur schwarzes Gaffatape verwendet. Meiner Meinung nach der einfachste Weg.

Schaumstoffpolsterung:

Um das Tragen angenehmer zu gestalten, habe ich beschlossen, die LED-Dreiecke mit Schaumstoff zu versehen. Ich nahm eine Schere, um Löcher in den Schaumstoff zu schneiden und ihn in Form zu bringen. Anschließend wird es nur noch mit doppelseitigem Klebeband (auch in Form geschnitten) fixiert.

(Das weiße Band auf der Rückseite:)

Als ich die Mütze zum ersten Mal trug, bemerkte ich, dass die Rückseite der Mütze rutschig war und der Griff nicht sehr gut war. Da wollte ich nicht auch noch etwas Schaum drauf kleben, denn dann wäre der Helm zu klein für meinen riesigen Kopf;) Also beschloss ich, etwas grobes Malerband hinten auf den Hut zu kleben. Es funktioniert perfekt!

Schritt 6: BEENDEN

Verbinden Sie Ihren Hut mit der Android-App und

viel spaß auf deiner nächsten party

Schritt 7: Mögliche Erweiterungen (noch nicht implementiert)

Ich habe es V1 genannt, weil ich noch ein paar Ideen habe, was ich mit diesem Hut für Version Nr. 2.

Als nächstes möchte ich, dass der Hut sensibel klingt, was eine enorme Verbesserung wäre. Es gibt zwei Möglichkeiten, die ich ausprobieren möchte:

• Mit einem MAX9814 Mikrofonverstärkermodul mit Auto-Gain
• Zusätzlich zum MAX9814 möchte ich einen MSGEQ7 Band Equalizer ausprobieren für … gut um die Hats LEDs in einen Sound Equalizer zu verwandeln:)

So ein klangsensibler Hut wäre nicht nur sinnvoll, weil er auf Partys noch effektiver wäre, sondern wäre auch einfach das Allerbeste!:)

Außerdem wäre es wichtig, dass der Arduino-Code und die Android-App stabiler codiert werden, ich habe immer noch Probleme mit einigen der Lichtprogramme. Ich habe nie Programmieren gelernt und es mir selbst beigebracht. Und das Ergebnis sieht exakt so aus ^^

Wenn Sie irgendwelche Ideen haben, wie Sie den Hut verbessern können (einen eigenen Sound implementieren oder sogar eine Kaffeemaschine (Kaffee ist nie eine falsche Idee)) schreiben Sie es in die Kommentare und lassen Sie uns diskutieren. Ich freue mich auf Ihre Ideen und Anregungen.

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