Chapéu LED tetraédrico (estilo Deichkind) V1: 7 degraus (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Você conhece a banda alemã Deichkind? Bem, eu sou um grande fã deles e já estive em vários shows. Como parte de seus shows, essa banda usa chapéus tetraédricos, cheios de LEDs. Já no primeiro show, há mais de 10 anos, eu sabia que precisava desse chapéu! Infelizmente não tinha o conhecimento necessário para fazê-lo. Mas, cerca de meio ano atrás, descobri os Arduinos e assim começou …

O chapéu é feito de plexiglass preto opaco e também transparente. Procurei fotos úteis de capacetes na web e tentei torná-las o mais próximo possível do original.

Infelizmente, tirei menos fotos enquanto construí o chapéu. Portanto, esta instrução contém mais desenhos:)

Para a fonte de alimentação usei um powerbank de 10.000mAh. Os LEDs são WS2812b para obter todas as cores imagináveis. É controlado pelo Arduino Nano com módulo HC06 e app Android. Vários programas podem ser reproduzidos através do aplicativo. Tudo é possível aqui. Fornecerei meu código do Arduino, bem como o apk do Android nas próximas semanas. Mas ainda não foi comentado e está parcialmente caótico, porque partes dele foram simplesmente copiadas da web. Assim que estiver em um estado razoável, irei carregá-lo aqui para sua livre disposição.

Suprimentos

Hardware: Os links vão para os sites / produtos que usei, não se surpreenda: a maioria dos sites são alemães:) Você não precisa pegar exatamente os produtos dos sites vinculados. Isso é apenas uma ajuda para mostrar o produto necessário.

• Plexiglass preto opaco (3 triângulos equiláteros, comprimento da borda de 42 cm, espessura de 2 mm)
• Plexiglass transparente (2x triângulos equiláteros, comprimento de borda de 42 cm, espessura de 0,5-1 mm) ou uma folha transparente forte
• WS2812B LED stripe IP30 (não à prova d'água), 30LEDs por metro, no total 156 LEDs
• Arduino Nano
• Módulo HC06 Bluetooth
• Powerbank, saída USB dupla recomendada (quanto menor em dimensões, melhor)
• Capacitor 500-1000mF
• Resistor 330 Ohm
• Fio USB USB-A para mini-USB (alimentando o Arduino Nano)
• Fio USB USB-A para qualquer coisa (será cortado, ligando os LEDs)
• Fios de conexão
• Cola forte para plásticos
• Espuma para torná-lo mais confortável de usar.

Você também precisará de algumas ferramentas básicas, fita adesiva, cola para plástico, faca de corte, tesoura e um ferro de solda.

As peças de acrílico são fresadas. Se você não tiver acesso a uma fresadora, considere usar o serviço de oficinas de acrílico. Eles fresarão o material na forma que você deseja e o entregarão na sua porta. No entanto, em minha experiência, esses serviços são muito mais caros do que se você comprar um retângulo e cortá-lo sozinho. Você pode usar meu desenho para ordenar as placas na forma acabada.

Como alternativa, você pode tentar fazer os furos com uma máquina de perfuração manual simples.

Etapa 1: Colocando o Plexiglas em Forma

O capacete consiste em três triângulos de acrílico preto, dois dos quais devem ter orifícios para ver através e recortes para os LEDs. Comprei uma placa de plexiglass com as dimensões 850x370x2mm para ela. Cortei com a faca nos três triângulos equiláteros. Faça o mesmo com o plexiglass / folha transparente do mesmo tamanho.

Cada um dos triângulos pretos que trabalhei na fresadora. Por isso, fixei o triângulo com fita adesiva dupla-face na mesa da máquina. As bordas de todos os três triângulos foram fresadas para obter uma borda limpa. Para dois dos triângulos, fiz os orifícios ranhurados para os LEDs (orifícios ranhurados porque o LED é um quadrado com 5x5 mm) com uma fresa de 5 mm e os bolsos circulares para ver através. Como as placas são fixadas à mesa da máquina apenas com fita adesiva, você deve ter cuidado para não esmagar a mesa. Trabalhe para baixo, camada por camada.

Se você não tiver uma fresadora, você pode, alternativamente, tentar uma furadeira à mão. Mas seja muito preciso com o posicionamento dos furos dos leds, pois os leds na faixa estão exatamente a distância de 3,33cm. Talvez eu usasse uma broca 0,5 mm mais espessa que o LED da sua tira na diagonal.

Se você encomendou os pratos prontos cortados, parabéns:) Então esta etapa é nula. O dinheiro simplifica muito;)

Etapa 2: Monte as listras de LED e solde-as

Organizei os LEDs em uma fileira de baixo para cima em um padrão S, começando na ponta da frente do chapéu. Para isso cortei 24 tiras:

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

Você pode cortar as tiras de LED em pedaços únicos sem destruí-los. Use uma tesoura para cortar nos locais designados. Certifique-se de cortar de forma que toda a almofada de solda fique exposta em ambas as partes (porque elas já são muito pequenas para começar).

Depois de fresar as placas, os LEDs na tira agora devem se encaixar perfeitamente nos orifícios fornecidos e já aderir um pouco neles. Linha inferior das tiras com 12 LEDs, acima com 11, etc. Se você fez os furos à mão, agora pode ver como exatamente trabalhou. Você pode ter que fazer algumas correções. Para manter os LEDs na placa e no lugar, eu os colaria com um pouco de fita adesiva. Apenas o suficiente para que não caiam. (Não se preocupe, eles serão colados mais tarde.)

Faça isso com os dois triângulos cheios de buracos.

Agora a parte de solda:

Nos cortes das tiras de LED estão 3 contatos onde você deve soldá-los novamente. GND, 5V + (ou Vcc ou similar dependendo da versão) e Din / Dout. Agora conecte as listras em um padrão S; GND com GND, 5V + com 5V + e Dout com Din como mostra o desenho. Atenção: Data out (Dout) deve ser conectado com Data in (Din)!

Isso vai demorar, porque os contatos eram bem pequenos e você tem 132 juntas de solda:) Divirta-se!

Quando terminar - verifique-os novamente! Você não quer soldá-los novamente quando eles quebrarem e seu capacete já estiver pronto. Confie em mim.

Etapa 3: montar o tetraédrico

Agora precisamos dos dois triângulos com os LEDs montados acesos e os dois triângulos transparentes. Para os triângulos transparentes, você pode usar outra placa de acrílico ou uma folha grossa. Usei papel alumínio, porque é mais leve que um painel de acrílico.

Pegue uma base (papelão), coloque os triângulos de LED sobre ela com os LEDs no chão e, em seguida, coloque um pouco de cola líquida nela. Preste atenção para fazer isso a uma distância regular. Em seguida, coloque os triângulos transparentes sobre ele e cole-os. Certifique-se de que não há bolhas entre os pratos. Se a cola líquida fluir para o LED - perfeito! Porque aí o LED fica colado e fixo e não vai cair.

Dica: nem toda cola combina com todo tipo de plástico. Faça uma amostra de cola com alguns pedaços de lixo do papel alumínio / plexiglass.

Dependendo da sua cola, agora demora um pouco para secar. No meu caso, cobri os triângulos colados com papelão, pesei e deixei secar uma noite.

Depois, você tem um triângulo preto plano sem LEDs ou tampa transparente e dois triângulos pretos com orifícios e LEDs nele, cobertos com o plano transparente. Agora você precisa de alguma fita adesiva e uma cola forte para plásticos. Coloque os três triângulos juntos como um tetraédrico. Preste atenção aos seus fios soldados, dobre-os um pouco para cima. Para manter todos os triângulos no lugar, use a fita do pintor! Quando o tetraédrico gravado estiver pronto, coloque a cola plástica nas bordas, por fora e o melhor possível por dentro. Deixe secar.

Dica: Se você quiser torná-lo mais estável, pegue fita adesiva de embalagem transparente e prenda as bordas coladas com ela. A fita é quase invisível se você trabalhou com precisão.

Então você tem seu chapéu de LED tetraédrico. É hora de acender!

Etapa 4: a peça do microcontrolador

Para controlar as luzes peguei um Arduino Nano e para comunicação com o app android resolvi usar o módulo Bluetooth HC06. Existem duas maneiras de fornecer energia ao sistema, consulte as fotos em anexo.

Opção de energia A (recomendada): para esta opção, você precisa de um banco de energia com duas saídas USB, que podem funcionar simultaneamente. Para ligar o arduino, basta usar um fio USB-A para mini-USB. Os LEDs serão alimentados com o segundo fio USB. Pegue um fio USB de que você não precisa mais e corte-o. Retire-o no final, você verá quatro fios: um pouco mais forte preto e vermelho, e dois fios coloridos um pouco mais finos (principalmente verde e branco). Precisamos do preto e do vermelho, estes são aterrados e V +. Conecte o V + vermelho com o 5V + da faixa de LED na ponta frontal do chapéu (em ambos os triângulos). Conecte o aterramento preto ao GND da faixa de LED na ponta frontal do chapéu (em ambos os triângulos) E conecte-o ao GND do Arduino.

Esta opção é recomendada, pois permite que o Arduino para controle e as luzes tenham fontes de alimentação separadas. Este não é o caso da opção B, que pode fazer com que o Arduino seja reiniciado quando todos os LEDs forem ligados ao mesmo tempo e a tensão cair.

Opção de energia B (não recomendada):

Esta deve ser apenas sua escolha quando você não quiser usar um powerbank com duas saídas, porque você ainda tem um powerbank, mas ele tem apenas uma saída e você é muito mesquinho para comprar um novo com duas saídas;) Proceda conforme descrito na opção A, mas conecte o fio vermelho do fio USB não apenas com a faixa de LED, mas também com o pino Vin do Arduino. Quando você acende todos os LEDs de uma vez, talvez a tensão caia muito, e o arduino irá ser reiniciado. Não será danificado, mas não é o melhor comportamento para seus itens. Importante: É muito importante NÃO conectar um cabo USB nesta configuração, porque sua placa Arduino já está ligada!

Dados:

Para informar aos LEDs como eles devem se comportar, o Arduino deve enviar alguns dados para o primeiro pino Din da faixa de LED na ponta frontal do chapéu. É importante usar um pino PWM do Arduino Nano. Pinos PWM no Arduino Nano são Pin no. 3, 5, 6, 9, 10, 11. Na foto em anexo você pode ver que usei o pino nº. 6 para transmissão de dados.

No total, são três fios, indo para a ponta frontal do chapéu: GND e V + para os LEDs, e o terceiro são os dados enviados do Arduino. Você pode colocar três fios separados ou fazer como eu e usar o resto do fio USB cortado. Já inclui quatro fios (um deles pode ser ignorado).

Soldei todos os componentes juntos em vez de usar fios de jumper plugados, porque a soldagem é mais estável.

Se você tiver uma impressora 3D, você pode imprimir uma pequena caixa para seus componentes que você pode colar no chapéu. Usei uma caixinha que já tinha em casa com boas dimensões para os componentes elétricos. Se você não tem uma caixa ou impressora… é só usar o Gaffatape:) Não estou brincando! Basta enrolar Gaffa suficiente em torno de seus componentes elétricos e colá-lo dentro de seu chapéu no triângulo posterior. Desvantagem: se uma solda quebrar … divirta-se desembrulhando, localize e resolva o problema;)

Codificação:

Como já mencionei, irei fornecer meu código-fonte do arduino nas próximas semanas. No momento, é muito caótico mostrá-lo para alguém:) Agora você pode começar a codificar seu aplicativo e o código do Arduino para a comunicação do aplicativo e também para os shows de luz.

Para o aplicativo Android, usei o appinventor 2 do MIT online. Para ser honesto, não gosto de programar com blocos de construção, mas para um aplicativo pequeno como este, esse foi o caminho mais rápido.

Para o código do Arduino, sugiro a biblioteca FastLED.h. Ele vem com muitas funções úteis, há muitos exemplos na web e a documentação é excelente.

Importante: Quando você escolheu a Opção B como não recomendada para inicializar, você sempre deve desconectar o Powerbank ao conectar o Arduino ao seu computador para gravar dados nele.

É muito importante NÃO conectar um cabo USB na configuração B ao mesmo tempo com o powerbank, porque sua placa Arduino já está ligada!

Etapa 5: Montagem final

Banco de poder:

Eu mesmo comprei o powerbank exclusivamente para este chapéu. Por isso colei no capacete com a super cola plástica. Se você não quiser ter o poder no chapéu pelo resto da vida, pode colá-lo com fita adesiva na parte de trás do chapéu. Eu recomendo a dica porque a sua cabeça não gruda muito e não atrapalha lá em cima. Fique atento para que todas as saídas e entradas ainda sejam acessíveis!

Arduino:

Se você já montou em uma caixinha como eu fiz, basta colar ou prender na parte de trás do boné. Não bem no meio, porque deve haver sua cabeça mais tarde. Se você não tiver uma caixa, basta colá-la em algum lugar perto de uma borda.

Fios:

Para fixar os fios no lugar, usei apenas Gaffatape preto. Na minha opinião, a maneira mais fácil.

Estofamento de espuma:

Para deixar o uso mais confortável, decidi adicionar espuma nos triângulos de LED. Peguei uma tesoura para fazer buracos na espuma e dar forma. Em seguida, é apenas fixado por fita adesiva dupla-face (também recortada).

(A fita branca na parte de trás:)

Quando usei o boné pela primeira vez, percebi que a parte de trás do boné estava escorregadia e a pegada não era muito boa. Eu não queria colocar um pouco de espuma lá também, porque então o elmo ficaria minúsculo para minha cabeça enorme;) Então eu decidi colocar um pouco de fita adesiva áspera na parte de trás do boné. Funciona perfeitamente!

Etapa 6: TERMINAR

Conecte seu chapéu com o aplicativo Android e

divirta-se na sua próxima festa

Etapa 7: Possíveis extensões (ainda não implementadas)

Chamei-o de V1 porque tenho mais algumas ideias sobre o que fazer com este chapéu para a versão no. 2

A próxima coisa que quero é tornar o chapéu sensível ao som, o que seria uma grande melhoria. Existem duas maneiras possíveis de eu tentar:

• Com um módulo amplificador de microfone MAX9814 com ganho automático
• Além do MAX9814, quero experimentar um equalizador de banda MSGEQ7 para … bem, para transformar os LEDs de chapéus em um equalizador de som:)

Um chapéu com sensibilidade ao som como este não só faria sentido porque seria ainda mais eficaz em festas, mas também seria simplesmente o melhor de todos!:)

Também seria importante que o código do Arduino e o aplicativo Android fossem codificados de forma mais estável, ainda estou enfrentando alguns problemas com alguns dos programas leves. Nunca aprendi codificação e ensinei sozinho. E o resultado se parece exatamente com este ^^

Se você tem alguma ideia de como melhorar o chapéu (implantar som próprio, ou mesmo uma máquina de café (café nunca é uma ideia errada)) escreva nos comentários e vamos discutir. Estou ansioso por suas idéias e sugestões.

Segundo prêmio no Desafio de Velocidade dos Chapéus Silly