Saia de fibra ótica de medusa: 16 degraus (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Como o efeito da fibra ótica é tão fascinante, estava pensando em fazer uma roupa com fibra ótica e LEDs RGB. Levei algum tempo até que eu fizesse um design e descobrisse como prender as fibras na faixa de LED. No final, fiz esta saia Jelly Fish: fios de fibra ótica são colados em tubos de vinil que são colados em uma faixa de LED e um cinto. Na parte de trás está uma bolsinha para a bateria e o microcontrolador que alimenta o LED com energia e dados. Como os LEDs na faixa são endereçáveis, a correia pode acender em diferentes cores e padrões pré-programados.

Este projeto é uma ótima maneira de começar com LEDs RGB e aprender sobre programação com o IDE Arduino. E não se preocupe, você não precisa de solda excelente nem de habilidades de programação para fazer esta saia.

Etapa 1: suprimentos

Materiais

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

· LEDs RGB 5V endereçáveis (60 / m) com estojo de silicone [Adafruit, eBay]

· Microcontrolador Arduino [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Bateria de polímero de lítio (íon) ou banco de energia USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Tubo de vinil transparente - 0,6 cm de diâmetro [loja de ferragens]

· Adesivo Epoxy ou E6000 transparente de 5 minutos para plástico [loja de ferragens]

· Limpar fita adesiva forte (de preferência bi-filamento) [loja de ferragens]

· Termoencolhível - 1 cm de diâmetro [loja de ferragens]

· 1,5 m de cabo / fio de cobre trançado 22 AWG [loja de ferragens]

· Correia fina

· Velcro com capa adesiva de 10 cm forte [loja de tecidos]

· Tecido para bolsa de bateria

Ferramentas

· Pistola de cola quente

· Ferro de solda

· Solda

· Faca

· Tesoura

· Mais leve

· Pistola de calor

· Agulha e linha

· Fita métrica

Etapa 2: Faixa de LED RGB

LEDs RGB podem acender em várias cores e padrões porque são endereçáveis. Cada LED RGB possui um LED vermelho, verde e azul, bem como um minúsculo chip de driver. Por causa do chip, o LED RGB é mais inteligente do que um LED normal. Cada chip de LED conhece sua própria posição na faixa e também pode controlar o brilho do vermelho, verde e azul individualmente. Portanto, quase todos os padrões e cores imagináveis podem ser programados.

Entre cada LED individual você pode encontrar três linhas: + 5V, DO / DI e GND. A linha 5V (que significa "5 Volts") fornece energia ao LED; DI / DO (que significa "Entrada de dados" e "Saída de dados") informa ao LED como e quando acender; GND significa terreno. No topo dessas três linhas está o símbolo de uma pequena tesoura - este é o único local onde você deve cortar a faixa de LED.

Você também deve encontrar setas na tira. As setas mostram a direção em que os dados estão viajando. É importante indicar o início e o fim da tira: a borda cortada com a seta apontando para longe de você é o início. Este lado precisa ser conectado a uma fonte de alimentação e microcontrolador. Antes de usar uma faixa de LED em um projeto, certifique-se de testar se todos os LEDs estão funcionando. Na Etapa 14, veremos como fazer o upload de um programa e testar sua faixa de LED.

As fitas de LED vêm com diferentes densidades de LEDs (30 LEDs / m, 60 LEDs / m ou 90 LEDs / m). Para este projeto, eu recomendo usar 60 LEDs / m ou ainda mais LEDs / medidor para uma saia de aparência mais cheia.

Etapa 3: Microcontrolador

Existem muitos microcontroladores diferentes para escolher. Na foto você pode ver 4 microcontroladores diferentes que costumo usar para vestíveis: O Wattuino Nanite85 vermelho da Watterott é a menor placa com um microprocessador Atmel ATtiny85. É ótimo para a maioria dos projetos vestíveis. Apesar de não ter grandes furos para costurar, é fácil de prender na roupa porque é muito pequeno. Na placa está um carregador de inicialização USB para conectá-lo ao seu computador e conectar uma fonte de energia como um banco de energia. A placa possui 6 pinos: 4 pinos de dados, 1 GND e 1 power.

A pequena placa preta é Gemma da Adafruit, que também possui um microprocessador Atmel ATtiny85. Os furos são um pouco maiores e você pode usar linha condutora para costurá-los. Gemma tem uma porta USB e uma conexão JST para baterias de polímero de lítio. A placa é ótima para pequenos projetos porque possui 6 pinos: 3 pinos de dados, 1 GND e 2 de alimentação (3 V e Vout).

O maior microcontrolador preto é o Flora de Adafruit. O Flora possui um microprocessador mais potente (Atmel Mega 32u4) e pode ser usado para projetos complexos (conectar vários sensores, microfones, etc.). A placa possui uma porta USB e um conector JST para baterias de polímero de lítio. Além dos 14 pinos (8 dados, 3 GND e 3 power) também existe uma chave liga / desliga na placa.

O microcontrolador roxo é o LilypadArduino Simple da Sparkfun com um microprocessador Atmel Mega328. A placa possui um conector JST, uma chave liga / desliga e uma chave botão programável. Como a porta USB não está na placa (breakout FTDI), é mais complicado usar um banco de energia para a fonte de alimentação. Possui 11 pinos: 9 pinos de dados, 1 GND e 1 potência. O Lilypad é lavável e é bom para projetos de costura por causa de seus grandes orifícios.

Para este projeto usei o Flora. Eu poderia ter usado um microcontrolador menor, mas era o único que eu tinha em mãos naquele momento.

Etapa 4: Fonte de alimentação

As baterias de polímero de lítio são potentes e fáceis de recarregar. Dependendo da capacidade (mA), as baterias vêm em tamanhos diferentes. As baterias de polímero de lítio geralmente vêm com um conector JST de 2 pinos, que pode ser conectado ao microcontrolador. Uma bateria de 3,7 V tem cerca de 4,2 V quando totalmente carregada e morre em 3,0 V.

A faixa de LED deve funcionar com uma fonte de alimentação de 5 V, mas também funciona com uma bateria de 3,7 V. Porém, nunca vá além de 5 V.

Qual é a capacidade certa para o seu projeto? Um LED consome cerca de 60 mA (miliamperes) de corrente. Imagine que você tenha 20 LEDs em sua faixa, eles provavelmente consumirão 1.200 mA no total. Uma bateria de 1200mAh (miliamperes-hora) pode fornecer 1200mA por uma hora, portanto, se sua bateria tiver a capacidade de 2,500 mAh, ela durará duas horas ou mais:

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

Como os LEDs não funcionam com brilho total o tempo todo, a bateria provavelmente durará mais. Você pode encontrar um ótimo guia sobre como estimar o tempo de execução de sua bateria no Adafruit. Quando não usadas corretamente, as baterias de polímero de lítio podem ser muito perigosas. Se você não estiver muito familiarizado com eletrônicos, recomendo usar um banco de energia USB. Ele vem com um cabo USB para alimentar / carregar pequenos componentes eletrônicos como seu smartphone ou, neste caso, um microcontrolador. É mais seguro usar um banco de energia USB no corpo porque a bateria de polímero de lítio é protegida em uma caixa de alumínio e é menos provável que seja danificada, o que pode causar vazamento ou explosão. Você não quer que isso aconteça. Neste tutorial, usei uma bateria de polímero de lítio diretamente (não em um case de alumínio). Desde então, mudei para o uso de bancos de energia.

Etapa 5: corte da faixa e da correia de LED

Para começar, você precisa descobrir o comprimento da correia e de quantos LEDs e fios de fibra óptica você precisará. Meça o tamanho da sua cintura (ajuda para fazer as medidas) e corte uma tira de LED do tamanho da sua medida. Corte a tira na linha de corte mais próxima marcada com uma tesoura (veja a imagem). Na melhor das hipóteses, a faixa de LED é ligeiramente mais curta do que o comprimento da medida do quadril. Agora conte os LEDs na faixa - este é o número de fios de fibra ótica individuais que você vai preparar. Além disso, este é o número de LEDs que você deve declarar no código NeoPixel antes de carregar o programa em seu microcontrolador.

Minha tira tem 60 LEDs por metro. Depois de cortar uma peça de 70 cm de comprimento, restam 42 LEDs na tira.

Mais tarde, vou colar a faixa de LED em uma cinta fina para obter mais suporte. O cinto deve ser tão largo quanto a faixa de LED e cerca de 10 cm mais comprido. Como você usará velcro para fechar o cinto, certifique-se de cortar a fivela do cinto.

Etapa 6: Soldar os fios na faixa de LED

Na próxima etapa, você precisará soldar os três fios na faixa de LED e selá-la com cola quente e termorretrátil. Primeiro, empurre um pequeno pedaço de termorretrátil (cerca de 1,5 cm de comprimento) na caixa de silicone. Em seguida, corte três fios e solde um fio em cada um dos pinos condutores de + 5V, DIN e GND no início da tira (tutorial de como soldar tiras de LED). Se você estiver usando o fio da mesma cor para todas as três linhas, coloque um pouco de fita ao redor de cada fio e marque-os para não misturá-los. Certifique-se de que os fios sejam longos o suficiente - cerca de 30 cm - para soldá-los ao microcontrolador posteriormente. Faça-os mais longos do que você pensa que deveria se não tiver certeza.

Agora coloque uma pequena quantidade de cola quente na caixa de silicone, mas não tanto a ponto de cobrir o primeiro LED com cola. Enquanto a cola ainda está mole, puxe o termorretrátil meio sobre a capa de silicone e meio sobre os fios. Pressione um pouco de cola para fora da tira no tubo termorretrátil e use uma pistola de ar quente, isqueiro ou o ferro de solda para aquecer o termorretrátil até que esteja apertado em torno da tira e dos fios. Agora sele a outra extremidade da faixa de LED com um pouco de cola quente.

Etapa 7: preparar os feixes de fibra óptica

Comprei um cordão de 2 m de comprimento de 200 fibras ópticas com diâmetro de 0,05 cm. Existem fibras ópticas mais finas no mercado, mas quanto mais espessa a fibra, mais brilhantes as pontas vão brilhar e menos probabilidade de quebrar.

Como eu queria que a saia tivesse cerca de 50 cm, cortei o fio de fibra ótica três vezes e consegui 800 fibras a 50 cm.

Agora, um pequeno feixe de fibra óptica precisa ser colado em cada LED. Usei um tubo de vinil transparente com 0,6 cm de diâmetro, que cortei em 42 pedaços (número dos meus LEDs) com 3 cm de comprimento cada. Coloquei cerca de 17 fibras em cada pedaço de vinil e empurrei pelo tubo e um pouco além da ponta, cerca de 3 a 4 cm. Dependendo da espessura de suas fibras ou tubo de vinil, você pode ter uma quantidade diferente de fibras em cada tubo. Use o máximo que puder.

No final que você empurrou, passe um pouco de cola transparente (usei E6000) entre as fibras. Certifique-se de que a cola penetre entre as fibras e puxe o topo da mecha de volta para o tubo. Eu originalmente escolhi um epóxi de 5 minutos, mas não foi a melhor escolha. A cola ficou muito dura e as fibras às vezes quebraram. Um adesivo transparente E6000 funciona tão bem e é mais flexível.

Etapa 8: torne a fibra óptica mais brilhante

Quando a cola estiver seca, corte cerca de 0,5 cm da ponta do tubo com uma faca afiada. Certifique-se de que todas as fibras estejam alinhadas com a extremidade do corte e não recuadas para dentro. Quanto mais limpo for o corte, melhor será a transferência de luz para as fibras.

Para fazer as pontas brilharem ainda mais, você também pode derreter a ponta cortada. Segure a extremidade do tubo de vinil perto de uma chama limpa (forno a gás ou isqueiro, mas não uma vela) até que as fibras estejam ligeiramente derretidas. Porém, tenha cuidado e não o segure muito perto da chama - você não quer queimar o tubo. Agora, as pontas da fibra devem brilhar duas vezes mais.

Etapa 9: separe as fibras

Agora os fios individuais estão quase prontos. Para uma saia mais cheia, precisamos separar as fibras. No final do tubo por onde as fibras saem, espalhe-as uniformemente e coloque um pouco de cola quente por cima com cuidado. Não use muita cola ou coloque a pistola de cola muito perto, porque as fibras vão derreter e dobrar. Segure-o no lugar até a cola secar.

Etapa 10: construir o suporte do tubo de vinil

A faixa de LED possui uma caixa de silicone removível à prova d'água. Tentei muitas colas diferentes, mas nada grudou no silicone permanentemente. No entanto, eu queria manter o estojo de silicone para proteção.

Para prender o feixe de fibras em cima de cada LED, é necessário construir um pequeno porta-cabos feito de cola quente. Coloque um fio de fibra óptica em cima de um LED e coloque um pouco de cola quente ao redor e do lado direito e esquerdo do tubo - espere até que esteja seco. Repita para todos os outros fios de fibra, individualmente. Em seguida, derreta cuidadosamente a cola na lateral e cole 4 a 5 tubos juntos - preste muita atenção à distância entre os tubos de vinil. No final, cada feixe de fibra óptica deve ficar bem em cima de um LED.

Etapa 11: Prenda os tubos na tira e na correia

Na próxima etapa, corte a fita adesiva em tiras finas de 5 cm de comprimento e prenda os suportes de tubo ao redor da tira de LED e da correia. Comece com a ponta da tira que tem os 3 fios e deixe 10 cm de cinta descoberto. Certifique-se de colocar cada fio exatamente em cima de um LED. Depois de prender uma seção de porta-tubos, prenda a próxima seção com o mesmo processo da última etapa em que fizemos os próprios porta-tubos. Em seguida, anexe a próxima seção. Não prenda os últimos três tubos do último suporte na tira e na correia ainda.

No final com os 3 fios, faça um pequeno orifício na correia e puxe os três fios através do orifício. Dobre os fios em direção ao centro da tira e prenda-os alguns com alguns laços de fita. Eventualmente, levaremos os fios mais longe, até onde ficará o compartimento da bateria.

Etapa 12: faça o bolso da bateria

Para a bateria e o microcontrolador, costurei um pequeno bolso. Se você não consegue costurar, basta cortar dois pedaços quadrados de tecido e colá-los. Para prendê-lo ao cinto, cortei um quadrado com uma alça de um tecido de malha de plástico (veja a imagem) - o tecido normal deve funcionar da mesma forma. O quadrado deve ter aproximadamente o mesmo tamanho que o bolso da bateria.

Agora escolha um local onde deseja transportar o bolso da bateria. O meu está atrás um pouco à direita. Agora remova o laço de fita entre os dois tubos de vinil onde você gostaria de colocar o bolso e empurre a alça entre a faixa de LED e o cinto. Puxe a alça para baixo e costure ou cole no quadrado. Cole um pouco de velcro no bolso e no suporte da bateria. Além disso, não se esqueça de colocar a fita de LED de volta na correia novamente.

Escolhi velcro porque queria poder substituir a bolsa da bateria dependendo da roupa que estou vestindo. Existem muitas outras maneiras de fazer uma bolsa de bateria permanente que é ainda mais segura e protegida.

Etapa 13: construir o prendedor da correia

Corte um velcro de 10 cm de comprimento e cole o pedaço áspero no topo do cinto onde deixamos 10 cm descoberto. Deixe a parte difusa de lado para mais tarde.

Como o cinto é um pouco pesado, tive medo que o velcro abrisse enquanto eu estava usando. Para obter mais apoio, cortei três pequenas tiras de velcro. No final da faixa onde você deixou 3 tubos sem fita, prenda as pequenas tiras de velcro entre a faixa e a faixa de LED, alinhadas embaixo dos tubos. A parte difusa deve aderir à faixa de LED, enquanto o lado áspero deve aderir à correia. A parte difusa deve ficar para fora de um lado e a parte áspera deve ficar para fora do outro. Portanto, cada peça só poderá ficar na metade do caminho entre a cinta e a faixa de LED, antes de tocar na outra peça. Os lados adesivos que saem da ponta do LED e do cinto podem ser cobertos com tecido para que não fiquem mais pegajosos.

Com algumas tiras de fita, prenda os últimos suportes de tubo de vinil ao cinto.

Agora pegue a peça fuzzy de 10 cm que você reservou. Cole-o por baixo do cinto, do mesmo lado onde acabou de colocar as pequenas tiras de velcro.

Agora você pode experimentar a saia e fechar o cinto.

Etapa 14: Faça o upload do programa LED

Agora você precisa fazer o upload do programa LED para o seu microcontrolador.

Como existem tantos tutoriais bem escritos e detalhados, vou apenas compartilhar os links com você: Se precisar de mais ajuda para começar a usar um Arduino, aprender sobre o ambiente do Arduino, conectar o microcontrolador a um computador e enviar programas para o Arduino você pode encontrar informações úteis no site do Arduino ou no tutorial do Adafruit Flora.

Um ótimo programa de LED para começar é o Strandtest da Adafruit. Basta seguir o tutorial, baixar o arquivo zip NeoPixel e adicioná-lo à sua biblioteca Arduino. Se você quiser aprender mais sobre LEDs RGB e escrever seu próprio código, verifique a biblioteca FastLED. É outra biblioteca do Arduino para programar faixas e pixels de LED endereçáveis. Confira a comunidade Fast LED para ver alguns ótimos exemplos.

Etapa 15: Conecte a tira ao microcontrolador

Solde o fio de +5 V da correia ao pino VBAT no microcontrolador, GND ao GND e o fio de dados ao pino que você definiu no código de LED que você carregou para o microcontrolador. Escolhi o pino 6. Para ter certeza de que os fios não se rasgariam, prendi o Flora em um pedaço de plástico e protegi os pinos com um pouco de cola quente. Você também pode ver um pequeno interruptor de botão no canto esquerdo - eu o adicionei para alternar entre diferentes padrões de LED. Agora conecte sua fonte de alimentação ao microcontrolador e a correia de LED deve acender.

Etapa 16: … Quase pronto

Quase pronto! Agora você pode cortar as fibras em comprimentos diferentes. Caso queira efeitos diferentes, pode-se usar lixa ao longo do comprimento das fibras ou dobrar levemente as fibras. Lixei as pontas um pouco mais para um brilho mais difuso nas pontas.

Obrigado por ler meu instrutível e divirta-se construindo e vestindo sua saia. Caso você tenha alguma dúvida ou algo não esteja claro, não hesite em perguntar.