Glasfaser-Quallenrock - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Weil die Wirkung von Glasfaser so faszinierend ist, habe ich mir überlegt, ein Outfit mit Glasfaser und RGB-LEDs zu machen. Es hat einige Zeit gedauert, bis ich mir ein Design ausgedacht und herausgefunden habe, wie man die Fasern auf dem LED-Streifen anbringt. Am Ende habe ich diesen Jelly Fish Rock gemacht: Glasfaserstränge werden in Vinylröhren geklebt, die auf einen LED-Streifen und einen Gürtel geklebt werden. Auf der Rückseite befindet sich eine kleine Tasche für den Akku und den Mikrocontroller, der die LED mit Strom und Daten versorgt. Da die LEDs auf dem Streifen adressierbar sind, kann das Band in verschiedenen vorprogrammierten Farben und Mustern leuchten.

Dieses Projekt ist eine großartige Möglichkeit, mit RGB-LEDs zu beginnen und etwas über die Programmierung mit der Arduino IDE zu lernen. Und keine Sorge, Sie benötigen weder hervorragende Löt- noch Programmierkenntnisse, um diesen Rock herzustellen.

Schritt 1: Zubehör

Materialien

· 200 x 2 m lange Glasfaser - 0,05 cm Durchmesser [eBay]

· Adressierbare 5V RGB LEDs (60/m) mit Silikonhülle [Adafruit, eBay]

· Arduino-Mikrocontroller [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Lithium-(Ionen-)Polymer-Akku oder USB-Powerbank [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Durchsichtiger Vinylschlauch - 0,6 cm Durchmesser [Baumarkt]

· Klarer 5-Minuten-Epoxid- oder E6000-Kleber für Kunststoff [Baumarkt]

· Durchsichtiges, starkes Entenband (vorzugsweise Bi-Filament) [Baumarkt]

· Schrumpfschlauch - 1 cm Durchmesser [Baumarkt]

· 1,5 m verseiltes Kupferkabel/-draht 22 AWG [Baumarkt]

· Dünner Gürtel

· 10 cm starker klebriger Klettverschluss [Stoffladen]

· Stoff für Batterietasche

Werkzeuge

· Heißklebepistole

· Lötkolben

· Löten

· Messer

· Schere

· Feuerzeug

· Heißluftpistole

· Nadel & Faden

· Maßband

Schritt 2: RGB-LED-Streifen

RGB-LEDs können in verschiedenen Farben und Mustern leuchten, da sie adressierbar sind. Jede RGB-LED verfügt über eine rote, grüne und blaue LED sowie einen winzigen Treiberchip. Aufgrund des Chips ist die RGB-LED intelligenter als eine normale LED. Jeder Chip der LED kennt seine eigene Position auf dem Streifen und kann auch die Helligkeit von Rot, Grün und Blau individuell steuern. Daher lassen sich fast alle erdenklichen Muster und Farben programmieren.

Zwischen jeder einzelnen LED befinden sich drei Leitungen: +5V, DO/DI und GND. Die 5V-Leitung (was für "5 Volt" steht) versorgt die LED mit Strom; DI/DO (was für "Data Input" und "Data Output" steht) sagt der LED, wie und wann sie aufleuchten soll; GND steht für Masse. Oben auf diesen drei Linien befindet sich das Symbol einer kleinen Schere – dies ist die einzige Stelle, an der Sie den LED-Streifen schneiden sollten.

Sie sollten auch Pfeile auf dem Streifen finden. Die Pfeile zeigen die Richtung an, in die die Daten übertragen werden. Wichtig ist, Anfang und Ende des Streifens anzugeben: Die Schnittkante mit dem von Ihnen weg weisenden Pfeil ist der Anfang. Diese Seite muss an eine Stromquelle und einen Mikrocontroller angeschlossen werden. Bevor Sie einen LED-Streifen in einem Projekt verwenden, stellen Sie sicher, dass alle LEDs funktionieren. In Schritt 14 erfahren Sie, wie Sie ein Programm hochladen und Ihren LED-Streifen testen.

LED-Streifen gibt es mit unterschiedlichen LED-Dichten (30 LEDs/m, 60 LEDs/m oder 90 LEDs/m). Für dieses Projekt würde ich empfehlen, 60 LEDs / m oder noch mehr LEDs / Meter für einen voller aussehenden Rock zu verwenden.

Schritt 3: Mikrocontroller

Es gibt viele verschiedene Mikrocontroller zur Auswahl. Auf dem Bild sind 4 verschiedene Mikrocontroller zu sehen, die ich normalerweise für Wearables verwende: Das rote Wattuino Nanite85 von Watterott ist das kleinste Board mit einem Atmel ATtiny85 Mikroprozessor. Es ist ideal für die meisten tragbaren Projekte. Obwohl es keine großen Löcher zum Nähen hat, lässt es sich leicht an Ihrer Kleidung befestigen, da es so klein ist. Auf dem Board befindet sich ein USB-Bootloader, um es mit Ihrem Computer zu verbinden und eine Stromquelle wie eine Powerbank anzuschließen. Das Board hat 6 Pins: 4 Datenpins, 1 GND und 1 Power.

Das kleine schwarze Brett ist Gemma von Adafruit, das auch einen Atmel ATtiny85-Mikroprozessor hat. Die Löcher sind etwas größer und Sie können leitfähiges Garn zum Nähen verwenden. Gemma hat einen USB-Port und einen JST-Anschluss für Lithium Polymer Akkus. Das Board ist ideal für kleine Projekte, da es 6 Pins hat: 3 Datenpins, 1 GND und 2 Power (3 V und Vout).

Der größere schwarze Mikrocontroller ist der Flora von Adafruit. Die Flora verfügt über einen leistungsstärkeren Mikroprozessor (Atmel Mega 32u4) und kann für komplexe Projekte (Anschließen mehrerer Sensoren, Mikrofone usw.) verwendet werden. Das Board verfügt über einen USB-Port und einen JST-Anschluss für Lithium-Polymer-Akkus. Neben 14 Pins (8 Data, 3 GND und 3 Power) befindet sich auch ein Ein-/Ausschalter auf der Platine.

Der lila Mikrocontroller ist der LilypadArduino Simple von Sparkfun mit einem Atmel Mega328 Mikroprozessor. Das Board verfügt über einen JST-Anschluss, einen Ein/Aus-Schalter sowie einen programmierbaren Taster. Da sich der USB-Port nicht auf der Platine befindet (FTDI-Breakout) ist es komplizierter, eine Powerbank für die Stromversorgung zu verwenden. Es hat 11 Pins: 9 Datenpins, 1 GND und 1 Power. Das Lilypad ist waschbar und eignet sich aufgrund seiner großen Löcher gut für Nähprojekte.

Für dieses Projekt habe ich die Flora verwendet. Ich hätte einen kleineren Mikrocontroller verwenden können, aber es war der einzige, den ich zu dieser Zeit zur Hand hatte.

Schritt 4: Netzteil

Lithium-Polymer-Akkus sind leistungsstark und einfach aufzuladen. Je nach Kapazität (mA) gibt es die Batterien in unterschiedlichen Größen. Lithium-Polymer-Akkus werden normalerweise mit einem 2-poligen JST-Anschluss geliefert, der in den Mikrocontroller eingesteckt werden kann. Ein 3,7-V-Akku hat bei voller Ladung etwa 4,2 V und geht bei 3,0 V verloren.

Der LED Strip sollte mit einem 5 V Netzteil betrieben werden, funktioniert aber auch mit einer 3,7 V Batterie. Gehen Sie jedoch nie höher als 5 V.

Welche Kapazität ist die richtige für Ihr Projekt? Eine LED zieht etwa 60 mA (Milliampere) Strom. Stellen Sie sich vor, Sie haben 20 LEDs auf Ihrem Streifen, sie werden höchstwahrscheinlich insgesamt 1.200 mA verbrauchen. Ein 1200-mAh-Akku (Milliamperestunden) kann eine Stunde lang 1200 mA liefern. Wenn Ihr Akku also eine Kapazität von 2.500 mAh hat, hält er zwei Stunden oder länger:

2.500 mAh / 1.200 mA = 2,08 h

Da die LEDs nicht immer mit voller Helligkeit laufen, hält der Akku höchstwahrscheinlich länger. Auf Adafruit finden Sie eine großartige Anleitung zum Abschätzen der Laufzeit Ihres Akkus. Lithium-Polymer-Akkus können bei unsachgemäßer Verwendung sehr gefährlich sein. Wenn Sie mit Elektronik nicht allzu vertraut sind, empfehle ich die Verwendung einer USB-Powerbank. Es wird mit einem USB-Kabel geliefert, um kleine Elektronik wie Ihr Smartphone oder in diesem Fall einen Mikrocontroller mit Strom zu versorgen / aufzuladen. Es ist sicherer, eine USB-Powerbank am Körper zu tragen, da der Lithium-Polymer-Akku in einem Aluminiumgehäuse geschützt ist und weniger wahrscheinlich beschädigt wird, wodurch er auslaufen oder explodieren könnte. Sie möchten nicht, dass dies passiert. In diesem Tutorial habe ich einen Lithium-Polymer-Akku direkt verwendet (nicht in einem Aluminiumgehäuse). Ich bin inzwischen auf Powerbanks umgestiegen.

Schritt 5: Schneiden des LED-Streifens und Gürtels

Um zu beginnen, müssen Sie die Länge des Riemens herausfinden und wie viele LEDs und Glasfaserstränge Sie benötigen. Messen Sie Ihren Taillenumfang (Hilfe beim Maßnehmen) und schneiden Sie einen LED-Streifen so lang wie Ihr Maß. Schneiden Sie den Streifen an der nächsten mit einer kleinen Schere markierten Schnittlinie ab (siehe Bild). Im besten Fall ist der LED-Streifen etwas kürzer als die Länge Ihres Hüftumfangs. Zählen Sie nun die LEDs auf dem Streifen – das ist die Anzahl der einzelnen Glasfaserstränge, die Sie vorbereiten werden. Dies ist auch die Anzahl der LEDs, die Sie im NeoPixel-Code angeben müssen, bevor Sie das Programm auf Ihren Mikrocontroller hochladen.

Mein Streifen hat 60 LEDs pro Meter. Nach dem Zuschneiden eines 70 cm langen Stückes verbleiben noch 42 LEDs auf dem Streifen.

Später werde ich den LED-Streifen für mehr Halt auf einen dünnen Gürtel kleben. Der Gürtel sollte so breit wie der LED-Streifen und ca. 10cm länger sein. Da Sie den Gürtel mit Klettverschluss schließen, achten Sie darauf, die Gürtelschnalle abzuschneiden.

Schritt 6: Lötdrähte auf den LED-Streifen

Im nächsten Schritt müssen Sie die drei Drähte auf den LED-Streifen löten und mit Heißkleber und Schrumpfschlauch versiegeln. Schieben Sie zuerst ein kleines Stück Schrumpfschlauch (ca. 1,5 cm lang) auf die Silikonhülle. Schneiden Sie dann drei Drähte ab und löten Sie einen Draht an jeden der leitfähigen +5V-, DIN- und GND-Pins am Anfang des Streifens (Tutorial zum Löten von LED-Streifen). Wenn Sie für alle drei Leitungen den gleichen farbigen Draht verwenden, legen Sie etwas Klebeband um jeden Draht und markieren Sie sie, damit Sie sie nicht verwechseln. Stellen Sie sicher, dass die Drähte lang genug sind - ca. 30 cm - um sie später an Ihren Mikrocontroller zu löten. Machen Sie sie länger, als Sie denken, wenn Sie sich nicht sicher sind.

Drücken Sie nun eine kleine Menge Heißkleber in das Silikongehäuse, jedoch nicht so weit, dass die erste LED mit Kleber bedeckt ist. Während der Kleber noch weich ist, ziehen Sie den Schrumpfschlauch halb über die Silikonhülle und halb über die Drähte. Drücken Sie etwas Kleber aus dem Streifen in den Schrumpfschlauch und verwenden Sie eine Heißluftpistole, ein Feuerzeug oder den Lötkolben, um den Schrumpfschlauch zu erwärmen, bis er fest um den Streifen und die Drähte liegt. Versiegeln Sie nun das andere Ende des LED-Streifens mit etwas Heißkleber.

Schritt 7: Glasfaserbündel vorbereiten

Ich habe einen 2 m langen Strang aus 200 Glasfasern mit einem Durchmesser von 0,05 cm gekauft. Es gibt dünnere Glasfaserfasern auf dem Markt, aber je dicker die Faser, desto heller werden die Enden glänzen und desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie brechen.

Da ich den Rock ca. 50 cm lang haben wollte, schneide ich den Glasfaserstrang dreimal ab und habe 800 Fasern auf 50 cm bekommen.

Jetzt muss auf jede LED ein kleines Bündel Glasfasern geklebt werden. Ich habe ein durchsichtiges Vinylrohr mit einem Durchmesser von 0,6 cm verwendet, das ich in 42 Stücke (Anzahl meiner LEDs) je 3 cm lang geschnitten habe. Ich habe etwa 17 Fasern in jedes Vinylstück gelegt und sie durch das Rohr und etwas über das Ende hinaus geschoben, etwa 3 bis 4 cm. Abhängig von der Dicke Ihrer Fasern oder Ihres Vinylschlauchs können Sie in jedem Schlauch eine unterschiedliche Menge an Fasern haben. Verwenden Sie so viele wie möglich.

Am Ende, das Sie durchgedrückt haben, verteilen Sie etwas klaren Kleber (ich habe E6000 verwendet) zwischen den Fasern. Achte darauf, dass der Kleber zwischen die Fasern gelangt und ziehe den oberen Teil des Strangs zurück in das Rohr. Ich habe mich ursprünglich für ein 5-Minuten-Epoxid entschieden, aber es war nicht die beste Wahl. Der Kleber wurde sehr hart und die Fasern brachen manchmal. Ein klarer E6000-Kleber funktioniert genauso gut und ist flexibler.

Schritt 8: Machen Sie die Faseroptik heller

Wenn der Kleber getrocknet ist, schneiden Sie mit einem scharfen Messer etwa 0,5 cm von der Spitze der Tube ab. Achten Sie darauf, dass jetzt alle Fasern bündig mit dem Schnittende abschließen und nicht nach innen zurücktreten. Je sauberer der Schnitt, desto besser wird das Licht auf die Fasern übertragen.

Um die Enden noch heller leuchten zu lassen, können Sie das abgeschnittene Ende auch schmelzen. Halten Sie das Ende des Vinylschlauchs in die Nähe einer sauberen Flamme (Gasofen oder Feuerzeug, aber keine Kerze), bis die Fasern leicht geschmolzen sind. Seien Sie jedoch vorsichtig und halten Sie es nicht zu nahe an die Flamme - Sie möchten das Rohr nicht verbrennen. Nun sollten die Faserspitzen doppelt so hell leuchten.

Schritt 9: Trennen Sie die Fasern

Jetzt sind die einzelnen Stränge fast fertig. Für einen voller aussehenden Rock müssen wir die Fasern trennen. Am Ende des Rohres, wo die Fasern austreten, verteilen Sie sie gleichmäßig und geben Sie vorsichtig etwas Heißkleber darauf. Verwenden Sie jedoch nicht zu viel Kleber und halten Sie die Klebepistole nicht zu nahe, da die Fasern schmelzen und sich verbiegen. Halten Sie es fest, bis der Kleber trocken ist.

Schritt 10: Vinylrohrhalter bauen

Der LED-Streifen hat eine abnehmbare, wasserdichte Silikonhülle. Ich habe viele verschiedene Kleber ausprobiert, aber nichts klebte dauerhaft am Silikon. Allerdings wollte ich die Silikonhülle zum Schutz behalten.

Um das Faserbündel auf jeder LED zu befestigen, ist es notwendig, einen kleinen Halter aus Heißkleber zu bauen. Legen Sie einen Glasfaserstrang auf eine LED und kleben Sie etwas Heißkleber um und auf die rechte und linke Seite der Röhre – warten Sie, bis sie trocken ist. Wiederholen Sie dies für alle anderen Faserstränge einzeln. Dann den Kleber an der Seite vorsichtig aufschmelzen und 4 bis 5 Tuben zusammenkleben – dabei genau auf den Abstand zwischen den Vinyl-Tuben achten. Am Ende sollte jedes Glasfaserbündel direkt auf einer LED stehen.

Schritt 11: Tape Tubes auf Streifen und Gürtel

Schneiden Sie im nächsten Schritt das Entenband in 5 cm lange dünne Streifen und kleben Sie die Röhrenhalter um den LED-Streifen und den Gürtel. Beginnen Sie mit dem Ende des Streifens mit den 3 Drähten und lassen Sie 10 cm Gurt frei. Stellen Sie sicher, dass Sie jeden Strang genau auf eine LED legen. Nachdem Sie einen Abschnitt der Rohrhalter angebracht haben, befestigen Sie den nächsten Abschnitt mit dem gleichen Verfahren wie im letzten Schritt, bei dem wir die Halter selbst hergestellt haben. Hängen Sie dann den nächsten Abschnitt an. Kleben Sie die letzten drei Röhrchen des letzten Halters noch nicht auf die Leiste und den Gürtel.

Am Ende mit den 3 Drähten ein kleines Loch in den Gürtel schneiden und die drei Drähte durch das Loch ziehen. Biegen Sie die Drähte zur Mitte des Streifens und befestigen Sie sie mit einigen Klebebandschlaufen. Wir werden die Drähte schließlich weiter dorthin führen, wo die Batterietasche sein wird.

Schritt 12: Batterietasche herstellen

Für die Batterie und den Mikrocontroller habe ich eine kleine Tasche genäht. Wenn Sie nicht nähen können, schneiden Sie einfach zwei quadratische Stoffstücke zu und kleben Sie sie zusammen. Um es am Gürtel zu befestigen, schneide ich ein Quadrat mit einem Griff aus einem Kunststoff-Netzgewebe (siehe Bild) – normales Gewebe sollte genauso gut funktionieren. Das Quadrat sollte ungefähr die gleiche Größe wie das Batteriefach haben.

Wählen Sie nun eine Stelle, an der Sie die Akkutasche tragen möchten. Meins ist hinten etwas rechts. Entfernen Sie nun die eine Klebebandschlaufe zwischen den beiden Vinylröhren, wo Sie die Tasche platzieren möchten, und schieben Sie den Griff zwischen LED-Streifen und Gürtel. Ziehen Sie den Griff nach unten und nähen oder kleben Sie ihn auf das Quadrat. Kleben Sie etwas Klettband auf die Batterietasche und den Halter. Vergessen Sie auch nicht, den LED-Streifen wieder auf den Gürtel zu kleben.

Ich habe mich für Klettverschluss entschieden, weil ich die Akkutasche je nach Outfit austauschen wollte. Es gibt viele andere Möglichkeiten, eine dauerhafte Batterietasche noch sicherer und sicherer zu machen.

Schritt 13: Bauen Sie den Gürtelverschluss

Schneiden Sie ein 10 cm langes Klettstück ab und kleben Sie das raue Stück oben auf den Gürtel, wo wir 10 cm unbedeckt gelassen haben. Legen Sie das unscharfe Stück für später beiseite.

Da der Gürtel etwas schwer ist, hatte ich Angst, dass sich der Klettverschluss beim Tragen öffnet. Für mehr Halt habe ich drei kleine Klettstreifen geschnitten. Kleben Sie am Ende des Gürtels, wo Sie 3 Röhren nicht abgeklebt haben, die kleinen Klettstreifen zwischen dem Gürtel und dem LED-Streifen, die unter den Röhren ausgerichtet sind. Das unscharfe Stück sollte am LED-Streifen kleben, während die raue Seite am Gürtel kleben sollte. Das unscharfe Stück sollte auf einer Seite herausragen und das raue Stück sollte aus der anderen herausragen. Daher kann sich jedes Teil nur auf halbem Weg zwischen dem Gürtel und dem LED-Streifen befinden, bevor das andere Teil berührt wird. Die klebrigen Seiten, die über den LED-Streifen und den Gürtel hinausragen, können mit Stoff überzogen werden, damit sie nicht mehr kleben.

Befestigen Sie mit einigen Klebestreifen die letzten Vinylschlauchhalter am Gürtel.

Holen Sie sich nun das 10 cm lange Fuzzy-Stück, das Sie beiseite gelegt hatten. Kleben Sie es unter den Gürtel auf der gleichen Seite, auf der Sie gerade die kleinen Klettstreifen angebracht haben.

Jetzt können Sie den Rock anprobieren und den Gürtel schließen.

Schritt 14: Laden Sie das LED-Programm hoch

Jetzt müssen Sie das LED-Programm auf Ihren Mikrocontroller hochladen.

Da es so viele gut geschriebene und detaillierte Tutorials gibt, teile ich nur die Links mit Ihnen: Wenn Sie mehr Hilfe bei den ersten Schritten mit einem Arduino benötigen, etwas über die Arduino-Umgebung lernen, den Mikrocontroller an einen Computer anschließen und Programme auf den Arduino hochladen Hilfreiche Informationen finden Sie auf der Arduino-Website oder im Adafruit Flora Tutorial.

Ein tolles LED-Programm für den Anfang ist der Strandtest von Adafruit. Folgen Sie einfach dem Tutorial, laden Sie die NeoPixel-Zip-Datei herunter und fügen Sie sie Ihrer Arduino-Bibliothek hinzu. Wenn Sie mehr über RGB-LEDs erfahren und Ihren eigenen Code schreiben möchten, besuchen Sie die FastLED-Bibliothek. Es ist eine weitere Arduino-Bibliothek zum Programmieren adressierbarer LED-Streifen und Pixel. Sehen Sie sich die Fast LED-Community an, um einige großartige Beispiele zu sehen.

Schritt 15: Verbinden Sie den Streifen mit dem Mikrocontroller

Löten Sie das +5-V-Kabel vom Gürtel an den VBAT-Pin des Mikrocontrollers, GND an GND und das Datenkabel an den Pin, den Sie im LED-Code definiert haben, den Sie auf den Mikrocontroller hochgeladen haben. Ich habe Pin 6 gewählt. Damit die Drähte nicht abreißen, habe ich die Flora auf ein Stück Plastik geklebt und die Pins mit etwas Heißkleber geschützt. Sie können auch einen kleinen Knopfschalter in der linken Ecke sehen - ich habe ihn hinzugefügt, um zwischen verschiedenen LED-Mustern zu wechseln. Verbinden Sie nun Ihre Stromquelle mit dem Mikrocontroller und der LED-Gürtel sollte aufleuchten.

Schritt 16: … Fast fertig

Fast fertig! Jetzt können Sie die Fasern auf unterschiedliche Längen trimmen. Wenn Sie andere Effekte wünschen, können Sie entlang der Fasern Sandpapier verwenden oder die Fasern leicht biegen. Ich habe die Enden etwas mehr geschliffen, um ein diffuseres Leuchten zu den Enden zu erzielen.

Vielen Dank für das Lesen meiner instructable und viel Spaß beim Bauen und Tragen Ihres Rocks. Falls Sie Fragen haben oder etwas nicht klar ist, zögern Sie nicht zu fragen.