Светящиеся светодиодные очки для диджея

,15 декабря 2016

Светодиодные очки RGB Shades – это яркие, модернизируемые, светодиодные очки которые могут изменять цвет «линз» со стороны окружающих людей. Они являются новейшим решением в области портативных, носимых светодиодных технологий. Если вам нужен потрясающий, модный аксессуар без дополнительных проблем по написанию программного кода, то это именно то, что вам нужно! В микроконтроллер уже загружены ослепительные световые эффекты, вам остается только собрать готовый аксессуар.

Что такое светодиодные очки RGB Shades?

Это модный молодежный аксессуар, выполненный в виде солнцезащитных очков с программируемыми световыми эффектами, отображаемые на передней панели, которая содержит 68 полноцветных пикселей. Светодиоды могут отображать различные цвета, путем смешивания уровней яркости красного, зеленого и синего света. Хотя светодиоды и очень яркие снаружи, они практически не видны изнутри, можно увидеть только оттенки света. Программируемый микроконтроллер (Arduino-совместимый) зажигает каждый пиксель отдельно с определенным цветом, что позволяет отобразить широкий диапазон красочной анимации.

Основываясь на успехе программного обеспечения с открытым исходным кодом, все большее число разработчиков аппаратной части выпускают свои проекты под либеральными лицензиями. Идея заключается в том, что совместное использование вашей работы, а также поощрение других к совместному использованию, может сделать продукт более распространенным, что позволяет его поддерживать, модернизировать и улучшать дизайн. Так что, если вы когда-нибудь захотите заглянуть “под капот” ваших новых светодиодных очков, для вас будут доступны проектные файлы OSHW после окончания проекта на Kickstarter.

Планы по развитию проекта

  • Сделать дополнительный белый цвет оправы
    В предстоящем серийном производстве, светодиодные очки предположительно будут иметь гладкую черную форму, но когда этот момент настанет, покупателям будет предложен опрос, по результатам которого возможно будет добавлен белый цвет оформления. На данный момент, очки имеют зеленый цвет PCB-платы.
  • Создать ультра обтекаемый интегрированный микроконтроллер
    В настоящее время, конструкция очков имеет отдельный микроконтроллер, который крепится болтами к правой душке очков RGB Shades. Если проект будет пользоваться большим спросом, что позволит собрать денежные средства, будет приобретен персональный USB Vendor ID (16-битный идентификатор, однозначно определяющий USB устройство). Это позволит уменьшить количество чипов, а также интегрировать управляющую электронику прямо внутрь правой душки очков. Она будет упрощена до минимального размера и веса, а также, возможно будет иметь гораздо более изящный вид. Поскольку микроконтроллер будет не съемным, левая душка очков будет оставлена пустой для возможности модернизации очков самими владельцами. Но даже если всего этого не случится, все равно планируется выполнить упрощение платы управления до минимально возможных размеров, насколько это позволяет конструкция.

Как работают светодиодные очки RGB Shades?

Каждый пиксель, который используются в проекте, содержит небольшой чип, который принимает входящие команды, устанавливает цвет светодиода, и передает команды следующему пикселю. Передняя панель представляет собой печатную плату, которая объединяет все светодиоды в одной зигзагообразной строке. Для определения физического местоположения светодиодов на печатной плате, используется специально составленная программная карта.

Программа хранится внутри микроконтроллера на базе чипа Atmel ATmega328, расположенного на другой печатной плате. Эта плата управления имеет интерфейс USB для загрузки новых программ, выключатель питания и две кнопки для взаимодействия с программой. Микроконтроллер и исходный код совместим с популярным открытым исходным кодом кроссплатформенной среды программирования Arduino. Это означает, что вы можете написать или загрузить программы с компьютеров под управлением ОС Windows, Mac OSX и Linux, используя бесплатное программное обеспечение. А также, вы будете иметь доступ к огромному сообществу экспертов Arduino, книг, и примеров, если захотите узнать, как писать свои собственные программы.

Обеспечение питания.

Питание (5 вольт) подается либо через разъем USB, либо через припаянные провода. Хоть светодиодные очки RGB Shades очень яркие, иногда они потребляют совсем немного энергии. Лучшим решением для питания схемы было использовать литий-ионный аккумулятор USB, поскольку многие люди уже имеют их в наличии. Они просты в использовании и имеют большую энергоемкость, рекомендуется использовать аккумуляторы, которые могут обеспечить номинальный ток минимум 1000 мА и обладают емкостью как минимум 2000mAh. В обычных условиях, такого аккумулятора хватит на 2-3 часа непрерывной работы, после чего его надо будет зарядить. В данный момент, на рынке существуют аккумуляторные сборки, которые обладают гораздо большей емкостью при сравнительно небольших размерах.

Почему не используется максимальная яркость?

Каждый пиксель светодиодных очков RGB Shades содержит три светодиода (по одному каждого цвета). Это 204 светодиода! Если бы они все работали на максимальной яркости, потребовалось бы обеспечить номинальный ток около 3,6 ампера на 5 вольт ... или 18 Вт мощности. В качестве грубого сравнения, можно привести светодиодную лампу, которая потребляет всего 6 Вт и при этом светится, как старая лампа накаливания мощностью 40 Ватт. Носить эти светодиодные очки при максимальной яркости, равносильно тому, что носить на лице две лампочки по 60 Ватт! Светодиоды смогут осветить, целую комнату, при этом они будут выделять очень много тепла и быстро сажать аккумулятор. Поэтому используется только 1/5 их возможной яркости, но они по-прежнему светятся очень ярко на близком расстоянии, и особенно в темном помещении. Некоторые поклонники даже просили уменьшить яркость еще больше! Если вы самостоятельно подправите программный код и включите светодиоды на полную яркость, будьте предельно осторожны, так как это может привести к неисправности аккумуляторной батареи и даже ее возгоранию!

Возможности модернизации.

Вы можете писать собственные программные коды для очков с помощью программы Arduino IDE или добавлять в схему различные типы датчиков для взаимодействия с внешним миром. Вот пример видео, показывающего, как можно добавить в схему очков аудио датчик для взаимодействия со звуками или музыкой (для просмотра перейдите на отметку времени 5:45):

Процесс проектирования и создания прототипа.

Первая попытка создания прототипа светодиодных очков RGB Shades состоялась примерно в марте 2013 года, но тогда получилось создать только одноцветные очки LED Matrix Shades (использовался другой тип светодиодов), но параллельно продолжались эксперименты со светодиодами WS2811. Конструкция прототипа была создана примерно через день в программе Eagle CAD. Через неделю были готовы печатные платы и распаяны все компоненты. У очков не было собственного микроконтроллера, поэтому для тестирования они были подключены к контроллеру Arduino, но оказалось, что его довольно неудобно носить с собой. Петли для установки ушек были напечатаны на 3D-принтере, смотрелись отлично, но это значительно замедляло производство. Тем не менее, первый прототип RGB очков имел ошеломляющий успех, что подвигло всю команду на дальнейшую работу по усовершенствованию аксессуара.

Первый прототип RGB Shades с петлями, напечатанными на 3D-принтере:

Тем не менее, потребовалось некоторое время, чтобы продолжить развитие проекта. Команда была занята работой над одноцветными светодиодными очками LED Matrix Shades, переездом офиса, и рядом других проектов. В апреле 2014 года была возобновлена работа над этим проектом. Команда хотела показать второй прототип очков RGB Shades на выставке Maker Faire в городе Сан-Франциско, но для этого необходимо было сделать ре-дизайн печатной платы, так как светодиоды WS2811, используемые в первом прототипе уже устарели, и их надо было заменить на WS2812B.

Печать петель на 3D-принтере, была узким местом производства. После долгих рассуждений, пришла новая гениальная идея по созданию петель. Печатные платы изготавливаются машинами под высокоточным компьютерным управлением. Почему бы не создать набор петель, которые сочетаются друг с другом, как головоломка, и изготавливать их в виде тех же PCB деталей? В результате появился второй прототип с шарнирными частями, которые могли производиться быстро и в любом объеме!

Новые петли оказались на удивление крепкими, и даже отлично складывались вместе! К ним также были добавлены некоторые компоненты крепежа из нержавеющей стали - винты, гайки и шайбы. Поскольку вся конструкция была смоделирована в программе 3D CAD, отсутствовали ошибки с размерами или зазорами в подвижных частях.

Также была разработана индивидуальная плата микроконтроллера, которая устанавливается на душку очков. Отличительной особенностью является то, что она не припаивается к оправе очков RGB Shades. Для подключения используются небольшие пружинные контакты, расположенные под платой контроллера, поэтому, для соединения требуется закрутить только два крепежных винта. Это дало возможность создавать дополнительные платы с контроллерами, которые имеют дополнительные функции или другие типы процессоров.

Так как уже существовало множество забавных программируемых эффектов для этих светодиодных очков, было решено продемонстрировать возможность добавления аудио схемы реагирующей на окружающие звуки. Ввиду того, что некоторые запасные аналоговые и цифровые порты на Arduino-совместимом микроконтроллере уже выведены на контакты для подсоединения проводов, требовалось только изготовить небольшую плату обработки звука, подключить ее к печатной плате светодиодных очков и подправить программный код для использования нового датчика. Схема новой платы довольно проста. Она содержит электретный микрофон, предусилитель сигнала с микрофона и чип аудио анализа MSGEQ7 (https://www.sparkfun.com/products/10468). Сигнал с микрофона поступает на предусилитель, который был реализован на базе микросхемы операционного усилителя LM358 (корпус SOIC, так как версии корпуса DIP не было в наличии), а затем передается на аудиовход чипа MSGEQ7, который на выходе дает семь различных аналоговых значений, соответствующих наличию определенных частот в аудио сигнале. Проще говоря, главной функцией этой схемы является считывание звуков из окружающей среды и выделение низких, средних и высоких частот.

Вся схема была собрана на небольшом кусочке прото-платы. Помимо двух микросхем и микрофона, схема содержит шесть резисторов и пять конденсаторов, которые необходимы для работы схемы. Все соединения были сделаны с помощью изолированного провода 30 AWG. После быстрого теста на осциллографе, новый аудио модуль был припаян к плате микроконтроллера светодиодных очков.

Программный код для аудио дополнения использует библиотеку Adafruit NeoPixel, что делает его очень простым для вывода данных по однопроводному, привередливому протоколу для светодиодов WS2811.

Аналогичным образом, эта аудио схема была добавлена к светодиодным очкам LED Matrix Shades (в них цвет не меняется, но они имеют более высокое разрешение и встроенный аккумулятор). Так как микроконтроллеры в обоих случаях Arduino-совместимые, программный код для работы чипа MSGEQ7 работает на обоих устройствах одинаково.

Результатом добавления этой схемы к очкам, является появление отличной реакции на окружающую музыку. Она, в реальном времени, обеспечивает визуальные эффекты соответствующие ритму музыки. Определенно, существует большой потенциал для создания более функциональных, звуковых интерактивных моделей, возможно даже с добавлением других различных датчиков, например, которые могут реагировать на сердцебиение или сопротивление кожи. Все это, возможно, пока есть свободные контакты и возможность расширять программный код!

Источник: http://lednews.lighting








Поделиться: