Wearable Sound Reactive Equalizer Rock - Gunook

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

Schon seit einiger Zeit wollte ich ein Stück entwerfen, das mit Klang interagiert. Der Equalizer Skirt verfügt über eine integrierte Elektronik, die auf den Geräuschpegel in seiner Umgebung reagiert. Die integrierten LEDs sind als Equalizer-Balken angeordnet, um das klangreaktive Verhalten hervorzuheben. Je nach Tonintensität leuchten nur wenige oder alle LEDs.

Die passende Elektronik zu integrieren, ohne sie sichtbar zu machen, war nicht ganz einfach, da der Rock hauteng sitzt. Außerdem wollte ich, dass der Equalizer Rock wie ein normaler Rock ohne Löcher aussieht, wenn das Licht ausgeschaltet ist. Es hat einige Zeit gedauert, die richtigen LEDs und die richtige Methode zu finden, da vorgefertigte LED-Streifen oder LED-Stränge zu sperrig und nicht flexibel genug für den Rock waren.

Die Verwendung von leitfähigem Faden ist normalerweise eine einfache Möglichkeit, Elektronik zu integrieren. Wenn es jedoch darum geht, mehrere RGB-LEDs zu einem Streifen zu verbinden, ist der Widerstand des leitfähigen Fadens zu hoch. Die LEDs müssen ziemlich eng zusammengenäht werden, sonst beginnen sie zu flackern und/oder zeigen die falsche Farbe.

In dieser Anleitung zeige ich Ihnen, wie Sie einen maßgeschneiderten, sehr dünnen und flexiblen LED-Streifen herstellen sowie die Elektronik anschließen und die Lichter in das Leder integrieren.

Schritt 1: Das Design

Dieser Lederrock hat 5 Säulen mit jeweils 3 bis 6 Lichtern und insgesamt 20 LEDs. Die LEDs und die Elektronik sind an der Innenseite der Schürze angebracht. Die Lichter leuchten durch Löcher in der Deckschicht, die mit Ösen und Heißkleber befestigt sind. Da die Ösen wie kleine Nieten aussehen, sieht der Rock auch bei ausgeschaltetem Licht noch gut aus.

Schritt 2: Zubehör

Materialien:

• Leder
• Beschichtung
• Reißverschluss
• oder hol dir einen Rock
• 20 x RGB-LEDs [Typ WS2812B] von SparkFun
• Mikrocontroller [Flora] von Adafruit
• Mikrofonverstärker von Adafruit oder SparkFun
• 3,7 - 5 V Akku von SparkFun oder Amazon
• Flexibler Draht [Silikon oder PVC beschichtet] von Adafruit
• Schrumpfen durch Hitze
• 3 x männliche Überbrückungsdrähte
• 3 x weibliche Überbrückungsdrähte
• 10 cm klebriger Klettverschluss
• 20 x ¼” Ösen

Werkzeuge:

• Lötkolben
• Lötdraht
• Ösenwerkzeugsatz
• Hammer
• Heißklebepistole + Kleber
• Maßband
• Herrscher
• Schere
• Stoffkreide oder Stift
• Nadel & Faden
• Nähmaschine
• Computer & USB-Kabel

Optional:

• Löthilfswerkzeug
• Krokodil-Schnappschüsse
• Drahtcrimpzange

Schritt 3: WS2812B RGB-LEDs

Im Bild oben sehen Sie 'nackte' WS2812B RGB - SMD LEDs. Jede LED ist 5 x 5 mm klein und verfügt über eine rote (R), eine grüne (G) und eine blaue (B) LED sowie einen winzigen Treiberchip. WS2812B LEDs sind adressierbar, was bedeutet, dass Sie die Farbe und Helligkeit jeder einzelnen LED steuern können. Daher kann fast jedes erdenkliche Muster programmiert werden.

Jede LED hat vier Lötkontakte: einen für Masse, einen für die Stromversorgung und einen für den Dateneingang und einen für den Datenausgang. Der Masse-Pin ist oben auf der LED mit einer ausgeschnittenen Kante markiert, neben dem Masse-Pin befindet sich der Dateneingangs-Pin. Diagonale gegenüber dem Dateneingang befindet sich der Datenausgang, der mit dem Dateneingangspin der nächsten LED verbunden wird. Der letzte Pin ist der Power-Pin. Die Datenpins sind notwendig, um die Information zu übertragen, wie hell und welche Farbe die LEDs haben sollen.

Wenn Sie weitere Informationen benötigen, besuchen Sie die Produktseite von Sparkfun, wo Sie das Datenblatt, eine Anschlussanleitung und ein LED-Tutorial finden.

Schritt 4: Mikrofonverstärker

Das Elektret-Mikrofonverstärkerboard von Adafruit wird mit einem 20-20KHz Elektretmikrofon sowie 3 Lötpins zum Anschluss an einen Mikrocontroller geliefert. OUT muss mit dem im Code definierten Mikrocontroller-Pin verbunden werden, GND wird mit Masse und VCC mit einer Stromquelle zwischen 2,4 - 5 V verbunden. Verwenden Sie das "leiseste" Netzteil auf der Platine. Bei der Flora wäre dies der 3,3-V-Pin.

Der Elektret-Mikrofonverstärker eignet sich hervorragend für Audioaufnahmen oder audioreaktive Projekte wie diesen LED-Rock. Weitere Informationen zum Mikrofon finden Sie im Datenblatt von Adafruit.

Schritt 5: Tragbarer Mikrocontroller

Es gibt viele tragbare Mikrocontroller zur Auswahl. Eine Übersicht über die verschiedenen Bretter finden Sie in Schritt 3 der Anleitung Jellyfish Skirt. Für dieses Projekt ist ein Board mit etwas mehr Rechenleistung und Speicher erforderlich, da der Code etwas komplex ist. Die Arbeit mit einem kleineren Board ist wahrscheinlich komplizierter oder funktioniert überhaupt nicht, weil nicht genügend Speicher vorhanden ist.

Schritt 6: Netzteil

Die Verwendung von Powerbanks anstelle von "nackten" Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) ist sicherer, da der Akku in einem Aluminiumgehäuse geschützt ist. Powerbanks sind auch einfacher aufzuladen und praktisch, falls Sie andere Geräte wie Ihr Telefon aufladen möchten. In diesem Projekt arbeite ich jedoch mit einem "nackten" Lithium-Polymer-Akku, da ich einen kleinen und flachen Akku benötige. Da der Rock eng anliegt, bleibt nicht viel Platz für eine große Powerbank.

Der LiPo wird mit einem 2-poligen JST-Stecker geliefert, der in den Mikrocontroller eingesteckt werden kann. Der Akku hat im voll aufgeladenen Zustand ca. 4,2 V und geht bei 3,0 V leer. Die LEDs sollen mit einem 5 V Netzteil betrieben werden, funktionieren aber auch mit einem 3,7 V Akku.

Berechnung der Laufzeit Ihres Akkus: Eine LED zieht ca. 60 mA (Milliampere) Strom. Stellen Sie sich vor, Sie haben 20 LEDs auf Ihrem Streifen, sie ziehen insgesamt höchstens 1.200 mA. Ein 1200mAh (Milliamperestunden) Akku kann eine Stunde lang 1200mA liefern; Wenn Ihr Akku also eine Kapazität von 2.500 mAh hat, leuchten die LEDs mindestens zwei Stunden lang: 2.500 mAh / 1.200 mA = 2,08 h

Wenn Sie sich jedoch für einen LiPo entschieden haben, lesen Sie zuerst das LiPo-Akkupflege-Tutorial von Sparkfun.

Schritt 7: Entwerfen und nähen Sie den Rock

Das Design basiert auf einem klassischen Rockmuster mit hoher Taille. Vorne und hinten befinden sich zwei Abnäher. Auf der Rückseite des Rocks habe ich einen Reißverschluss angebracht und zwei (von den ursprünglich vier Abnähern) in die hintere Mitte verlegt. Da der LED-Streifen etwas jucken könnte, empfehle ich auch, ein Futter in den Rock zu nähen. Den Rock habe ich auf 42 cm Länge gekürzt. Sehen Sie sich dieses Tutorial zum Nähen eines Rocks an, wenn Sie Hilfe benötigen.

Am Ende werden der LED-Streifen sowie Akku, Mikrofon und Mikrocontroller an der Innenseite der Schürze befestigt. Alles in allem kann es für weichere Materialien wie Baumwolle etwas schwer sein und das Gewicht kann am Stoff ziehen. Für meinen Rock habe ich dünnes Leder verwendet und hatte kein solches Problem.

Falls Sie keinen eigenen Rock nähen möchten, verwenden Sie einfach einen, den Sie bereits haben. Achte darauf, dass der Stoff dick genug ist.

Schritt 8: LED-Layout entwerfen

Überlegen Sie nun, wie viele LEDs Sie für Ihren Rock verwenden möchten und wo Sie diese anbringen. Der Lederrock hat insgesamt 20 LEDs. Auf der rechten Seite der Schürze sind 5 Säulen mit je 3 bis 6 LEDs angeordnet. Da die LEDs klangreaktiv sind, wollte ich, dass sie wie Equalizer-Bars aussehen.

Markieren Sie die LED-Spots oben auf Ihrem Rock mit etwas Stoffkreide. Später werden alle LEDs in einer Linie verbunden. Der Anfang der LED-Kette befindet sich in der Mitte der Vorderseite des Rocks.

Schritt 9: Löcher in den Rock schneiden

Im nächsten Schritt gehen Sie vor und integrieren die Ösen in die oberste Schicht des Rocks [nicht das Futter]. An jeder markierten Stelle ein kleines Loch in den Stoff schneiden. Achtung: Zuerst ein kleines Loch schneiden und prüfen, ob die Öse hineinpasst. Wenn das Loch auch nur ein wenig zu groß ist, fällt die Öse heraus.

Setzen Sie die tiefere Öse durch das Loch auf die oberste Schicht des Rocks. Halten Sie sich an der Öse fest und drehen Sie den Rock vorsichtig um.

Schritt 10: Ösen einsetzen

Legen Sie nun die Metall- (oder manchmal Gummi-) Form unter die obere Öse. Legen Sie die Unterlegscheibe auf die Rückseite der Öse. Halten Sie den Stempel oben auf die tiefere Öse und bringen Sie Öse und Unterlegscheibe mit einem Hammer vorsichtig in ihre endgültige Position. Wiederholen, bis alle Ösen im Rock sind.

Schritt 11: Löten Sie die erste LED auf das Erdungskabel

Jetzt ist es an der Zeit, die einzelnen Leuchten zu einem LED-String zusammenzulöten. Stellen Sie sicher, dass Sie sehr flexiblen Draht verwenden, da er einfacher zu verarbeiten ist. Schneiden Sie einen Draht lang genug ab, um alle LEDs anzuschließen. Dies ist der durchgehende Erdungsdraht.

Entfernen Sie nach den ersten 10 cm mit einer kleinen Schere etwas Plastik um das Erdungskabel. Legen Sie die erste LED nach unten in das Löthilfswerkzeug. Sichern Sie das Erdungskabel im gegenüberliegenden Clip. Bewegen Sie beide Clips zusammen, bis sich der leere Drahtteil direkt neben dem Massestift der LED befindet. Drücken Sie dann den heißen Lötkolben auf den Draht und den Erdungsstift und erhitzen Sie ihn etwa zwei Sekunden lang. Nehmen Sie den Lötdraht und halten Sie ihn direkt neben den Lötkolben über den Stift und den leeren Draht. Warten Sie dann, bis etwas Lötdraht geschmolzen ist und die LED am Draht befestigt ist. Entfernen Sie den Lötdraht vor dem Lötkolben und warten Sie, bis die Lötstelle kalt ist.

Hinweis: Die kürzere Seite des Kabels (extra 10 cm) muss auf der gleichen Seite wie der Daten-IN-Pin liegen. Andernfalls steht der LED-Streifen auf dem Kopf und die Daten können nicht in die richtige Richtung übertragen werden.

Schritt 12: Löten Sie etwas mehr

Messen Sie für die zweite LED den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Öse Ihres Rocks. Verwenden Sie eine kleine Schere, um die Silikon- oder PVC-Beschichtung um den Draht herum zu entfernen, an dem die zweite LED angelötet wird. Löten Sie die zweite LED auf das Erdungskabel und wiederholen Sie den Vorgang, bis jede Öse eine eigene LED hat.

Schritt 13: Löten Sie das Stromkabel auf den LED-Streifen

Schneiden Sie einen Draht so lang wie der Erdungsdraht. Dieser Draht wird auf den Power-Pin (diagonal gegenüber dem Masse-Pin) der LEDs gelötet. Entfernen Sie erneut die Silikon- oder PVC-Beschichtung um den Draht an den gleichen Stellen und löten Sie den Draht auf den Power-Pin.

Schritt 14: Datenkabel zwischen LEDs löten

Jetzt gehen Sie voran und löten einzelne, kürzere Drähte zwischen den Datenpins der LEDs. Die Datenleitung wird zwischen jedem Licht durchtrennt, so dass das Datensignal durch den Chip der LED läuft, bevor es zur nächsten LED weitergeleitet wird. Sie benötigen ein Datenkabel an der ersten LED Ihres Streifens (Dateneingangspin), aber kein Kabel am Datenausgangspin Ihrer letzten LED.

Tipp: Es hilft, etwas Lötdraht über die Enden des Drahtes zu schmelzen, bevor die Drähte auf die Stifte gelötet werden.

Schritt 15: Arduino IDE herunterladen, die Neopixel-Bibliothek installieren und den Code hochladen

Falls Sie noch nie mit einem Arduino-Mikrocontroller gearbeitet haben, müssen Sie die Arduino IDE (Integrated Development Environment) herunterladen. Dies ist eine Software zum Schreiben von Programmen und zum Hochladen auf Ihren Arduino-Mikrocontroller. Die Bibliothek enthält einige grundlegende Beispielprogramme. Sie können die Software von der Arduino-Website herunterladen. Befolgen Sie bei der Arbeit mit Flora die Schritte auf der Adafruit-Website, um Ihre Arduino-IDE zu ändern.

Da es in der Arduino-Bibliothek kein Beispielprogramm für RGB-LEDs gibt, müssen Sie eine zusätzliche Bibliothek herunterladen, um damit zu arbeiten. Die NeoPixel-Bibliothek von Adafruit ist leicht zu verstehen und zu verwenden. Laden Sie die Bibliothek hier herunter. Öffnen Sie die Arduino IDE und installieren Sie die Bibliothek, indem Sie zu Bibliotheken verwalten gehen. Ein Fenster wird geöffnet und Sie müssen die ZIP-Datei von Adafruit auswählen.

Öffnen Sie nun eine neue Skizze, indem Sie auf Datei> Neu gehen. Gehen Sie zur Seite LED Ampli-Tie und kopieren Sie den Code und fügen Sie ihn in Ihre Skizze ein. Ändern Sie im Code die Anzahl der LEDs in die tatsächliche Anzahl der LEDs, die Sie in Ihrem Projekt verwenden. Sie müssen auch den Pin definieren, mit dem Ihr LED-Streifen am Mikrocontroller verbunden wird, und den Pin für das Mikrofon. Wählen Sie nun Ihren Mikrocontroller über Tools > Board aus. Nachdem Sie Ihren Mikrocontroller mit einem USB-Kabel an Ihren Laptop angeschlossen haben, klicken Sie auf den Pfeil in der oberen linken Ecke der Skizze. Dadurch wird das Programm auf Ihren Mikrocontroller hochgeladen. Wenn in Ihrer Skizze ein orangefarbener Fehler auftaucht, kopieren Sie den Text und führen Sie eine Google-Suche durch, um eine Lösung zu finden.

Hinweis: Der analoge (A) Pin muss nicht die gleiche Nummer haben wie der digitale (D) Pin. Die digitalen Pin-Nummern sind auf die Tafel geschrieben. Die analogen Pin-Nummern finden Sie im Flora-Pinout-Diagramm. Der in Ihrem Code definierte Pin für Ihr Mikrofon muss ein analoger Pin sein - der LED-Streifen ein digitaler Pin.

Schritt 16: Testen Sie Ihren LED-Streifen

Bereiten Sie zuerst Ihren Mikrocontroller vor. Sie müssen drei weibliche Überbrückungsdrähte abschneiden und auf Ihren Mikrocontroller löten. Löten Sie die Datendrähte auf die Pins, die Sie in Ihrem Code definiert haben (ich habe D10 und D12 verwendet, aber Sie sollten D6 und D9 verwenden - diese Pins sind bereits im Ampli-Tie-Code definiert). Die beiden Masse- und Stromkabel können auf je einen Pin gelötet werden. Sichern Sie die Fugen mit etwas Heißkleber.

Schneiden Sie dann drei männliche Überbrückungsdrähte ab und löten Sie sie auf den Anfang Ihres LED-Streifens. Sichern Sie die Verbindung mit etwas Schrumpfschlauch. Es wird Ihnen helfen, Ihre Lichter von Ihrem Board zu verbinden und zu trennen. Es ist auch sicherer, weil sich der Stecker löst, bevor ein Draht von der Platine oder dem LED-Streifen abreißt. Dies kann leicht passieren, wenn Elektronik getragen wird.

Jetzt können Sie Ihren LED-Streifen mit der Platine verbinden und testen. Ich habe zuerst das NeoPixel strandest (Programm zum Aufleuchten der LEDs ohne Mikrofon) hochgeladen, um zu sehen, ob alle Lichter funktionieren. Sie müssen das Board auch an einen LiPo oder Ihren Computer für eine Stromversorgung anschließen. Wie Sie auf dem Bild sehen können, habe ich zuerst Krokodildruckknöpfe verwendet.

Schritt 17: Bereiten Sie Ihr Mikrofon vor

Löten Sie einen Draht auf jeden Pin. Verwenden Sie die anderen drei weiblichen Überbrückungsdrähte und löten Sie diese an die Enden der Drähte. Laden Sie dann den LED Ampli-Tie-Code auf Ihren Micocontroller hoch. Denken Sie daran, die Anzahl der LEDs sowie den analogen und digitalen Pin im Code zu ändern. Verbinden Sie Ihre Lichter und Ihr Mikrofon mit Ihrem Board und testen Sie es.

Schritt 18: Integrieren Sie LEDs in Rock

Wenn alle LEDs funktionieren, können Sie die LEDs in Ihren Rock integrieren. Drehen Sie den Rock um und kleben Sie etwas Heißkleber um die erste Öse. Legen Sie die erste LED (die Seite, die nach unten leuchtet) in die erste Öse oben auf dem Kleber. Dann etwas Heißkleber auf die LED auftragen, etwas abkühlen lassen und mit dem Finger nach unten drücken, bis sie kalt ist. Wenn die Lötstellen nicht ausreichend gesichert sind, noch etwas Kleber darüber geben. Wiederholen, bis alle LEDs in eine Öse geklebt sind.

Schritt 19: Ösen ausfüllen

Nachdem alle LEDs in die Ösen eingeklebt sind, drehen Sie die Schürze wieder auf die rechte Seite und füllen Sie die Ösen mit Heißkleber aus. Halten Sie die Heißklebepistole vorsichtig etwas über die Öse und lassen Sie etwas Kleber in die Öse tropfen. Für eine ebene und glatte Oberfläche bewegen Sie die Heißluftpistole langsam im Kreis, während Sie die Öse füllen.

Schritt 20: Integrieren Sie die Elektronik in den Rock

Schneiden Sie im letzten Schritt drei klebrige Klettverschlussstücke zu: eines für das Mikrofon, eines für den Mikrocontroller und eines für den Akku. Kleben Sie das grobe Klettstück auf Ihre Elektronik und die passende weichere Seite Ihres Rocks auf das Leder. Es hilft, den Rock zu tragen und einen guten Platz für die Elektronik zu wählen, bevor der Klettverschluss auf das Leder geklebt wird.

Schritt 21: Tragen Sie Ihren Rock

Alles bereit. Jetzt können Sie den Akku, das Mikrofon und die Lichter in Ihren Mikrocontroller einstecken und aufleuchten.

Wenn Sie mehr über RGB-LEDs und das Programmieren eigener Muster erfahren möchten, sehen Sie sich die FastLED-Bibliothek an. Um Ihre LEDs zuzuordnen und Ihrem Projekt Schaltknöpfe hinzuzufügen, empfehle ich, mit der RGBShades-Bibliothek von macetech zu arbeiten.

Falls Sie Fragen haben oder etwas nicht klar ist, fragen Sie einfach nach. Viel Spaß beim Tragen Ihrer Leuchten!

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