دامن چتر دریایی فیبر نوری: 16 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

از آنجا که تأثیر فیبر نوری بسیار جذاب است ، من در مورد ساخت یک لباس با فیبر نوری و LED های RGB فکر می کردم. مدتی طول کشید تا اینکه به طرحی رسیدم و نحوه اتصال الیاف به نوار LED را فهمیدم. در پایان من این دامن ماهی ژله ای را تهیه کردم: رشته های فیبر نوری به لوله های وینیل چسبانده شده اند که روی نوار و کمربند LED چسبانده شده اند. در پشت یک کیف کوچک برای باتری و میکروکنترلر وجود دارد که LED را با قدرت و داده تامین می کند. از آنجا که LED های روی نوار قابل آدرس دهی هستند ، کمربند می تواند در رنگ ها و الگوهای مختلف از پیش برنامه ریزی شده روشن شود.

این پروژه راهی عالی برای شروع کار با LED های RGB و یادگیری برنامه نویسی با Arduino IDE است. و نگران نباشید شما برای ساخت این دامن نه به مهارت لحیم کاری عالی و نه به برنامه نویسی نیاز دارید.

مرحله 1: لوازم

مواد

· فیبر نوری به طول 200 2 2 متر - قطر 0.05 سانتی متر [eBay]

· LED های 5V RGB آدرس پذیر (60/متر) با قاب سیلیکونی [Adafruit، eBay]

· میکروکنترلر آردوینو [Sparkfun ، Adafruit ، Watterott]

· باتری پلیمری لیتیوم (یون) یا پاوربانک USB [Sparkfun، Adafruit، eBay]

· لوله وینیل شفاف - قطر 0.6 سانتی متر [فروشگاه سخت افزار]

· پاک کردن چسب اپوکسی 5 دقیقه یا E6000 برای پلاستیک [فروشگاه سخت افزار]

· پاک کردن نوار اردک قوی (ترجیحاً دو رشته) [فروشگاه سخت افزار]

· انقباض حرارتی - قطر 1 سانتی متر [فروشگاه سخت افزار]

· 1.5 متر کابل/سیم مسی رشته دار 22 AWG [فروشگاه سخت افزار]

· کمربند نازک

· Velcro با پشت چسبنده 10 سانتی متر قوی [فروشگاه پارچه]

· پارچه برای کیف باتری

ابزارها

· چسب حرارتی تفنگی

· آهن لحیم کاری

· لحیم کاری

· چاقو

· قیچی

· فندک

· سلاح گرم

· سوزن و نخ

· نوار اندازه گیری

مرحله 2: نوار LED RGB

چراغ های LED RGB می توانند در رنگ ها و الگوهای مختلفی روشن شوند زیرا آدرس پذیر هستند. هر LED RGB دارای یک LED قرمز ، سبز و آبی و همچنین یک تراشه راننده کوچک است. به دلیل وجود تراشه ، LED RGB هوشمندتر از LED معمولی است. هر تراشه LED موقعیت خود را روی نوار می داند و همچنین می تواند روشنایی قرمز ، سبز و آبی را به صورت جداگانه کنترل کند. بنابراین ، تقریباً هر الگو و رنگ قابل تصوری قابل برنامه ریزی است.

بین هر LED جداگانه می توانید سه خط را پیدا کنید: +5V ، DO/DI و GND. خط 5 ولت (که مخفف "5 ولت" است) LED را با قدرت تغذیه می کند. DI/DO (که مخفف "Data Input" و "Data Output" است) به LED نحوه و زمان روشن شدن را می گوید. GND مخفف زمین است. در بالای آن سه خط نماد قیچی کوچک وجود دارد - این تنها نقطه ای است که باید نوار LED را برش دهید.

همچنین باید فلش هایی روی نوار پیدا کنید. فلش ها جهت حرکت داده ها را نشان می دهند. مهم است که ابتدا و انتهای نوار را نشان دهید: لبه برش با پیکان به سمت شما شروع می شود. این طرف باید به منبع تغذیه و میکروکنترلر متصل شود. قبل از استفاده از نوار LED در پروژه ، مطمئن شوید که همه LED ها کار می کنند. در مرحله 14 به نحوه آپلود یک برنامه و آزمایش نوار LED خود می پردازیم.

نوارهای LED دارای تراکم مختلف LED هستند (30 LED در متر ، 60 LED در متر یا 90 LED در متر). برای این پروژه ، من توصیه می کنم از 60 LED/m یا حتی بیشتر/LED برای متر دامن استفاده کنید.

مرحله 3: میکروکنترلر

میکروکنترلرهای مختلفی برای انتخاب وجود دارد. در تصویر 4 میکروکنترلر مختلف را می بینید که من معمولاً برای پوشیدنی ها استفاده می کنم: قرمز Wattuino Nanite85 از Watterott کوچکترین برد با یک ریزپردازنده Atmel ATtiny85 است. برای اکثر پروژه های پوشیدنی عالی است. با وجود اینکه سوراخ های بزرگی برای دوخت ندارد ، اما به دلیل کوچک بودن آن ، به راحتی روی لباس خود می چسبانید. روی برد یک USB-Bootloader وجود دارد که آن را به کامپیوتر متصل کرده و منبع تغذیه ای مانند پاور بانک را متصل می کند. این برد دارای 6 پین است: 4 پین داده ، 1 GND و 1 پاور.

تخته سیاه کوچک Gemma از Adafruit است که دارای یک ریزپردازنده Atmel ATtiny85 است. سوراخ ها کمی بزرگتر هستند و می توانید از نخ رسانا برای دوخت آن استفاده کنید. Gemma دارای یک پورت USB و یک اتصال JST برای باتری های لیتیوم پلیمر است. این برد برای پروژه های کوچک عالی است زیرا دارای 6 پین است: 3 پین داده ، 1 GND و 2 قدرت (3 ولت و Vout).

میکروکنترلر بزرگتر Florafrom از Adafruit است. Flora دارای ریزپردازنده قوی تری (Atmel Mega 32u4) است و می تواند برای پروژه های پیچیده (اتصال چندین سنسور ، میکروفون و غیره) استفاده شود. این برد دارای یک پورت USB و یک اتصال JST برای باتری های لیتیوم پلیمر است. علاوه بر 14 پین (8 داده ، 3 GND و 3 قدرت) همچنین یک کلید روشن/خاموش روی برد وجود دارد.

میکروکنترلر بنفش LilypadArduino Simple از Sparkfun با ریزپردازنده Atmel Mega328 است. این برد دارای یک اتصال JST ، یک کلید روشن/خاموش و همچنین یک کلید قابل برنامه ریزی است. از آنجا که پورت USB روی برد نیست (FTDI breakout) استفاده از پاوربانک برای منبع تغذیه پیچیده تر است. دارای 11 پین: 9 پین داده ، 1 GND و 1 قدرت. لیلی پد قابل شستشو است و به دلیل سوراخ های بزرگ برای پروژه های دوخت خوب است.

برای این پروژه از Flora استفاده کردم. می توانستم از میکروکنترلر کوچکتری استفاده کنم اما این تنها دستگاهی بود که در آن زمان در دست داشتم.

مرحله 4: منبع تغذیه

باتری های لیتیوم پلیمر قدرتمند هستند و به راحتی شارژ می شوند. بسته به ظرفیت (میلی آمپر) اندازه باتری ها متفاوت است. باتری های لیتیوم پلیمر معمولاً دارای یک کانکتور 2 پین JST هستند که می توانند به میکروکنترلر متصل شوند. یک باتری 3.7 ولت هنگام شارژ کامل دارای 4.2 ولت است و در 3.0 ولت می میرد.

نوار LED باید با منبع تغذیه 5 ولت کار کند اما با باتری 3.7 ولت نیز کار می کند. هرچند هرگز بالاتر از 5 ولت نروید.

چه ظرفیتی برای پروژه شما مناسب است؟ یک LED حدود 60 میلی آمپر (میلی آمپر) جریان را می کشد. تصور کنید 20 LED روی نوار خود دارید ، آنها به احتمال زیاد در کل 1 ، 200 میلی آمپر می کشند. یک باتری 1200 میلی آمپر ساعتی (میلی آمپر ساعت) می تواند 1200 میلی آمپر را برای یک ساعت تامین کند ، بنابراین اگر ظرفیت باتری شما 2 ، 500 میلی آمپر ساعت است ، دو ساعت یا بیشتر دوام می آورد:

2 ، 500 میلی آمپر ساعت / 1 ، 200 میلی آمپر = 2.08 ساعت

از آنجا که LED ها همیشه روشنایی کامل ندارند ، به احتمال زیاد باتری بیشتر دوام می آورد. شما می توانید یک راهنمای عالی در مورد برآورد زمان کارکرد باتری خود در Adafruit پیدا کنید. هنگامی که از باتری های لیتیوم پلیمر به درستی استفاده نشود ، می تواند واقعاً خطرناک باشد. اگر با لوازم الکترونیکی آشنایی ندارید ، توصیه می کنم از پاوربانک USB استفاده کنید. این کابل USB برای تغذیه/شارژ لوازم الکترونیکی کوچک مانند تلفن هوشمند شما یا در این مورد ، میکروکنترلر ارائه می شود. پوشیدن پاوربانک USB روی بدن ایمن تر است زیرا باتری لیتیوم پلیمر در یک قاب آلومینیومی محافظت شده و احتمال آسیب کمتری دارد که می تواند باعث نشت یا انفجار شود. شما نمی خواهید این اتفاق بیفتد. در این آموزش من مستقیماً از باتری لیتیوم پلیمر استفاده کردم (نه در مورد آلومینیومی). من از آن زمان به استفاده از پاوربانک روی آورده ام.

مرحله 5: برش نوار و کمربند LED

برای شروع ، باید طول کمربند و تعداد LED ها و رشته های فیبر نوری مورد نیاز خود را مشخص کنید. اندازه دور کمر خود را اندازه گیری کنید (برای اندازه گیری کمک کنید) و یک نوار LED را تا اندازه اندازه گیری برش دهید. نوار را روی نزدیکترین خط برش که با قیچی کوچک مشخص شده برش دهید (تصویر را ببینید). در بهترین حالت ، نوار LED کمی کوتاهتر از طول اندازه گیری لگن شما است. حالا LED های روی نوار را بشمارید - این تعداد رشته های فیبر نوری است که می خواهید آماده کنید. همچنین این تعداد LED هایی است که باید قبل از بارگذاری برنامه بر روی میکروکنترلر خود در کد NeoPixel اعلام کنید.

نوار من 60 LED در هر متر دارد. پس از برش قطعه ای به طول 70 سانتی متر ، 42 LED روی نوار باقی مانده است.

بعداً برای حمایت بیشتر ، نوار LED را روی کمربند نازک می چسبانم. عرض کمربند باید به اندازه نوار LED باشد و حدود 10 سانتی متر بلندتر باشد. از آنجا که از Velcro برای بستن کمربند استفاده می کنید ، اطمینان حاصل کنید که سگک کمربند را قطع کنید.

مرحله 6: سیم ها را روی نوار LED بچسبانید

در مرحله بعد باید سه سیم را روی نوار LED لحیم کرده و با چسب حرارتی و حرارت منقبض کنید. ابتدا یک قطعه کوچک از حرارت گیر (به طول حدود 1.5 سانتی متر) را روی قاب سیلیکونی فشار دهید. سپس سه سیم را قطع کرده و یک سیم را به هر یک از پین های رسانا +5V ، DIN و GND در ابتدای نوار بچسبانید (آموزش نحوه لحیم کاری نوارهای LED). اگر از سیم یک رنگ برای هر سه خط استفاده می کنید ، دور هر سیم مقداری نوار چسبانده و آنها را علامت گذاری کنید تا با هم مخلوط نشوند. مطمئن شوید سیم ها به اندازه کافی بلند - حدود 30 سانتی متر - هستند تا بعداً آنها را به میکروکنترلر خود بچسبانید. اگر مطمئن نیستید آنها را بیشتر از آنچه فکر می کنید کنید.

حالا مقدار کمی چسب حرارتی را به داخل محفظه سیلیکونی فشار دهید ، اما نه آنقدر که اولین LED را با چسب بپوشانید. در حالی که چسب هنوز نرم است ، حرارت را تا نصف قاب سیلیکونی و نصف سیم ها را بکشید. مقداری چسب از نوار را داخل لوله حرارتی فشار دهید و با استفاده از تفنگ حرارتی ، فندک یا لحیم کاری ، گرمکن را گرم کنید تا جایی که دور نوار و سیم ها محکم شود. حالا انتهای دیگر نوار LED را با مقداری چسب حرارتی ببندید.

مرحله 7: بسته های فیبر نوری را آماده کنید

من یک رشته 2 متری از 200 فیبر نوری با قطر 0.05 سانتی متر خریدم. فیبرهای نوری نازک تری در بازار وجود دارد اما هرچه فیبر ضخیم تر باشد ، انتهای آن روشن تر می شود و احتمال شکستن آنها کمتر است.

چون می خواستم دامن حدود 50 سانتی متر طول داشته باشد ، رشته فیبر نوری را سه بار بریدم و 800 فیبر در 50 سانتی متر گرفتم.

اکنون باید یک بسته کوچک فیبر نوری را روی هر LED چسباند. من از یک لوله وینیل شفاف با قطر 0.6 سانتی متر استفاده کردم که هر کدام را به طول 42 سانتی متر (تعداد LED های من) به طول 3 سانتی متر برش دادم. من حدود 17 الیاف را در هر قطعه وینیل قرار دادم و آنها را در لوله فشار دادم و کمی از انتهای آن ، حدود 3 تا 4 سانتی متر. بسته به ضخامت الیاف یا لوله وینیل شما ، ممکن است در هر لوله مقدار متفاوتی از الیاف داشته باشید. تا جایی که ممکن است مناسب باشد از آنها استفاده کنید.

در پایان که به آن فشار آوردید ، مقداری چسب شفاف (من از E6000 استفاده کردم) بین الیاف پخش کنید. اطمینان حاصل کنید که چسب بین الیاف قرار می گیرد و قسمت بالای رشته را به داخل لوله بکشید. من معمولاً اپوکسی 5 دقیقه ای را انتخاب می کنم اما بهترین انتخاب نبود. چسب واقعا سفت می شود و گاهی الیاف می شکند. یک چسب شفاف E6000 به همان خوبی کار می کند و انعطاف پذیری بیشتری دارد.

مرحله 8: فیبر نوری را درخشان تر کنید

وقتی چسب خشک شد ، حدود 0.5 سانتی متر از نوک لوله را با یک چاقوی تیز برش دهید. اطمینان حاصل کنید که تمام الیاف در حال حاضر با انتهای برش هم تراز شده و از داخل خارج نشده اند. هرچه برش تمیزتر باشد ، نور بهتر به الیاف منتقل می شود.

برای درخشندگی بیشتر انتها ، می توانید انتهای برش را نیز ذوب کنید. انتهای لوله وینیل را نزدیک شعله تمیز (اجاق گاز یا فندک اما نه شمع) نگه دارید تا الیاف کمی ذوب شوند. اما مراقب باشید و آن را خیلی نزدیک شعله نگه ندارید - نمی خواهید لوله را بسوزانید. در حال حاضر نوک فیبر باید دو برابر روشن تر شود.

مرحله 9: الیاف را جدا کنید

در حال حاضر رشته های فردی تقریباً تمام شده است. برای داشتن یک دامن با ظاهر کامل ، ما باید الیاف را از هم جدا کنیم. در انتهای لوله ای که الیاف بیرون می آیند ، آنها را به طور مساوی از هم پخش کرده و با دقت مقداری چسب داغ روی آن قرار دهید. از چسب زیاد استفاده نکنید یا تفنگ چسب را خیلی نزدیک قرار ندهید زیرا الیاف ذوب شده و خم می شوند. آن را در جای خود نگه دارید تا چسب خشک شود.

مرحله 10: نگهدارنده لوله وینیل را بسازید

نوار LED دارای یک قاب سیلیکونی ضد آب و قابل جدا شدن است. من چسب های مختلف را امتحان کردم اما هیچ چیز به طور دائمی به سیلیکون نچسبید. با این حال ، من می خواستم قاب سیلیکونی را برای محافظت نگه دارم.

برای اتصال دسته فیبر در بالای هر LED ، لازم است یک نگهدارنده کوچک ساخته شده از چسب داغ بسازید. یک رشته فیبر نوری را روی LED قرار دهید و مقداری چسب داغ در اطراف و در سمت راست و چپ لوله قرار دهید - صبر کنید تا خشک شود. برای سایر رشته های فیبر دیگر ، به صورت جداگانه تکرار کنید. سپس چسب جانبی را با دقت ذوب کرده و 4 تا 5 لوله را به هم بچسبانید - به فاصله بین لوله های وینیل توجه زیادی داشته باشید. در پایان ، هر بسته نرم افزاری فیبر نوری باید دقیقاً بالای LED قرار گیرد.

مرحله 11: لوله های نواری روی نوار و کمربند

در مرحله بعد ، نوار اردک را در نوارهای باریک 5 سانتی متری بریده و نگهدارنده های لوله را دور نوار و کمربند LED بچسبانید. با انتهای نواری که دارای 3 سیم است شروع کنید و 10 سانتیمتر کمربند را بدون پوشش بگذارید. مطمئن شوید که هر رشته را دقیقاً بالای LED قرار دهید. پس از اتصال قسمتی از نگهدارنده های لوله ، قسمت بعدی را با همان فرایند آخرین مرحله که ما خود نگهدارنده ها را ساخته ایم ، وصل کنید. سپس قسمت بعدی را ضمیمه کنید. سه لوله آخر آخرین نگهدارنده را هنوز روی نوار و کمربند نچسبانید.

در انتها با 3 سیم ، یک سوراخ کوچک در کمربند بریده و سه سیم را از طریق سوراخ بکشید. سیم ها را به سمت مرکز نوار خم کرده و با چند حلقه نوار چند عدد را محکم کنید. ما سرانجام سیم ها را به جایی که جیب باتری در آن قرار دارد هدایت می کنیم.

مرحله 12: جیب باتری بسازید

برای باتری و میکروکنترلر ، یک جیب کوچک دوختم. اگر نمی توانید خیاطی کنید ، فقط دو تکه پارچه مربع شکل ببرید و آنها را به هم بچسبانید. برای اتصال آن به کمربند ، یک مربع با دسته را از پارچه مش پلاستیکی برش می دهم (تصویر را ببینید) - پارچه معمولی نیز باید به همین خوبی کار کند. اندازه مربع باید به اندازه جیب باتری باشد.

اکنون مکانی را انتخاب کنید که می خواهید جیب باتری را حمل کنید. مال من کمی عقب سمت راست است. حالا یک حلقه نوار را بین دو لوله وینیل که می خواهید جیب را در آن قرار دهید بردارید و دسته را بین نوار LED و کمربند فشار دهید. دسته را به سمت پایین بکشید و آن را به مربع بدوزید یا بچسبانید. مقداری مخمل روی جیب و نگهدارنده باتری بچسبانید. همچنین ، فراموش نکنید که نوار LED را دوباره روی کمربند بچسبانید.

من velcro را انتخاب کردم زیرا می خواستم بسته به لباسی که می پوشم بتوانم کیف باتری را عوض کنم. راه های بسیار دیگری برای ساختن یک کیف باتری دائمی وجود دارد که حتی ایمن تر و ایمن تر است.

مرحله 13: بستن کمربند را بسازید

یک قطعه مخمل چوبی به طول 10 سانتی متر برش دهید و قطعه خشن را روی کمربندی که 10 سانتی متر بدون پوشش گذاشته بودیم بچسبانید. قطعه فازی را برای بعد کنار بگذارید.

از آنجا که کمربند کمی سنگین است ، می ترسیدم که چمدان باز شود در حالی که من آن را می پوشیدم. برای حمایت بیشتر ، سه نوار مخملی کوچک بریدم. در انتهای کمربند که 3 لوله را بدون استفاده باقی گذاشته اید ، نوارهای کوچک Velcro را بین کمربند و نوار LED ، که در زیر لوله ها قرار گرفته اند بچسبانید. قطعه فازی باید به نوار LED بچسبد ، در حالی که قسمت ناهموار باید به کمربند بچسبد. قطعه فازی باید از یک طرف بیرون بیاید و قطعه ناهموار از طرف دیگر بیرون بیاید. بنابراین ، هر قطعه فقط می تواند قبل از لمس قطعه دیگر ، در نیمه راه بین کمربند و نوار LED قرار گیرد. کناره های چسبنده ای که از لبه و کمربند LED بیرون می آیند را می توان با پارچه پوشاند تا دیگر چسبناک نباشند.

با استفاده از چند نوار نوار ، آخرین نگهدارنده های لوله وینیل را روی کمربند محکم کنید.

حالا قطعه فازی 10 سانتی متری را که کنار گذاشته بودید تهیه کنید. آن را در زیر کمربند در همان سمت بچسبانید که فقط نوارهای کوچک Velcro را در آن قرار داده اید.

حالا می توانید دامن را امتحان کنید و کمربند را ببندید.

مرحله 14: برنامه LED را بارگذاری کنید

اکنون باید برنامه LED را روی میکروکنترلر خود بارگذاری کنید.

از آنجا که تعداد زیادی آموزش خوب و دقیق وجود دارد ، من فقط پیوندها را با شما به اشتراک می گذارم: اگر برای شروع کار با Arduino ، یادگیری محیط Arduino ، اتصال میکروکنترلر به رایانه و بارگذاری برنامه ها بر روی Arduino به کمک بیشتری نیاز دارید. می توانید اطلاعات مفیدی را در وب سایت Arduino یا Adafruit Flora Tutorial پیدا کنید.

یک برنامه LED عالی برای شروع ، Strandtest از Adafruit است. فقط آموزش را دنبال کنید ، فایل زیپ NeoPixel را بارگیری کرده و به کتابخانه آردوینو خود اضافه کنید. اگر می خواهید در مورد LED های RGB بیشتر بدانید و کد خود را بنویسید ، کتابخانه FastLED را بررسی کنید. این کتابخانه دیگر Arduino برای برنامه نویسی نوارها و پیکسل های LED آدرس پذیر است. برای مشاهده نمونه های عالی ، انجمن Fast LED را بررسی کنید.

مرحله 15: نوار را به میکروکنترلر وصل کنید

سیم +5 ولت را از کمربند به پین VBAT در میکروکنترلر ، GND به GND و سیم داده را به پینی که در کد LED که در میکروکنترلر بارگذاری کرده اید ، مشخص کرده اید ، لحیم کنید. من پین 6 را انتخاب کردم. برای اطمینان از اینکه سیم ها پاره نمی شوند ، فلورا را روی یک تکه پلاستیک چسباندم و پین ها را با مقداری چسب حرارتی محافظت کردم. همچنین می توانید یک کلید کوچک را در گوشه سمت چپ مشاهده کنید - من آن را برای تغییر بین الگوهای مختلف LED اضافه کردم. حالا منبع تغذیه خود را به میکروکنترلر وصل کنید و کمربند LED باید روشن شود.

مرحله 16:… تقریباً انجام شد

تقریبا تمام شد! حالا می توانید الیاف را به طول های مختلف کوتاه کنید. در صورت تمایل به جلوه های مختلف ، می توانید از کاغذ سنباده در طول الیاف استفاده کنید یا الیاف را کمی خم کنید. من انتهای آن را کمی بیشتر سمباده زنی کردم تا درخشش بیشتری نسبت به انتهای آن ایجاد شود.

با تشکر از شما برای خواندن دستورالعمل و سرگرمی من و ساختن دامن خود. اگر س questionsالی دارید یا چیزی مشخص نیست ، از پرسیدن آن دریغ نکنید.