Collar con pinchos LED: 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

¿Alguna vez ha pensado que "los cuellos con púas son tan sencillos y aburridos"? Sí yo también. Es por eso que decidí arreglar un poco las cosas creando un collar de púas animado iluminado, perfecto para usar en Burning Man, en bodas o los martes.

Este se puede conectar opcionalmente a un sensor de movimiento para que los movimientos del usuario influyan en las luces. ¿Porque, porque no?

Lista de partes

Placas de circuitos en OSHPARK (archivos Gerber en el paso posterior)

• 1 x placa de circuito impreso del controlador de gargantilla LED
• 23 x placa de circuito impreso de sección de gargantilla LED

Digi-Key

• 1 x microcontrolador ATtiny85 (ATTINY85-20SU-ND)
• 1 x conector macho JST de 2 pines (455-1704-ND)
• 2 x 1x5 conectores hembra de 0.100 "(S6103-ND)
• Condensador de 24 x 1206 0,1 µF (1276-1165-1-ND)
• Resistencia de 4 x 1206 1kΩ (RHM1.00KCJCT-ND)
• 1 x 1206 resistencia de 470Ω (P470FCT-ND)
• 1 x 1206 LED azul (732-4989-1-ND)

Adafruit

• 69 x WS2812B 5050 LED RGB
• 1 x batería recargable de iones de litio de 3,7 V (carga de 5 horas o carga de 12 horas)
• 1 x cargador de batería de iones de litio
• 1 x cable de extensión de batería JST-PH

Amazonas

• 1 x correa de guitarra de cuero
• 1 rollo de cinta adhesiva de cobre de 7/32 "de ancho
• 1 tubo Loctite Threadlocker Blue 242
• 1 paquete de broches de cuero
• 1 x placa Arduino UNO

ebay

• 95 x picos de cuello (7 mm de diámetro con tornillos M3 de 8 mm, de este vendedor)
• (opcional) 1 x placa de acelerómetro "CJMCU" ADXL345 (de este vendedor)

Otro

• Vinilo adhesivo (tamaño mínimo de 12.67 "x 2")

Lista de herramientas

• Destornillador de cabeza plana
• Punzón de cuero
• Herramienta de ajuste de broches de cuero (incluida en el juego de broches de cuero en la lista de piezas)
• Tijeras o tijeras para cortar cuero fino (o cortador láser)
• Soldador con punta fina
• Soldar
• Arduino Uno y cable de conexión (para programar la placa del controlador de gargantilla)
• Pinzas puntiagudas
• Cuchillo utilitario X-acto
• Cinta adhesiva
• Papel encerado
• Palillo de dientes

Paso 1: Montaje de la placa de circuito del controlador

Creé los dos tipos de placas de circuitos en los ahora retirados Autodesk Circuits. El primero es el tablero del controlador de gargantilla. Necesitará uno de estos para manejar todas las demás placas. Tiene un microcontrolador ATtiny85 (compatible con Arduino) que controla los LED de la gargantilla y lee el movimiento de la placa del acelerómetro (opcional).

Para hacer todo pequeño, elegí usar piezas de montaje en superficie para este proyecto. Estos pueden ser difíciles de soldar, por lo que si no tiene experiencia, le recomendaría buscar un Instructable sobre soldadura SMT o consultar YouTube para ver videos sobre el tema.

Suelde primero las resistencias (R1, R2, R3, R4, R5) y el condensador (C1) a la placa. La orientación no importa, y esto da práctica para soldar componentes de montaje en superficie. Asegúrese de utilizar resistencias de 1 kΩ para R1, R2, R3 y R4. Utilice una resistencia de 470Ω para R5. Utilice un condensador de 0,1 µF para C1.

Consejos para soldar

No voy a entrar en demasiados detalles sobre cómo hacer esto, pero aquí hay algunos consejos. Mi técnica es agregar una pequeña cantidad de soldadura a una de las almohadillas, quitar el soldador y dejar que la soldadura se enfríe. Coloque con cuidado la pieza en el lugar adecuado con unas pinzas con un lado descansando sobre la soldadura que acaba de agregar. Coloque una pequeña cantidad de presión en la parte superior de la pieza con la punta de las pinzas y vuelva a calentar la soldadura con la plancha. El componente caerá en la soldadura líquida. Retire la plancha y espere un par de segundos a que se enfríe la soldadura. El componente ahora debe mantenerse sólidamente en el lugar adecuado. Si no es así, vuelva a calentar la soldadura, coloque con cuidado el componente en el lugar adecuado y retire la plancha para permitir que la soldadura se solidifique. En este punto, soldar el otro lado del componente es relativamente fácil, ya que ya está en su lugar.

A continuación, pase al LED (D1) y al ATtiny85 de 8 pines (U1). La orientación es importante para ambos, así que ten cuidado. (Nota: el único propósito del LED es como un indicador para hacernos saber que el programa en el ATtiny85 se está ejecutando correctamente. Si prefiere no tener este indicador, puede omitir la instalación de D1 y R5.) El cátodo (lado verde en el LED que utilicé) debería ser el más cercano a R5. Asegúrese de colocar el pin 1 del ATTiny85 (U1) hacia el conector de alimentación (U2). Este pin está marcado con un punto en el tablero.

Por último, suelde los componentes del orificio pasante, incluidos los dos conectores de batería JST de 2 pines y los dos conectores hembra de 1x5 para el acelerómetro (que funcionan como conectores de programación).

Los agujeros de montaje

Los tres grandes orificios de montaje revestidos de cobre se utilizan para conectar la tierra (orificio superior), la salida de datos en serie del LED (orificio central) y la alimentación de 3,7 V (orificio inferior).

Paso 2: programación de la placa de circuito del controlador

Usé una placa Arduino UNO para actuar como un dispositivo de programación para el controlador siguiendo este Instructable. En él, muestra el siguiente mapeo de pines Arduino a pines ATtiny para programación:

• Arduino + 5V → ATtiny Pin 8
• Arduino Ground → ATtiny Pin 4
• Pin 10 de Arduino → Pin 1 de ATtiny
• Pin 11 de Arduino → Pin 5 de ATtiny
• Pin 12 de Arduino → Pin 6 de ATtiny
• Pin 13 de Arduino → Pin 7 de ATtiny

Los puntos de conexión se indican en la imagen de arriba. Tenga en cuenta que uno de los puntos de conexión es el gran orificio de montaje circular entre los dos conjuntos de cabezales de 0.100 . Simplemente sostuve el extremo desnudo del cable de programación (pin 12 de Arduino) en contacto con este orificio mientras programaba. Es cierto que este es un método poco elegante, pero funciona.

(Cuando diseñé originalmente esta placa, no pude averiguar cómo enviar esta señal a los encabezados de 0.100 sin interferir con la función de la placa del acelerómetro. Esta es la señal de datos para los LED WS2812B. Después de repensar este problema, Me di cuenta de que esta señal podría conectarse al encabezado correspondiente al pin de selección de chip invertido del acelerómetro sin causar ningún problema, ya que los datos del LED nunca se escriben al mismo tiempo que se lee el acelerómetro. Diseñé una segunda revisión del controlador tablero que corrige esto y un par de cosas más que desearía haber hecho de manera diferente la primera vez. Tengo la intención de publicar las diferencias en el diseño para acomodar estos cambios cuando empiece a compilar la segunda versión).

La batería no debe estar conectada al programar la placa. De hecho, no lo necesita en absoluto para este paso.

El código fuente del programa para la gargantilla se puede encontrar aquí. Utiliza una versión modificada de la biblioteca Adafruit_NeoPixel que permite escalar el brillo dinámico de los LED para limitar el consumo de corriente general de ellos. Hice esta modificación por dos razones:

1. Una matriz de 69 LED WS2812B requerirá hasta 3 amperios de corriente si se maneja con el brillo total. Esto excede la capacidad de la batería y es demasiado brillante para un uso práctico como gargantilla portátil, si desea que alguien pueda quedarse mirándolo durante más de uno o dos segundos.
2. Quería asegurarme de que el collar continuaría funcionando con una sola carga de batería durante al menos 12 horas.

Después de programar con éxito la placa, el LED azul debería comenzar a parpadear.

Paso 3: las placas de LED

La segunda placa de circuito es la sección de gargantilla LED.

Usé 23 de estos para construir esta gargantilla. Cada una de estas placas tiene tres LED WS2812B (Neopixel).

Nuevamente, estas son piezas de montaje en superficie, por lo que se debe tener cuidado al soldar. Para cada placa, primero suelde el condensador de 0,1 µF de la misma manera que en la placa del controlador. Asegúrese de colocar el condensador de modo que ni él ni la soldadura que lo conecta interfieran con la colocación de la punta superior. En otras palabras, evite el orificio de montaje circular superior tanto como sea posible.

Suelde los tres LED WS2812B comenzando con el más cercano al condensador (arriba) y trabajando hacia abajo. Después de soldar cada LED, lo probé conectándolo a la placa controladora alimentada. Esto resultó útil para localizar malas conexiones y piezas de soldadura. Esto se hace suministrando tierra al orificio de montaje superior (por el capacitor), señal de datos desde la placa controladora alimentada al orificio de montaje superior medio y alimentación (3.3V - 5V) al orificio inferior. Los LED se programan en secuencia, comenzando por el de la parte superior. Soldando los LED uno a la vez, es fácil encontrar malas conexiones. Si los suelda todos a la vez y luego prueba la placa, puede ser difícil localizar la causa de los LED que no se iluminan.

¿Eso funciona? ¡Excelente! Ahora haz eso 22 veces más.

Paso 4: Dar forma al cuero

Para este proyecto, quería cuero de 2 (51 mm) de ancho. Usé una correa de guitarra económica como cuero de origen. Es lo suficientemente ancha y larga para el trabajo. Use el lado brillante del cuero para la parte exterior del collar. El vinilo adhesivo se adhiere mejor y se ve muy bien.

Para dar forma al cuero, hay al menos dos opciones:

1. Hazlo a mano
2. Utilice un cortador láser

Manualmente:

Marque el cuero con una regla y un bolígrafo. Debe tener 2 "de ancho. La longitud dependerá del tamaño del cuello. Para el que construí aquí, usé 15 2/3". Esta longitud era cómoda alrededor del cuello con suficiente superposición para soportar los broches. Corta el cuero con tijeras resistentes o tijeras para hojalata. Redondea las esquinas.

Mida con cuidado las posiciones de las placas de circuito LED a lo largo del collar. Si desea hacer coincidir el espaciado horizontal de los LED con el espaciado vertical en las placas de circuito, necesitará un espaciado de centro a centro de 0,53 "Puede usar una de las placas de circuito de LED como plantilla para marcar las posiciones de los orificios y cortar el agujeros con un punzón para cuero. Asegúrese de usar el punzón del tamaño correcto para los tornillos de punta M3. Habrá 24 columnas de agujeros. La columna más a la derecha solo necesita tener tres agujeros, ya que aquí es donde va la placa del controlador, que tiene solo tres orificios. Puede omitir el orificio inferior del medio para este. La distancia desde los bordes izquierdo y derecho del collar hasta la columna de orificios más cercana es de 1,7"

Por láser:

Si tiene acceso a una cortadora láser, como una Epilog, esta es la forma mucho más fácil de hacerlo. Utilice el archivo choker.dxf adjunto para hacer los cortes en una cortadora láser. El archivo. DXF tiene la ruta de corte de cuero en la parte superior, la ruta de corte de vinilo (que se usará más adelante) en el medio y una ilustración de dónde se unen las placas de circuito en la parte inferior. Suponiendo que desea hacer uno exactamente del mismo tamaño (15 2/3 de largo) que yo, puede usar la ruta de corte de cuero en la parte superior para cortar el contorno y los orificios de montaje de la placa de circuito. Si necesita uno diferente longitud del cuello, deberá modificar el archivo de forma adecuada.

Paso 5: Dar forma al vinilo

El propósito del vinilo es servir como una especie de placa madre flexible para conectar todas las placas de circuito individuales juntas. La cinta de cobre está pegada al lado posterior (adhesivo) del vinilo para proporcionar las señales de interconexión de datos, tierra y energía.

Al igual que para dar forma al cuero, hay al menos dos opciones para dar forma al vinilo:

1. Hazlo a mano
2. Usa un cortador de vinilo

Manualmente:

El vinilo mide 2 "de ancho por 12 2/3" de largo. Mida y marque con cuidado este rectángulo y córtelo con unas tijeras. No despegues todavía el vinilo del respaldo. Alinee una de las placas de circuito LED contra los bordes derecho e izquierdo y utilícelas para marcar las esquinas redondeadas. Redondea las cuatro esquinas del vinilo con unas tijeras. Coloque el vinilo (aún adherido a su papel de respaldo) sobre el cuero y céntrelo sobre los agujeros. Pegue en su lugar con cinta de enmascarar o alguna otra cinta que se pueda quitar fácilmente. voltee el cuero y use un bolígrafo para marcar cada una de las ubicaciones de los orificios en el lado del papel del vinilo. Retire la cinta del vinilo y use el punzón para cuero en cada una de las marcas de los orificios para hacer orificios para los tornillos de punta.

Por cortador:

Si tiene acceso a un cortador de vinilo, esta es la forma mucho más fácil de hacerlo. Utilice el archivo choker.dxf. El camino de corte de vinilo es la sección central. Si ha elegido tener un número diferente de placas de LED o un espaciado diferente, deberá modificar la ruta de corte de manera adecuada.

Paso 6: agregar la cinta de cobre

Como se dijo anteriormente, la cinta de cobre actúa como trazas de la placa eléctrica para esta placa de circuito flexible. Proporciona las señales de interconexión de datos, tierra y energía entre las placas de circuito impreso individuales.

Busque una buena superficie de trabajo y retire con cuidado el vinilo del papel de respaldo. Si usó una máquina cortadora de vinilo para cortar el vinilo, use pinzas puntiagudas o alguna otra herramienta para quitar con cuidado el vinilo innecesario de los agujeros. Cuando hice esto, la mayor parte del vinilo de los agujeros permaneció adherido al respaldo de papel, pero tuve que quitar una docena de agujeros con unas pinzas.

Pega el vinilo, con el lado adhesivo hacia arriba, a la superficie de trabajo con cinta adhesiva. Use un mínimo de superposición de la cinta de enmascarar en el vinilo. Esto facilitará la eliminación más adelante. El lado con la columna de tres agujeros debería estar ahora a la izquierda.

Mide y corta un tramo de cinta de cobre para que atraviese toda la fila superior de agujeros. Esta será la conexión a tierra eléctrica para las placas de circuito. Si la cinta tiene un respaldo de papel, retírelo. Coloque la cinta de cobre, con el lado adhesivo hacia abajo, sobre el vinilo de modo que el borde superior de la cinta se alinee con el borde superior de los orificios. Está bien si los agujeros no están completamente cubiertos, pero trate de acercarlo lo más posible sin cubrir completamente la parte superior de los agujeros.

Corta otro trozo de cinta de cobre del mismo largo y pégalo a lo largo de la fila inferior de agujeros, con el borde inferior de la cinta alineado con el borde inferior de los agujeros. Nuevamente, trate de no cubrir completamente los agujeros. Esta es la conexión de alimentación para las placas de circuito.

Corte un trozo corto de cinta de cobre para conectar el orificio restante en la columna izquierda directamente al orificio adyacente a la derecha. La cinta debe ser lo suficientemente larga para cubrir en su mayoría ambos agujeros, sin hacerlo por completo. Pon este en su lugar. Esta es la señal de datos de la placa controladora a la primera placa LED.

Las piezas restantes de cinta de cobre se colocan en diagonal desde el tercer orificio desde la parte superior de una columna hasta el segundo orificio desde la parte superior de la columna hacia la derecha. Estos encadenan la salida de datos de una placa LED a la entrada de datos de la siguiente placa. Para cada uno de estos, corte un trozo corto de cinta de cobre que sea lo suficientemente largo como para cubrir casi (pero no del todo) ambos agujeros y colóquelo con cuidado en su lugar. Repite esto 22 veces.

Cuando termine, debe haber un agujero sin cinta de cobre. Es el tercer agujero desde la parte superior en el extremo derecho. Esto es intencional.

Paso 7: acabado de la cinta de cobre

Necesitará una superficie de trabajo que pueda soportar un pequeño corte con una navaja multiusos X-acto para esta parte. Pegue una sección de papel encerado más grande que el vinilo a esta superficie (con el lado de la cera hacia arriba). Retire con cuidado la cinta de enmascarar utilizada en el paso anterior del vinilo. Dale la vuelta al vinilo y colócalo sobre el papel encerado, con el lado adhesivo hacia abajo. El adhesivo del vinilo debe adherirse al papel encerado lo suficientemente bien como para que no se mueva durante esta parte, pero aún se podrá quitar más adelante.

Debería ver cinta de cobre a través de todos los orificios (excepto uno). Comenzando con la fila inferior de agujeros, haga dos cortes de cobre con el cuchillo en cada agujero. El primer corte está cerca del lado izquierdo de arriba a abajo. El segundo es uno del lado derecho de arriba a abajo (ver imágenes). Asegúrese de cortar solo el cobre en los orificios de vinilo. No corte el vinilo en sí. Doble el cobre cortado hacia arriba con la punta de la navaja y dóblelo sobre el vinilo sobre el borde superior del agujero para formar una pestaña.

Cuando más tarde se coloquen las placas de circuito, esta pestaña hará contacto eléctrico con el cobre que rodea el orificio de montaje de la placa de circuito.

Repite este proceso con todos los agujeros, cortando y doblando en las direcciones indicadas en el diagrama.

Paso 8: coloque el cuero, el vinilo y los tornillos

Quita el vinilo del papel encerado y aplícalo en el lado brillante del cuero cortado. Tenga cuidado de alinear los agujeros. Enrosque los tornillos de pica M3 de 8 mm a través de los 95 orificios de la parte posterior del cuero. Es posible que deba sostener el vinilo con los dedos o alguna herramienta mientras inserta los tornillos para asegurarse de que el tornillo pase por el orificio y no separe el vinilo de la superficie superior del cuero. Debería ver la pequeña pestaña de cobre junto a cada tornillo en la parte superior (lado de vinilo).

Paso 9: agregue los snaps

Los cuatro agujeros de resorte estarán aproximadamente a 0.4 de los bordes superior y lateral en cada esquina del cuero. Es posible que sea necesario ajustarlo para que se adapte a la persona. Marque la ubicación de los dos agujeros en un extremo. Seleccione el tamaño de punzón adecuado para sus broches y perforar esos dos agujeros con el punzón para cuero. Superponga el collar como estará cuando se use, y use los agujeros que acaba de perforar para marcar las ubicaciones de los agujeros para el otro extremo. Perfore esos agujeros.

Coloque los broches de acuerdo con las instrucciones. Tenga mucho cuidado de que los broches estén orientados en las direcciones correctas. Aquí hay un video útil que describe el proceso general de configuración de instantáneas. Cuando termine, puede probarse el collar.

Paso 10: Conexión de las placas de circuito

Con el lado de vinilo hacia arriba, coloque la gargantilla de modo que la columna de tres tornillos quede a la derecha. Fije la placa del controlador a la columna de tornillos de tres orificios. Coloque la placa de circuito en los tornillos con los componentes hacia arriba. Apriete a mano tres de los picos en los tornillos. Coloque una de las placas de LED en la siguiente columna de tornillos. El lado de la placa de LED con el condensador debe estar en la parte superior. Agregue cuatro picos a estos tornillos y apriételos a mano.

Pruebe el collar colocando la batería. Si todo va bien, debería ver que los LED de la placa de LED se iluminan y comienzan a ciclar los colores. Si no pasa nada, compruebe las conexiones e intente apretar las espigas de los tornillos. Tenga cuidado de no tocar metal (como un destornillador) a través de los picos, ya que podría causar un cortocircuito y dañar la batería o las placas.

(Para la segunda versión de las placas de circuito, estoy cambiando las cosas para que los picos no formen parte del circuito para evitar la posibilidad de cortocircuitos).

El contacto con la piel no acorta las puntas ni los tornillos. Si el usuario está particularmente húmedo (por ejemplo, por bailar), la transpiración tendrá poco efecto en la función del collar. A lo sumo, esto podría reducir ligeramente la carga de la batería.

Puede colocar cada una de las placas LED en su lugar en este punto para probar todo el collar, o continuar con el siguiente paso para hacer que las placas estén conectadas de forma semipermanente agregando Loctite a los tornillos.

Cuando esté listo para terminar, retire las placas de circuito del collar y retire la batería de la placa del controlador. Ponga un poco de Loctite en un plato pequeño o en la tapa de una botella y tenga un palillo a mano. Vuelva a agregar las placas de circuito una a la vez, comenzando por la placa del controlador. Coloque cada tabla en su lugar en los tornillos. Un tornillo a la vez, sumerja el palillo en el Loctite y aplíquelo a las roscas en el extremo de cada tornillo para esta tabla. No se ponga demasiado y tenga cuidado de no dejar loctite en la placa de circuito o la cinta de cobre en la base del tornillo. A continuación, coloque la tuerca de punta en su lugar y apriete a mano. Sosteniendo la punta con una mano, use un destornillador en el tornillo para apretar completamente la punta en su lugar.

Después de conectar completamente cada placa, pruebe la conexión enchufando la batería y observando los LED. Apriete y ajuste según sea necesario para asegurarse de que las conexiones sean sólidas. Desenchufe la batería. Repita para cada una de las placas de circuito, asegurándose de la orientación de cada una a lo largo del camino (el condensador está en la parte superior).

Una vez que todo esté en su lugar, deje reposar el collar durante el tiempo suficiente para que Loctite se cure (consulte el paquete).

Este es un buen momento para asegurarse de que la batería esté completamente cargada, enchufándola al cargador de batería.

Ahora estás listo para ponerte el collar y salir a la ciudad. Utilice el cable de extensión de la batería JST-PH entre el collar y la batería para permitir que la batería se coloque en un bolsillo o en cualquier otro lugar de su persona.

Y ahora, al paso final.

Paso 11: La tienda de comestibles

Use su collar para ir a la tienda de comestibles para ir de compras. Sí, este es un paso obligatorio. Si construye uno, espero una foto de la compra en los comentarios.