Falda de medusa de fibra óptica: 16 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Debido a que el efecto de la fibra óptica es tan fascinante, estaba pensando en hacer un conjunto con fibra óptica y LED RGB. Me tomó un tiempo hasta que se me ocurrió un diseño y descubrí cómo unir las fibras a la tira de LED. Al final hice esta falda Jelly Fish: hebras de fibra óptica se pegan en tubos de vinilo que se pegan con cinta adhesiva a una tira de LED y un cinturón. En la parte trasera hay una bolsita para la batería y el microcontrolador que suministra energía y datos al LED. Debido a que los LED de la tira son direccionables, el cinturón puede iluminarse en diferentes colores y patrones preprogramados.

Este proyecto es una excelente manera de comenzar con los LED RGB y aprender a programar con Arduino IDE. Y no se preocupe, no necesita excelentes habilidades de soldadura ni programación para hacer esta falda.

Paso 1: Suministros

Materiales

· Fibra óptica de 200 x 2 m de largo - 0,05 cm de diámetro [eBay]

· LEDs RGB direccionables de 5V (60 / m) con funda de silicona [Adafruit, eBay]

· Microcontrolador Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Batería de polímero de litio (iones) o banco de energía USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Tubo de vinilo transparente - 0,6 cm de diámetro [ferretería]

· Epoxi transparente de 5 minutos o adhesivo E6000 para plástico [ferretería]

· Cinta adhesiva transparente resistente (preferiblemente bi-filamento) [ferretería]

· Termocontraíble - 1 cm de diámetro [ferretería]

· 1,5 m de cable / alambre trenzado de cobre 22 AWG [ferretería]

· Cinturón fino

· Velcro adhesivo fuerte de 10 cm [tienda de telas]

· Tejido para bolsa de batería

Instrumentos

· Pistola de silicona

· Soldador

· Soldar

· Cuchillo

· Tijeras

· Encendedor

· Pistola de calor

· Hilo de aguja

· Cinta métrica

Paso 2: tira de LED RGB

Los LED RGB pueden iluminarse en varios colores y patrones porque son direccionables. Cada LED RGB tiene un LED rojo, verde y azul, así como un pequeño chip de controlador. Debido al chip, el LED RGB es más inteligente que un LED normal. Cada chip de LED conoce su propia posición en la tira y también puede controlar el brillo de rojo, verde y azul individualmente. Por lo tanto, se pueden programar casi todos los patrones y colores imaginables.

Entre cada LED individual puede encontrar tres líneas: + 5V, DO / DI y GND. La línea de 5V (que significa "5 Voltios") proporciona energía al LED; DI / DO (que significa "Entrada de datos" y "Salida de datos") le dice al LED cómo y cuándo encenderse; GND significa tierra. Encima de esas tres líneas está el símbolo de una pequeña tijera: este es el único lugar donde debe cortar la tira de LED.

También deberías encontrar flechas en la tira. Las flechas muestran la dirección en la que viajan los datos. Es importante indicar el comienzo y el final de la tira: el borde de corte con la flecha apuntando en dirección opuesta a usted es el comienzo. Este lado debe estar conectado a una fuente de alimentación y un microcontrolador. Antes de utilizar una tira de LED en un proyecto, asegúrese de probar que todos los LED funcionan. En el paso 14, veremos cómo cargar un programa y probar su tira de LED.

Las tiras de LED vienen con diferentes densidades de LED (30 LED / m, 60 LED / mo 90 LED / m). Para este proyecto, recomendaría usar 60 LED / mo incluso más LED / metro para una falda de apariencia más completa.

Paso 3: microcontrolador

Hay muchos microcontroladores diferentes para elegir. En la imagen se pueden ver 4 microcontroladores diferentes que suelo usar para wearables: El Wattuino Nanite85 rojo de Watterott es la placa más pequeña con un microprocesador Atmel ATtiny85. Es ideal para la mayoría de los proyectos que se pueden llevar puestos. Aunque no tiene grandes agujeros para coser, es fácil de colocar en la ropa porque es muy pequeño. En la placa hay un cargador de arranque USB para conectarlo a su computadora y conectar una fuente de alimentación como un banco de energía. La placa tiene 6 pines: 4 pines de datos, 1 GND y 1 de alimentación.

La pequeña pizarra negra es Gemma de Adafruit que también tiene un microprocesador Atmel ATtiny85. Los agujeros son un poco más grandes y puedes usar hilo conductor para coserlo. Gemma tiene un puerto USB y una conexión JST para baterías de polímero de litio. La placa es ideal para proyectos pequeños porque tiene 6 pines: 3 pines de datos, 1 GND y 2 de alimentación (3 V y Vout).

El microcontrolador negro más grande es el Flora de Adafruit. Flora tiene un microprocesador más potente (Atmel Mega 32u4) y se puede utilizar para proyectos complejos (conectar varios sensores, micrófonos, etc.). La placa tiene un puerto USB y un conector JST para baterías de polímero de litio. Además de 14 pines (8 datos, 3 GND y 3 de alimentación), también hay un interruptor de encendido / apagado en la placa.

El microcontrolador violeta es el LilypadArduino Simple de Sparkfun con un microprocesador Atmel Mega328. La placa tiene un conector JST, un interruptor de encendido / apagado y un interruptor de botón programable. Dado que el puerto USB no está en la placa (ruptura FTDI), es más complicado usar un banco de energía para la fuente de alimentación. Tiene 11 pines: 9 pines de datos, 1 GND y 1 de alimentación. El Lilypad es lavable y es bueno para proyectos de costura debido a sus grandes agujeros.

Para este proyecto utilicé Flora. Podría haber usado un microcontrolador más pequeño, pero era el único que tenía a mano en ese momento.

Paso 4: fuente de alimentación

Las baterías de polímero de litio son potentes y fáciles de recargar. Dependiendo de la capacidad (mA), las baterías vienen en diferentes tamaños. Las baterías de polímero de litio generalmente vienen con un conector JST de 2 pines, que se puede conectar al microcontrolador. Una batería de 3,7 V tiene aproximadamente 4,2 V cuando está completamente cargada y muere a 3,0 V.

La tira de LED debe funcionar con una fuente de alimentación de 5 V, pero también funciona con una batería de 3,7 V. Sin embargo, nunca supere los 5 V.

¿Qué capacidad es la adecuada para su proyecto? Un LED consume aproximadamente 60 mA (miliamperios) de corriente. Imagine que tiene 20 LED en su tira, lo más probable es que consuman 1, 200 mA en total. Una batería de 1200 mAh (miliamperios hora) puede suministrar 1200 mA durante una hora, por lo que si su batería tiene la capacidad de 2500 mAh, durará dos horas o más:

2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 h

Dado que los LED no funcionan con el brillo completo todo el tiempo, lo más probable es que la batería dure más. Puede encontrar una gran guía sobre cómo estimar el tiempo de funcionamiento de su batería en Adafruit. Cuando no se usan correctamente, las baterías de polímero de litio pueden ser realmente peligrosas. Si no está muy familiarizado con la electrónica, le recomiendo usar un banco de energía USB. Viene con un cable USB para alimentar / cargar pequeños dispositivos electrónicos como su teléfono inteligente o, en este caso, un microcontrolador. Es más seguro usar un banco de energía USB en su cuerpo porque la batería de polímero de litio está protegida en una carcasa de aluminio y es menos probable que se dañe, lo que podría provocar una fuga o una explosión. No quieres que esto suceda En este tutorial utilicé una batería de polímero de litio directamente (no en una caja de aluminio). Desde entonces he pasado a usar bancos de energía.

Paso 5: Cortar la tira y el cinturón de LED

Para comenzar, debe calcular la longitud del cinturón y cuántos LED y hilos de fibra óptica necesitará. Mide el tamaño de tu cintura (ayuda para tomar medidas) y corta una tira de LED tan larga como tu medida. Corta la tira en la línea de corte más cercana marcada con tijeras pequeñas (ver imagen). En el mejor de los casos, la tira de LED es un poco más corta que la longitud de la medida de su cadera. Ahora cuente los LED en la tira: este es el número de hilos de fibra óptica individuales que va a preparar. Además, esta es la cantidad de LED que debe declarar en el código NeoPixel antes de cargar el programa en su microcontrolador.

Mi tira tiene 60 LED por metro. Después de cortar una pieza de 70 cm de largo quedan 42 LED en la tira.

Más adelante, pegaré la tira de LED en un cinturón delgado para obtener más soporte. El cinturón debe ser tan ancho como la tira de LED y aproximadamente 10 cm más largo. Debido a que usará velcro para cerrar el cinturón, asegúrese de cortar la hebilla del cinturón.

Paso 6: suelde los cables en la tira de LED

En el siguiente paso, deberá soldar los tres cables en la tira de LED y sellarla con pegamento caliente y termocontraíble. Primero, coloque un pequeño trozo de termorretráctil (de aproximadamente 1,5 cm de largo) en la funda de silicona. Luego corte tres cables y suelde un cable a cada uno de los pines conductores + 5V, DIN y GND al comienzo de la tira (tutorial de cómo soldar tiras de LED). Si está utilizando un cable del mismo color para las tres líneas, coloque un poco de cinta alrededor de cada cable y márquelos para que no se mezclen. Asegúrese de que los cables sean lo suficientemente largos (unos 30 cm) para soldarlos a su microcontrolador más adelante. Hazlos más largos de lo que crees que deberías si no estás seguro.

Ahora introduzca una pequeña cantidad de pegamento caliente en la carcasa de silicona, pero no tan lejos como para cubrir el primer LED con pegamento. Mientras el pegamento aún esté suave, coloque el termorretráctil hasta la mitad sobre la funda de silicona y hasta la mitad sobre los cables. Presione un poco de pegamento de la tira en el tubo termorretráctil y use una pistola de calor, un encendedor o el soldador para calentar el termorretráctil hasta que esté apretado alrededor de la tira y los cables. Ahora selle el otro extremo de la tira de LED con un poco de pegamento caliente.

Paso 7: Prepare los paquetes de fibra óptica

Compré una hebra de 200 fibras ópticas de 2 m de largo con un diámetro de 0,05 cm. Hay fibras de fibra óptica más delgadas en el mercado, pero cuanto más gruesa sea la fibra, más brillantes serán los extremos y es menos probable que se rompan.

Como quería que la falda tuviera unos 50 cm de largo, corté el hilo de fibra óptica tres veces y obtuve 800 fibras a 50 cm.

Ahora es necesario pegar un pequeño paquete de fibra óptica en cada LED. Utilicé un tubo de vinilo transparente con un diámetro de 0,6 cm, que corté en 42 piezas (número de mis LED) cada 3 cm de largo. Puse unas 17 fibras en cada pieza de vinilo y las empujé a través del tubo y un poco más allá del extremo, unos 3 a 4 cm. Dependiendo del grosor de sus fibras o del tubo de vinilo, es posible que tenga una cantidad diferente de fibras en cada tubo. Utilice tantos como sea posible.

Al final que empujaste, esparce un poco de pegamento transparente (yo usé E6000) entre las fibras. Asegúrate de que el pegamento se meta entre las fibras y tira de la parte superior de la hebra hacia el interior del tubo. Originalmente elijo un epoxi de 5 minutos, pero no fue la mejor opción. El pegamento se endureció mucho y las fibras a veces se rompían. Un adhesivo transparente E6000 funciona igual de bien y es más flexible.

Paso 8: Haga que la fibra óptica brille más

Cuando el pegamento esté seco, corte unos 0,5 cm de la punta del tubo con un cuchillo afilado. Asegúrese de que todas las fibras estén ahora al ras con el extremo cortado y no retrocedan hacia adentro. Cuanto más limpio sea el corte, mejor se transferirá la luz a las fibras.

Para que las puntas brillen aún más, también puede derretir la punta cortada. Mantenga el extremo del tubo de vinilo cerca de una llama limpia (horno de gas o encendedor, pero no una vela) hasta que las fibras se derritan ligeramente. Sin embargo, tenga cuidado y no lo acerque demasiado a la llama, no querrá quemar el tubo. Ahora las puntas de las fibras deben brillar dos veces más.

Paso 9: separe las fibras

Ahora las hebras individuales están casi listas. Para una falda de apariencia más completa, necesitamos separar las fibras. En el extremo del tubo por donde salen las fibras, sepáralas uniformemente y pon con cuidado un poco de pegamento caliente encima. Sin embargo, no use demasiado pegamento ni acerque demasiado la pistola de pegamento porque las fibras se derretirán y se doblarán. Mantenlo en su lugar hasta que el pegamento esté seco.

Paso 10: Construya el soporte de tubo de vinilo

La tira de LED tiene una funda de silicona impermeable extraíble. Probé muchos pegamentos diferentes, pero nada se adhirió a la silicona de forma permanente. Sin embargo, quería conservar la funda de silicona para protegerla.

Para colocar el haz de fibras en la parte superior de cada LED, es necesario construir un pequeño soporte hecho de pegamento caliente. Coloque una hebra de fibra óptica encima de un LED y ponga un poco de pegamento caliente alrededor y en el lado derecho e izquierdo del tubo; espere hasta que se seque. Repita para todos los demás hilos de fibra, individualmente. Luego, derrita con cuidado el pegamento en el costado y pegue de 4 a 5 tubos juntos; preste mucha atención a la distancia entre los tubos de vinilo. Al final, cada paquete de fibra óptica debería estar justo encima de un LED.

Paso 11: Pegue los tubos en la tira y la correa

En el siguiente paso, corte la cinta aislante en tiras delgadas de 5 cm de largo y pegue los soportes de tubo alrededor de la tira de LED y el cinturón. Empiece por el extremo de la tira que tiene los 3 hilos y deje 10 cm de cinturón al descubierto. Asegúrese de colocar cada hebra exactamente encima de un LED. Después de colocar una sección de soportes para tubos, adjunte la siguiente sección con el mismo proceso que el último paso donde hicimos los soportes. Luego adjunte la siguiente sección. No pegue los últimos tres tubos del último soporte en la tira y el cinturón todavía.

En el extremo con los 3 cables, corte un pequeño agujero en el cinturón y tire de los tres cables a través del agujero. Doble los cables hacia el centro de la tira y asegúrelos con algunos bucles de cinta. Eventualmente, llevaremos los cables más lejos hasta donde estará el bolsillo de la batería.

Paso 12: Haga el bolsillo de la batería

Para la batería y el microcontrolador, cosí un pequeño bolsillo. Si no puede coser, simplemente corte dos piezas cuadradas de tela y péguelas juntas. Para sujetarlo al cinturón, corté un cuadrado con un asa de una tela de malla de plástico (ver imagen); la tela normal debería funcionar igual de bien. El cuadrado debe tener aproximadamente el mismo tamaño que el bolsillo de la batería.

Ahora elija un lugar donde desee llevar el bolsillo de la batería. El mío está atrás un poco a la derecha. Ahora retire el lazo de cinta entre los dos tubos de vinilo donde le gustaría colocar el bolsillo y empuje el asa entre la tira de LED y el cinturón. Tira del asa hacia abajo y cóselo o pégalo en el cuadrado. Pegue un poco de velcro en el bolsillo y el soporte de la batería. Además, no olvide volver a pegar la tira de LED en el cinturón.

Elegí velcro porque quería poder reemplazar la bolsa de la batería según el atuendo que lleve. Hay muchas otras formas de hacer una bolsa de batería permanente que sea aún más segura y segura.

Paso 13: construya el sujetador de cinturón

Cortamos una pieza de velcro de 10 cm de largo y pegamos la pieza rugosa encima del cinturón donde dejamos 10 cm sin cubrir. Deja la pieza peluda a un lado para más tarde.

Debido a que el cinturón pesa un poco, temí que el velcro se abriera mientras lo llevaba puesto. Para obtener más apoyo, corté tres pequeñas tiras de velcro. En el extremo del cinturón donde dejó 3 tubos sin pegar, pegue con cinta adhesiva las pequeñas tiras de velcro entre el cinturón y la tira de LED, alineadas debajo de los tubos. La pieza borrosa debe adherirse a la tira de LED, mientras que el lado rugoso debe adherirse al cinturón. La pieza peluda debe sobresalir de un lado y la pieza rugosa debe sobresalir del otro. Por lo tanto, cada pieza solo podrá estar a medio camino entre el cinturón y la tira de LED, antes de tocar la otra pieza. Los lados pegajosos que sobresalen de la punta del LED y el cinturón se pueden cubrir con tela para que ya no estén pegajosos.

Con algunas tiras de cinta, asegure los últimos soportes de tubo de vinilo al cinturón.

Ahora consigue la pieza borrosa de 10 cm que habías reservado. Pégalo debajo del cinturón en el mismo lado donde acabas de colocar las pequeñas tiras de velcro.

Ahora puedes probarte la falda y cerrar el cinturón.

Paso 14: Cargue el programa LED

Ahora necesita cargar el programa LED en su microcontrolador.

Dado que hay tantos tutoriales bien escritos y detallados, solo compartiré los enlaces con usted: si necesita más ayuda para comenzar con un Arduino, aprender sobre el entorno Arduino, conectar el microcontrolador a una computadora y cargar programas en el Arduino Puede encontrar información útil en el sitio web de Arduino o en el Tutorial de Adafruit Flora.

Un gran programa LED para empezar es el Strandtest de Adafruit. Simplemente siga el tutorial, descargue el archivo zip de NeoPixel y agréguelo a su biblioteca Arduino. Si desea obtener más información sobre los LED RGB y escribir su propio código, consulte la biblioteca FastLED. Es otra biblioteca de Arduino para programar tiras de LED y píxeles direccionables. Consulte la comunidad de Fast LED para ver algunos ejemplos excelentes.

Paso 15: conecte la tira al microcontrolador

Suelde el cable de +5 V de la correa al pin VBAT del microcontrolador, GND a GND y el cable de datos al pin que definió en el código LED que cargó en el microcontrolador. Elegí la clavija 6. Para asegurarme de que los cables no se rompan, pegué la Flora en un trozo de plástico y protegí las clavijas con un poco de pegamento termofusible. También puede ver un pequeño interruptor de botón en la esquina izquierda; lo agregué para cambiar entre diferentes patrones de LED. Ahora conecte su fuente de alimentación al microcontrolador y el cinturón LED debería encenderse.

Paso 16: … Casi terminado

¡Casi termino! Ahora puede recortar las fibras en diferentes longitudes. En caso de que desee efectos diferentes, puede utilizar papel de lija a lo largo de las fibras o doblar ligeramente las fibras. Lijé los extremos un poco más para obtener un brillo más difuso hacia los extremos.

Gracias por leer mis instrucciones y diviértete construyendo y usando tu falda. En caso de que tenga alguna pregunta o algo no esté claro, no dude en preguntar.