Sombrero LED tetraédrico (estilo Deichkind) V1: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

¿Conoces a la banda de música alemana Deichkind? Bueno, soy un gran admirador de ellos y he estado en varios conciertos. Como parte de sus espectáculos escénicos, esta banda usa sombreros tetraédricos, llenos de LED. ¡Ya en el primer concierto hace más de 10 años supe que necesitaba un sombrero así! Desafortunadamente no tenía los conocimientos necesarios para hacer uno. Pero hace aproximadamente medio año, descubrí Arduinos, y así comenzó …

El sombrero está hecho de plexiglás negro, opaco y también transparente. Busqué imágenes útiles de los cascos en la web y traté de hacerlo lo más parecido posible al original.

Desafortunadamente, hice menos fotos mientras construía el sombrero. Entonces esta instrucción contiene más dibujos:)

Para la fuente de alimentación utilicé una batería externa de 10.000 mAh. Los LED son WS2812b para obtener todos los colores imaginables. Está controlado por Arduino Nano con el módulo HC06 y la aplicación de Android. Se pueden reproducir varios programas a través de la aplicación. Aquí todo es posible. Proporcionaré mi código arduino y la apk de Android en las próximas semanas. Pero aún no está comentado y es en parte caótico, porque algunas partes simplemente se copiaron de la web. Tan pronto como tenga un estado razonable, lo subiré aquí para su libre disposición.

Suministros

Hardware: Los enlaces van a los sitios / productos que utilicé, no se sorprenda: la mayoría de los sitios son alemanes:) No es necesario que coja exactamente los productos de los sitios enlazados. Esto es solo una ayuda para mostrar el producto necesario.

• Plexiglás negro opaco (3 triángulos equiláteros, 42 cm de longitud del borde, 2 mm de grosor)
• Plexiglás transparente (2x triángulos equiláteros, 42 cm de longitud del borde, 0,5-1 mm de grosor) o una lámina transparente resistente
• WS2812B Banda de LED IP30 (no resistente al agua), 30 LED por metro, en total 156 LED
• Arduino Nano
• Módulo Bluetooth HC06
• Powerbank, se recomienda una salida USB dual (cuanto más pequeñas sean las dimensiones, mejor)
• Condensador 500-1000mF
• Resistencia de 330 ohmios
• Cable USB USB-A a mini-USB (alimentando el Arduino Nano)
• Cable USB USB-A a lo que sea (se cortará, alimentando los LED)
• Cables de conexión
• Pegamento fuerte para plásticos
• Espuma para que sea más cómodo de llevar.

También necesitará algunas herramientas básicas, cinta adhesiva, pegamento para plástico, cúter, tijeras y un soldador.

Las piezas de plexiglás se muelen. Si no tiene acceso a una fresadora, considere utilizar el servicio de talleres de plexiglás. Molerán el material en la forma que desee y lo entregarán en la puerta de su casa. Sin embargo, en mi experiencia, estos servicios son mucho más costosos que si compras un rectángulo y lo cortas tú mismo. Puede usar mi dibujo para ordenar las placas en forma terminada.

Alternativamente, puede intentar perforar los agujeros con una simple taladradora manual.

Paso 1: Poner el plexiglás en forma

El casco consta de tres triángulos de plexiglás negro, dos de los cuales deben estar provistos de agujeros para ver a través y recortes para los LED. Compré una placa de plexiglás de las dimensiones 850x370x2mm para ella, la corté con el cúter en los tres triángulos equiláteros, haz lo mismo con el plexiglás / foil transparente, del mismo tamaño.

Cada uno de los triángulos negros trabajé en la fresadora. Por lo tanto, fijé el triángulo con cinta adhesiva de doble cara en la mesa de la máquina. Los bordes de los tres triángulos se fresaron para obtener un borde limpio. Para dos de los triángulos, fresé los agujeros ranurados para los LED (agujeros ranurados porque el LED es un cuadrado con 5x5 mm) con una fresa de 5 mm y los bolsillos circulares para ver a través. Debido a que las placas solo se unen a la mesa de la máquina con cinta adhesiva, debe tener cuidado de no fresar en la mesa. Trabaje su camino hacia abajo capa por capa.

Si no tiene una fresadora, también puede probar una taladradora a mano. Pero sea muy exacto con el posicionamiento de los orificios de los LED, porque los LED de la tira tienen exactamente la distancia de 3, 33cm. Tal vez usaría una broca que sea 0,5 mm más gruesa que el LED de su tira en diagonal.

Si ha pedido las placas ya cortadas, enhorabuena:) Entonces este paso es nulo. El dinero simplifica mucho;)

Paso 2: Monte las bandas de LED y suéldelas

Dispuse los LED en una fila de abajo hacia arriba en un patrón en S, comenzando en la punta frontal del sombrero. Para esto corté 24 tiras:

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

Puede cortar las tiras de LED en piezas individuales sin destruirlas. Use tijeras para cortar en los lugares designados. Asegúrese de cortar de manera que toda la almohadilla de soldadura quede expuesta en ambas partes (porque ya son muy pequeñas para empezar).

Cuando haya fresado las placas, los LED de la tira deberían encajar perfectamente en los orificios previstos y ya adherirse un poco. Fila inferior de las tiras con 12 LED, arriba con 11, etc. Si ha perforado los agujeros a mano, ahora puede ver exactamente cómo ha trabajado. Puede que tenga que hacer algunas correcciones. Para mantener los LED en la placa y en su lugar, los pegaría con cinta adhesiva. Lo suficiente para que no se caigan. (No se preocupe, se pegarán más tarde).

Haz eso con ambos triángulos llenos de agujeros.

Ahora la parte de soldadura:

En los cortes de las tiras de LED hay 3 contactos donde tienes que soldarlos juntos nuevamente. GND, 5V + (o Vcc o similar según la versión) y Din / Dout. Ahora conecte las rayas en forma de S; GND con GND, 5V + con 5V + y Dout con Din como se muestra en el dibujo. Atención: la salida de datos (Dout) debe estar conectada con la entrada de datos (Din).

Esto llevará un tiempo, porque los contactos eran bastante pequeños y tienes 132 juntas de soldadura:) ¡Diviértete!

Cuando termines, ¡revísalos dos veces! No querrás volver a soldarlos cuando se rompan y tu casco ya esté terminado. Confía en mí.

Paso 3: ensambla el tetraédrico

Ahora necesitamos los dos triángulos con los LED montados encendidos y los dos triángulos transparentes. Para los triángulos transparentes puede utilizar otra placa de plexiglás o una lámina gruesa. Usé una lámina, porque es más liviana que un panel de plexiglás.

Tome una base (caja de cartón), coloque los triángulos LED sobre ella con los LED en el suelo y luego póngale un poco de pegamento líquido. Preste atención para hacerlo a una distancia regular. Luego, coloca los triángulos transparentes sobre él y pégalos juntos. Asegúrese de que no haya burbujas entre los platos. Si el pegamento líquido fluye hacia el LED, ¡perfecto! Porque entonces el LED está pegado y fijo y no se caerá.

Consejo: no todos los pegamentos combinan con todo tipo de plásticos. Haga una muestra de pegamento con algunos trozos de basura de papel de aluminio / plexiglás.

Dependiendo de su pegamento, ahora tardará un poco en secarse. En mi caso, cubrí los triángulos pegados con cartón, los pesé y dejé secar una noche.

Luego, tienes un triángulo negro plano sin LED o cubierta transparente, y dos triángulos negros con agujeros y LED, cubiertos con el plano transparente. Ahora necesitas cinta de pintor y un pegamento fuerte para plásticos. Junta los tres triángulos como un tetraédrico. Preste atención a sus cables soldados, dóblelos un poco hacia arriba. Para mantener todos los triángulos en su lugar, ¡usa la cinta de pintores! Cuando el tetraédrico con cinta esté listo, agregue el pegamento plástico en los bordes, por fuera y lo mejor posible por dentro. Déjalo secar.

Consejo: si desea que sea más estable, tome cinta adhesiva transparente para paquetes y pegue con cinta adhesiva los bordes pegados. La cinta es casi invisible si trabaja con precisión.

Entonces tienes tu Tetraédrico-LED-Hat. ¡Es hora de encenderlo!

Paso 4: La parte del microcontrolador

Para controlar las luces tomé un Arduino Nano y para la comunicación con la aplicación de Android decidí usar el módulo Bluetooth HC06. Hay dos formas de suministrar energía al sistema, consulte las imágenes adjuntas.

Opción de energía A (recomendada): Para esta opción, necesita un banco de energía con dos salidas USB, que pueden funcionar simultáneamente. Para encender el arduino, simplemente use un cable USB-A a mini-USB. Los LED se alimentarán con el segundo cable USB. Tome un cable USB que ya no necesite y córtelo. Quítelo al final, verá cuatro cables: un negro y rojo un poco más fuertes, y dos cables de colores un poco más delgados (en su mayoría verde y blanco). Necesitamos el negro y el rojo, estos son tierra y V +. Conecte el V + rojo con el 5V + de la franja LED en la punta frontal del sombrero (en ambos triángulos). Conecte la tierra negra al GND de la franja LED en la punta frontal del sombrero (en ambos triángulos) Y conéctelo al GND del Arduino.

Se recomienda esta opción ya que permite que Arduino controle y que las luces tengan fuentes de alimentación separadas. Este no es el caso con la opción B, que puede hacer que el Arduino se reinicie cuando todos los LED se encienden a la vez y el voltaje cae.

Opción de energía B (no recomendada):

Esta debe ser solo su elección cuando no quiera usar un powerbank con dos salidas, porque todavía tiene un powerbank pero solo tiene una salida y es demasiado tacaño para comprar uno nuevo con dos salidas;) Proceda como se describe en la opción A, pero conecte el cable rojo del cable USB no solo con la tira de LED, sino también con el pin Vin del Arduino. Cuando enciende todos los LED a la vez, tal vez el voltaje caiga demasiado y el arduino lo hará ser reiniciado. No se dañará, pero no es el mejor comportamiento para sus artículos. Importante: Es muy importante NO conectar un cable USB en esta configuración, ¡porque su placa Arduino ya está encendida!

Datos:

Para decirle a los LED cómo deben comportarse, el Arduino debe enviar algunos datos al primer pin Din de la tira de LED en la punta frontal del sombrero. Es importante utilizar un pin PWM del Arduino Nano. Los pines PWM en Arduino Nano son Pin no. 3, 5, 6, 9, 10, 11. En la imagen adjunta se puede ver que utilicé el pin no. 6 para transmisión de datos.

En total hay tres cables, que van a la punta frontal del sombrero: GND y V + para los LED, y el tercero es el envío de datos desde el Arduino. Puede colocar tres cables separados, o hacerlo como yo y usar el resto del cable USB cortado. Ya incluye cuatro cables (uno de ellos podría ignorarse).

Soldé todos los componentes juntos en lugar de usar cables de puente enchufados, porque la soldadura es más estable.

Si tiene una impresora 3D, puede imprimir una pequeña caja para sus componentes que puede pegar en el sombrero. Usé una pequeña caja que ya tenía en casa con buenas dimensiones para los componentes eléctricos. Si no tienes una caja o una impresora… simplemente usa Gaffatape:) ¡No es broma! Simplemente envuelva suficiente Gaffa alrededor de sus componentes eléctricos y péguelo con cinta adhesiva dentro de su sombrero en el triángulo posterior. Desventaja: si una soldadura se rompe … diviértase para desenvolver, encontrar y resolver el problema;)

Codificación:

Como ya se mencionó, proporcionaré mi código fuente del arduino en las próximas semanas. En este momento es muy caótico mostrárselo a alguien:) Ahora puede comenzar a codificar su aplicación y su código Arduino para la comunicación de la aplicación y también para los espectáculos de luces.

Para la aplicación de Android utilicé el appinventor 2 del MIT en línea. Para ser honesto, no me gusta programar con bloques de construcción, pero para una aplicación pequeña como esta, esta era la forma más rápida.

Para el código Arduino, sugiero la biblioteca FastLED.h. Viene con muchas funciones útiles, hay muchos ejemplos en la web y la documentación es excelente.

Importante: cuando haya elegido la Opción B como no recomendada para encender, siempre tendrá que desconectar la alimentación del Powerbank cuando conecte el Arduino a su computadora para escribir datos en él.

Es muy importante NO conectar un cable USB en la configuración B al mismo tiempo con el banco de energía, ¡porque su placa Arduino ya está encendida!

Paso 5: Ensamblaje final

Banco de energía:

Yo mismo compré el powerbank exclusivamente para este sombrero. Por lo tanto, lo pegué en el casco con el pegamento súper plástico. Si no desea tener el banco de energía en su sombrero por el resto de su vida, puede pegarlo con cinta adhesiva en la parte posterior del sombrero. Recomiendo la punta porque tu cabeza no se pega tanto y está fuera del camino hacia arriba. ¡Tenga en cuenta que todas las salidas y entradas aún son accesibles!

Arduino:

Si ya lo ensambló en una caja pequeña como lo hice yo, simplemente péguelo o péguelo con cinta adhesiva en la parte posterior del sombrero. No justo en el medio, porque debería estar tu cabeza más adelante. Si no tienes una caja, pégala con cinta adhesiva en algún lugar cerca de un borde.

Alambres:

Para fijar los cables en su lugar, solo usé Gaffatape negro. En mi opinión, la forma más sencilla.

Acolchado de espuma:

Para hacer el uso más cómodo, decidí agregar espuma en los triángulos LED. Tomé unas tijeras para hacer agujeros en la espuma y darle forma. Posteriormente, simplemente se fija con cinta adhesiva de doble cara (también cortada en forma).

(La cinta blanca en la parte de atrás:)

Cuando me puse el sombrero por primera vez, noté que la parte de atrás del sombrero estaba resbaladiza y el agarre no era muy bueno. No quería poner un poco de espuma allí también, porque entonces el yelmo sería demasiado pequeño para mi enorme cabeza;) Así que decidí poner un poco de cinta adhesiva de pintor en la parte posterior del sombrero. ¡Funciona perfectamente!

Paso 6: ¡TERMINE

Conecte su sombrero con la aplicación de Android y

diviértete en tu próxima fiesta

Paso 7: Posibles extensiones (aún no implementadas)

Lo llamé V1 porque tengo algunas ideas más sobre qué hacer con este sombrero para la versión núm. 2.

Lo siguiente que quiero es hacer que el sombrero suene sensible, lo que sería una gran mejora. Hay dos formas posibles en las que quiero probar:

• Con un módulo amplificador de micrófono MAX9814 con ganancia automática
• Además del MAX9814, quiero probar un ecualizador de banda MSGEQ7 para … bueno para transformar los LED de los sombreros en un ecualizador de sonido:)

Un sombrero sensible al sonido como este no solo tendría sentido porque sería aún más efectivo en las fiestas, ¡sino que también sería simplemente el mejor de todos!:)

También sería importante que el código de Arduino y la aplicación de Android se codificaran de manera más estable, todavía tengo algunos problemas con algunos de los programas ligeros. Nunca aprendí a codificar y lo enseñé yo mismo. Y el resultado se ve exactamente así ^^

Si tienes alguna idea de cómo mejorar el sombrero (implementar un sonido propio, o incluso una máquina de café (el café nunca es una mala idea)) escríbela en los comentarios y hablemos. Espero sus ideas y sugerencias.

Segundo premio en el desafío de velocidad Silly Hats