تنورة موازن صوت قابلة للارتداء: 21 خطوة (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

لفترة من الوقت ، أردت تصميم قطعة تتفاعل مع الصوت. تحتوي تنورة الإكواليزر على إلكترونيات متكاملة تتفاعل مع مستوى الضوضاء في بيئتها. يتم ترتيب مصابيح LED المدمجة كأشرطة موازن لإبراز السلوك التفاعلي للصوت. اعتمادًا على شدة الصوت ، يضيء عدد قليل فقط من مصابيح LED أو كلها.

لم يكن دمج الإلكترونيات الصحيحة دون إظهارها أمرًا سهلاً للغاية لأن التنورة ذات مقاس ضيق. كما أنني أردت أن تبدو تنورة الإكواليزر وكأنها تنورة عادية بدون أي ثقوب فيها كلما كانت الأنوار مطفأة. لقد استغرق الأمر بعض الوقت في العثور على مصابيح LED والطريقة الصحيحة ، نظرًا لأن شرائط LED مسبقة الصنع أو خيوط LED كانت ضخمة جدًا وليست مرنة بدرجة كافية للتنورة.

عادة ما يكون استخدام الخيط الموصّل طريقة سهلة لدمج الإلكترونيات. ومع ذلك ، عندما يتعلق الأمر بتوصيل عدة مصابيح RGB LED بشريط ، تكون مقاومة الخيط الموصل عالية جدًا. تحتاج مصابيح LED إلى أن تكون قريبة جدًا من بعضها ، وإلا فإنها ستبدأ في الوميض و / أو تظهر اللون الخطأ.

في هذا الدليل ، سأوضح لك كيفية صنع شريط LED مخصص ورفيع للغاية ومرن بالإضافة إلى كيفية توصيل الإلكترونيات ودمج الأضواء في الجلد.

الخطوة 1: التصميم

يحتوي هذا التنورة الجلدية على 5 أعمدة مع 3 إلى 6 مصابيح لكل منها و 20 مصباحًا إجماليًا. المصابيح والإلكترونيات متصلة بداخل التنورة. تلمع الأضواء من خلال الفتحات الموجودة في الطبقة العلوية والتي يتم تثبيتها بثقوب وغراء ساخن. نظرًا لأن الثقوب تبدو وكأنها ترصيع صغير ، فإن التنورة لا تزال تبدو جميلة حتى عند إطفاء الأنوار.

الخطوة الثانية: المستلزمات

المواد:

• جلد
• بطانة
• سحاب البنطلون
• أو الحصول على تنورة
• 20 × RGB LEDs [النوع WS2812B] من SparkFun
• متحكم [فلورا] من Adafruit
• مضخم صوت الميكروفون من Adafruit أو SparkFun
• بطارية 3.7 - 5 فولت من SparkFun أو Amazon
• سلك مرن [سيليكون أو مطلي بالـ PVC] من Adafruit
• الانكماش الحراري
• 3 × أسلاك توصيل ذكر
• 3 × أسلاك توصيل أنثى
• شريط فيلكرو 10 سم
• 20 × ¼ "ثقوب

أدوات:

• لحام حديد
• أسلاك اللحام
• مجموعة أدوات العيينة
• شاكوش
• مسدس الغراء الساخن + الغراء
• شريط قياس
• مسطرة
• مقص
• طباشير قماش أو قلم
• خيط الابرة
• ماكينة الخياطة
• كمبيوتر وكابل USB

اختياري:

• أداة يد المساعدة لحام
• التمساح يستقر
• أداة تجعيد الأسلاك

الخطوة 3: WS2812B RGB LEDs

في الصورة أعلاه ، يمكنك رؤية WS2812B RGB - SMD LEDs "عارية". يبلغ حجم كل LED 5 × 5 مم وله مؤشر LED أحمر (R) وأخضر (G) وأزرق (B) بالإضافة إلى شريحة تشغيل صغيرة. يمكن معالجة WS2812B LEDs مما يعني أنه يمكنك التحكم في اللون والسطوع لكل مصباح LED فردي. لذلك ، يمكن برمجة كل نمط يمكن تخيله تقريبًا.

يحتوي كل LED على أربعة جهات اتصال لحام: واحدة للأرض وواحدة للطاقة وواحدة لإدخال البيانات وواحدة لإخراج البيانات. يتم تمييز الدبوس الأرضي بحافة مقطوعة أعلى مؤشر LED ، بجانب دبوس الأرض هو دبوس إدخال البيانات. يمثل إخراج البيانات قطريًا عبر إدخال البيانات ، والذي سيتم توصيله بدبوس إدخال البيانات الخاص بمصباح LED التالي. آخر دبوس هو دبوس الطاقة. تعتبر دبابيس البيانات ضرورية لنقل المعلومات حول مدى سطوع المصابيح واللون الذي يجب أن تكون عليه.

إذا كنت بحاجة إلى مزيد من المعلومات ، فانتقل إلى صفحة منتج Sparkfun حيث يمكنك العثور على ورقة البيانات ودليل التوصيل ودليل تعليمي LED.

الخطوة 4: مكبر صوت الميكروفون

تأتي لوحة Electret Microphone Amplifier من Adafruit مع ميكروفون كهربائي 20-20 كيلو هرتز بالإضافة إلى 3 دبابيس لحام لتوصيلها بمتحكم دقيق. يجب توصيل OUT بدبوس المتحكم الدقيق المحدد في الكود ، وسيتم توصيل GND بالأرض و VCC بمصدر طاقة بين 2.4 - 5 فولت. استخدم مصدر الطاقة "الأكثر هدوءًا" المتاح على اللوحة. في Flora سيكون هذا دبوس 3.3 فولت.

يعد Electret Microphone Amplifier رائعًا للتسجيل الصوتي أو المشاريع التفاعلية الصوتية مثل تنورة LED هذه. يمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول الميكروفون في ورقة بيانات Adafruit.

الخطوة 5: متحكم يمكن ارتداؤه

هناك العديد من المتحكمات الدقيقة التي يمكن ارتداؤها للاختيار من بينها. يمكنك العثور على نظرة عامة على اللوحات المختلفة في الخطوة 3 من تعليمات Jellyfish Skirt. بالنسبة لهذا المشروع ، من الضروري وجود لوحة بها بعض طاقة المعالجة والذاكرة لأن الكود معقد بعض الشيء. من المرجح أن يكون العمل مع لوحة أصغر أكثر تعقيدًا أو لن يعمل على الإطلاق بسبب عدم وجود ذاكرة كافية.

الخطوة 6: مزود الطاقة

يعد استخدام وحدات تخزين الطاقة بدلاً من بطاريات الليثيوم بوليمر (LiPo) "العارية" أكثر أمانًا لأن البطارية محمية في غلاف من الألومنيوم. تعد بنوك الطاقة أيضًا أسهل في إعادة الشحن ومفيدة في حالة رغبتك في شحن أجهزة أخرى مثل هاتفك. ومع ذلك ، في هذا المشروع أعمل مع بطارية ليثيوم بوليمر "عارية" لأنني بحاجة إلى بطارية صغيرة ومسطحة. نظرًا لأن التنورة ذات نوبة ضيقة ، فليس هناك الكثير من المساحة الإضافية لبنك طاقة كبير.

يأتي LiPo مع موصل JST ثنائي السنون ، والذي يمكن توصيله بالمتحكم الدقيق. تحتوي البطارية على حوالي 4.2 فولت عند الشحن الكامل وتموت عند 3.0 فولت.يجب أن تعمل مصابيح LED على مصدر طاقة 5 فولت ولكنها تعمل أيضًا مع بطارية 3.7 فولت.

حساب وقت تشغيل بطاريتك: يستهلك أحد مصابيح LED حوالي 60 مللي أمبير (مللي أمبير) من التيار. تخيل أن لديك 20 مصباحًا LED على الشريط الخاص بك ، وسوف يرسمون على الأكثر 1200 مللي أمبير في المجموع. يمكن لبطارية 1200 مللي أمبير (مللي أمبير ساعة) توفير 1200 مللي أمبير لمدة ساعة ؛ لذلك إذا كانت سعة بطاريتك 2 ، 500 مللي أمبير ، ستضيء مصابيح LED لمدة ساعتين على الأقل: 2 ، 500 مللي أمبير / 1 ، 200 مللي أمبير = 2.08 ساعة

ومع ذلك ، إذا قررت استخدام LiPo ، فراجع برنامج Sparkfun's LiPo Battery Care التعليمي أولاً.

الخطوة 7: تصميم وخياطة التنورة

يعتمد التصميم على نمط تنورة كلاسيكية بخصر مرتفع. هناك نوعان من النبال في كل من الأمام والخلف. على الجزء الخلفي من التنورة ، أضفت سحابًا وحركت اثنين (من السهام الأربعة الأصلية) إلى مركز الظهير. نظرًا لأن شريط LED قد يسبب الحكة قليلاً ، فإنني أوصي أيضًا بخياطة بطانة في التنورة. قمت بتقصير طول التنورة إلى 42 سم. تحقق من هذا البرنامج التعليمي "كيفية خياطة التنورة" إذا كنت بحاجة إلى بعض المساعدة.

في النهاية ، سيتم توصيل شريط LED بالإضافة إلى البطارية والميكروفون والميكروكونترولر بداخل التنورة. الكل في الكل قد يكون ثقيلًا بعض الشيء للمواد الأكثر نعومة مثل القطن وقد يؤدي الوزن إلى شد القماش. بالنسبة لتنورتي ، كنت أستخدم جلدًا رقيقًا ولم أواجه مثل هذه المشكلة.

في حالة عدم رغبتك في خياطة التنورة الخاصة بك ، فقط استخدمي التنورة التي لديك بالفعل. تأكد من أن القماش سميك بدرجة كافية.

الخطوة 8: تصميم تخطيط LED

فكر الآن في عدد مصابيح LED التي تريد استخدامها لتنورتك ومكان إرفاقها. تحتوي التنورة الجلدية على 20 مصباحًا في المجموع. 5 أعمدة مع 3 إلى 6 مصابيح كل منها مرتبة على الجانب الأيمن من التنورة. نظرًا لأن مصابيح LED ستكون تفاعلية للصوت ، فقد أردت أن تبدو وكأنها أشرطة موازن.

ضع علامة على بقع LED أعلى التنورة ببعض الطباشير القماشية. في وقت لاحق سيتم توصيل جميع المصابيح في خط. ستكون بداية سلسلة LED في منتصف مقدمة التنورة.

الخطوة 9: قص الثقوب في التنورة

في الخطوة التالية ، امض قدمًا وادمج الثقوب في الطبقة العلوية من التنورة [وليس البطانة]. اقطع ثقبًا صغيرًا في القماش عند كل بقعة محددة. انتبه: اقطع ثقبًا صغيرًا أولاً وتحقق مما إذا كانت العيينة مناسبة للداخل. إذا كان الثقب كبيرًا جدًا ، فسوف يسقط الثقب.

ضعي الفتحة العميقة على الطبقة العلوية من التنورة من خلال الفتحة. تمسك بالفتحة وقلب التنورة بعناية من الداخل للخارج.

الخطوة 10: أدخل الثقوب

الآن ضع القالب المعدني (أو المطاطي أحيانًا) أسفل العيينة العلوية. ضع الغسالة على الجزء العلوي من الجزء الخلفي من العيينة. أمسك الختم أعلى الثقب الأعمق وبمطرقة ، أحضر الثقب والغسالة بعناية إلى موضعهما الدائم. كرر حتى تصبح كل الثقوب في التنورة.

الخطوة 11: لحام أول مصباح LED على السلك الأرضي

حان الوقت الآن لتلحيم الأضواء الفردية معًا في سلسلة LED. تأكد من استخدام سلك مرن للغاية لأنه سيكون من الأسهل التعامل معه. اقطع سلكًا طويلًا بما يكفي لتوصيل جميع مصابيح LED. سيكون هذا هو السلك الأرضي المستمر.

استخدم مقصًا صغيرًا لإزالة القليل من البلاستيك حول السلك الأرضي بعد أول 10 سم. ضع مؤشر LED الأول داخل أداة مساعدة اللحام متجهًا لأسفل. قم بتأمين السلك الأرضي داخل المشبك المقابل. حرك كلا المقطعين معًا حتى يصبح جزء السلك الفارغ بجوار الدبوس الأرضي لمصباح LED. ثم ادفع مكواة اللحام الساخنة أعلى السلك والدبوس الأرضي وقم بالتسخين لمدة ثانيتين تقريبًا. خذ سلك اللحام وأمسكه بجوار مكواة اللحام أعلى الدبوس والسلك الفارغ. ثم انتظر حتى يذوب بعض أسلاك اللحام ويتم تأمين مؤشر LED بالسلك. قم بإزالة سلك اللحام قبل لحام الحديد وانتظر حتى يبرد المفصل.

ملاحظة: يجب أن يكون الجانب الأقصر من السلك (10 سم إضافي) على نفس الجانب مثل دبوس إدخال البيانات. خلاف ذلك ، سيكون شريط LED مقلوبًا ولن تتمكن البيانات من الانتقال في الاتجاه الصحيح.

الخطوة 12: جندى بعض أكثر

بالنسبة لمصباح LED الثاني ، قم بقياس المسافة بين الفتحة الأولى والثانية للتنورة. استخدم مقصًا صغيرًا لإزالة طلاء السيليكون أو PVC حول السلك حيث سيتم لحام المصباح الثاني. قم بلحام المصباح الثاني على السلك الأرضي وكرر العملية حتى يكون لكل ثقب مؤشر LED خاص به.

الخطوة 13: سلك طاقة اللحام على شريط LED

قطع السلك طالما سلك الأرض. سيتم لحام هذا السلك على دبوس الطاقة (قطريًا عبر الدبوس الأرضي) لمصابيح LED. مرة أخرى ، قم بإزالة طلاء السيليكون أو PVC حول السلك في نفس الأماكن وقم بلحام السلك على دبوس الطاقة.

الخطوة 14: سلك بيانات اللحام بين المصابيح

انتقل الآن وقم بتوصيل الأسلاك الفردية والأقصر بين دبابيس البيانات الخاصة بمصابيح LED. يتم قطع سلك البيانات بين كل ضوء ، لذلك سوف تمر إشارة البيانات عبر شريحة LED قبل أن تنتقل إلى مؤشر LED التالي. ستحتاج إلى سلك بيانات على أول مؤشر LED لشريطك (دبوس إدخال البيانات) ولكن لن تحتاج إلى سلك على دبوس إخراج البيانات في مؤشر LED الأخير.

نصيحة: يساعد في إذابة بعض أسلاك اللحام على نهايات السلك قبل لحام الأسلاك على المسامير.

الخطوة 15: قم بتنزيل Arduino IDE ، وقم بتثبيت مكتبة Neopixel وتحميل الكود

إذا لم تكن قد عملت مع متحكم Arduino من قبل ، فستحتاج إلى تنزيل Arduino IDE (بيئة التطوير المتكاملة). هذا برنامج لكتابة البرامج وتحميلها على متحكم Arduino الخاص بك. تأتي المكتبة مع بعض الأمثلة الأساسية للبرامج. يمكنك تنزيل البرنامج من موقع Arduino الإلكتروني. عند العمل مع Flora ، اتبع الخطوات الموجودة على موقع Adafruit لتعديل Arduino IDE الخاص بك.

نظرًا لعدم وجود مثال لبرنامج في مكتبة Arduino لمصابيح RGB LED ، فستحتاج إلى تنزيل مكتبة إضافية للعمل معها. مكتبة Adafruit's NeoPixel سهلة الفهم والعمل معها. قم بتنزيل المكتبة من هنا. افتح Arduino IDE وقم بتثبيت المكتبة بالانتقال إلى إدارة المكتبات. ستفتح نافذة وسيتعين عليك تحديد ملف Adafruit zip.

افتح الآن رسمًا جديدًا بالانتقال إلى ملف> جديد. انتقل إلى صفحة LED Ampli-Tie وانسخ الكود والصقه في الرسم التخطيطي الخاص بك. في الكود ، قم بتغيير عدد مصابيح LED إلى العدد الفعلي لمصابيح LED التي تستخدمها في مشروعك. تحتاج أيضًا إلى تحديد الدبوس الذي سيتم توصيل شريط LED به بالميكروكونترولر ودبوس الميكروفون. حدد الآن وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بك من خلال أدوات> لوحة. بعد توصيل وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بك بكابل USB بجهاز الكمبيوتر المحمول ، انقر فوق السهم الموجود في الزاوية اليسرى العلوية من الرسم التخطيطي. سيؤدي هذا إلى تحميل البرنامج على المتحكم الخاص بك. إذا ظهر خطأ برتقالي في الرسم الخاص بك ، انسخ النص وابحث في Google للعثور على حل.

ملاحظة: ليس من الضروري أن يكون الدبوس التناظري (A) له نفس رقم الدبوس الرقمي (D). تتم كتابة أرقام التعريف الشخصية الرقمية على السبورة. يمكنك العثور على أرقام الدبوس التناظرية في مخطط Flora Pinout. يجب أن يكون الدبوس المحدد في الكود الخاص بك للميكروفون دبوسًا تمثيليًا - شريط LED هو دبوس رقمي.

الخطوة 16: اختبر شريط LED

أولاً ، قم بإعداد الميكروكونترولر الخاص بك. ستحتاج إلى قطع ثلاث أسلاك توصيل نسائية ولحامها في المتحكم الدقيق. قم بلحام أسلاك البيانات على المسامير التي حددتها في الكود الخاص بك (لقد استخدمت D10 و D12 ولكن يجب أن تستخدم D6 و D9 - تم تحديد هذه المسامير بالفعل في رمز Ampli-Tie). يمكن لحام السلكين الأرضي والكهربائي على دبوس واحد لكل منهما. ثبت المفاصل ببعض الغراء الساخن.

ثم قم بقص ثلاثة أسلاك توصيل من الذكور وقم بلحامها في بداية شريط LED الخاص بك. تأمين الوصلة ببعض الانكماش الحراري. سيساعدك على توصيل وفصل الأضواء عن لوحك. كما أنه أكثر أمانًا لأن القابس سينطفئ قبل أن ينقطع السلك عن اللوحة أو شريط LED ، ويمكن أن يحدث هذا بسهولة عند ارتداء الإلكترونيات.

يمكنك الآن توصيل شريط LED باللوحة واختباره. لقد قمت بتحميل NeoPixel strandest (برنامج لإضاءة مصابيح LED بدون ميكروفون) أولاً لمعرفة ما إذا كانت جميع الأضواء تعمل. تحتاج أيضًا إلى توصيل اللوحة بـ LiPo أو جهاز الكمبيوتر الخاص بك للحصول على مصدر طاقة. كما ترون في الصورة ، استخدمت لقطات التماسيح أولاً.

الخطوة 17: قم بإعداد الميكروفون الخاص بك

جندى سلكًا على كل دبوس. استخدم أسلاك العبور النسائية الثلاثة الأخرى وقم بتلحيمها في نهايات الأسلاك. بعد ذلك ، قم بتحميل رمز LED Ampli-Tie على وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بك. تذكر تغيير عدد مصابيح LED بالإضافة إلى الدبوس التناظري والرقمي في الكود. قم بتوصيل الأضواء والميكروفون بلوحك واختبره.

الخطوة 18: دمج المصابيح في التنورة

عندما تعمل جميع مصابيح LED ، يمكنك المضي قدمًا ودمج مصابيح LED في تنورتك. اقلب التنورة من الداخل للخارج وضعي بعض الغراء الساخن حول الفتحة الأولى. ضع مؤشر LED الأول (الجانب الذي يضيء متجهًا لأسفل) في الفتحة الأولى أعلى الغراء. ثم ضع بعض الغراء الساخن أعلى المصباح ، واتركه يبرد قليلاً وادفعه بإصبعك حتى يبرد. إذا لم يتم تأمين مفاصل اللحام بشكل كافٍ ، فضع المزيد من الغراء في الأعلى. كرر حتى يتم لصق جميع مصابيح LED في ثقب.

الخطوة 19: املأ الثقوب

بعد أن يتم لصق جميع المصابيح في الثقوب ، أدر التنورة إلى الجانب الأيمن مرة أخرى واملأ الثقوب بالغراء الساخن. أمسك مسدس الغراء الساخن بحذر فوق العيينة واترك بعض الغراء يتساقط في العيينة. للحصول على سطح مستوٍ وسلس ، حرك المسدس الحراري ببطء في دوائر أثناء ملء العيينة.

الخطوة 20: دمج الإلكترونيات في التنورة

في الخطوة الأخيرة ، قم بقص ثلاث قطع من الفيلكرو ذات الظهر اللاصق: واحدة للميكروفون وواحدة للميكروكونترولر وواحدة للبطارية. الصقي قطعة الفيلكرو الخشنة على الأجهزة الإلكترونية الخاصة بك والجانب الأنعم المطابق داخل التنورة على الجلد. يساعد على ارتداء التنورة واختيار مكان جيد للإلكترونيات قبل لصق الفيلكرو بالجلد.

الخطوة 21: ارتدي تنورتك

كل مجموعة. يمكنك الآن توصيل البطارية والميكروفون والأضواء بوحدة التحكم الدقيقة الخاصة بك والإضاءة.

إذا كنت ترغب في معرفة المزيد حول RGB LEDs وبرمجة أنماطك الخاصة ، تحقق من مكتبة FastLED. لتخطيط مصابيح LED الخاصة بك وإضافة أزرار التبديل إلى مشروعك ، أوصي بالعمل مع مكتبة RGBShades من macetech.

إذا كان لديك أي أسئلة أو كان هناك شيء غير واضح ، فلا تتردد في طرحه ، واستمتع بارتداء الأضواء!

الجائزة الكبرى في مسابقة التقنية القابلة للارتداء