DIY萬聖節道具:讓心跳出來!
發布時間:2017-11-03 來源:Nathan Seidle, SparkFun Electronics 責任編輯:wenwei
【導讀】Trick or treat! 在(zai)剛(gang)則(ze)過(guo)去(qu)的(de)萬(wan)聖(sheng)節(jie),你(ni)嚇(xia)唬(hu)別(bie)人(ren)了(le)嗎(ma)?或(huo)者(zhe),你(ni)被(bei)人(ren)嚇(xia)到(dao)了(le)嗎(ma)?每(mei)年(nian)的(de)這(zhe)個(ge)時(shi)候(hou),人(ren)們(men)為(wei)了(le)挑(tiao)選(xuan)服(fu)裝(zhuang)道(dao)具(ju),搜(sou)腸(chang)刮(gua)肚(du),絞(jiao)盡(jin)腦(nao)汁(zhi),往(wang)往(wang)缺(que)乏(fa)新(xin)意(yi)。設(she)想(xiang)這(zhe)想(xiang)的(de)場(chang)景(jing):如果你穿上自製的衣服,掛上“心髒”(心形霓虹燈),戴上聽診器,猛地將聽診器往別人胸口一按,你衣服上的“心髒”就開始有節奏地跳動閃爍,咚,咚,咚。。。
厭煩了那些萬聖節鬼怪服裝道具?不妨自己動手做一件“令人心跳”的萬聖節緊身夾克,在彌散著鬼怪氣氛的萬聖節夜晚“忽悠”一下朋友或陌生人。你身穿這個緊身夾克,拿一個特別的聽診器放到別人胸口,他馬上就可以在緊身夾克上看到自己的心跳。
一件從網上購買的普通緊身夾克,加上一些花哨的電子玩具和無線控製器,足以讓人心跳! 下麵我們就來詳細講解其製作過程,屏住呼吸喲。
材料或道具準備:
- 霓虹線(EL):也就是冷氖致電發光線(EL線),網上都可以買到。我使用的是3.2mm粗的藍色EL線,4.5米長就可以了。
- EL驅動器:實際上就是DC-AC轉換器,我使用的是輸入電壓為3V(電池供電)的驅動器。
- 緊身夾克:我從網上購買的緊身夾克,大約60美元。
- 聽診器:這也是在網上搜到的,是Sprague Rappaport類型的聽診器,不管什麼類型能用就行,花了25美元。
- Buttoneer:開紐扣的工具,用來將EL線固定在夾克上。這種紐扣工具的發明者壓根想到會有人用 它來固定EL線,但還真管用。
- 電子玩具板:這種稱為ELSequencer的EL線控製板是關鍵道具,也是從網上買的。
下麵是所需的文檔,有興趣自己動手嚐試的朋友可以參考。
- EL SequencerPCB
- EL Sequencercode
- RF StethoPCB
- RF Stethocode
- Nordic nRF24L01 library
- Nordic nRF2401Alibrary
如何控製EL線?
首先是通過一個ATmega168微控製器來控製EL線的開和關。 EL線供電需要125V AC,頻率在425Hz。這有點古怪,因為這個電壓很高,並且頻率要求也比較詭秘,但電流又很小。你可以自己設計一個電路來實現,當然直接購買一個DC-AC逆變器就更省事啦。
安全提醒:雖然從逆變器輸出的125V/425Hz電壓不至於讓人觸電,但也足以令你手指發抖,所以最好注意別觸到交流連接線。

將AC轉換器接到EL線,燈馬上就亮了。用什麼控製控製EL線的開和關呢?自然是TRIAC!這種三端雙向交流開關用於控製AC電源的開關再合適不過。我在Digikey上找到了便宜的MAC97A4GOS-ND,其TO92通孔容易焊接,標稱值為0.6A /200V。 哇塞!沒想到我們可以達到那麼高的電壓。

DC-AC轉換器的輸入電流讀數如下:
- 無負載時為86mA
- 帶負載控製時為110mA
無負載狀態下使用轉換器也沒有問題,接通EL線時電流約為25mA(DC)。EL線長度不同,消耗的電流也不同,但其功耗基本上與LED相當。
接下來就要實現緊身夾克和聽診器之間的無線信號傳輸。我選擇的芯片型號是Nordic的nRF2401A,因為我對Nordic情有獨鍾。這種低功耗、低成本的IC非常適合簡單的信號傳輸,例如“心跳”。從聽診器發送出的信號是低數據速率(我們隻需4字節)和低帶寬(大約4個字節X70次/分鍾)的無線信號。現在回想起來,我應該選用nRF24L01型號,它比nRF2401A更容易使用,具有更好的參數規格。

最初,我在同一個麵包板上使用了兩個無線收發器,以便我可以確信發送和接收正常。不過最終我縮減到少數幾個nRF庫,效果一樣好。
控製板
我設計了兩個PCB:EL控製器和聽診器發射器。

(注:我們現在使用現成的產品EL Sequencer來實現這些功能)
上圖的PCB板沒帶RF和TRIAC, EL Sequencer接收RF觸發信號並控製EL線,最多可以控製6個獨立通道。
在我們的設計中,每個通道都是由同心的心形EL線構成。現在這個PCB布局看起來很糟,不過我們的主要目標是展示如何利用TRIAC,讓微控製器來控製EL線。

我們通過連接器來傳輸高壓(HV)交流電, 當EL_E引腳變為高電平(3.3V)時,TRIAC導通,AC電流流入和流出EL線,讓它亮起來。一定要為TRIAC增加一個限流電阻, 1k就夠了。
置入聽診器的RFbanbixujinkenengxiao,tayouyigexiaoxinglijuhewudianchigongdian,zhishiyonglaiduqumaikefengshangdemonidianpingxinhaoyibuzhuoxintiao,ranhoujiangxinhaowuxianchuanshugeijinshenjiakeshangdejieshouqi。

我們看到,除了EL Sequencer,還有LiPo電池、轉換器電源、交流輸出,以及一條EL線。現在來測試一下,讓EL Sequencer控製一條EL線。

成功了!

製作心形EL線
接下來就是用EL線製作出五個心形圖案。 這需要花點功夫,如果你從來沒有搞過EL線,就耐心跟著下麵的步驟來吧。在動手之前,要先考慮如何將EL線連接到控製器上。我建議使用JST 2針的摩擦連接器,采用這種JST連接,可以快速方便地從衣服上拆除EL線和控製器。

第一步:切割並剝去外護套

圖片中可能看不太清,EL線有一個磷質內芯(上圖中的粗白線),像頭發絲一樣的細線纏繞在內芯上。如果剝線的時候太用力,可能會切斷(或損壞)這些細線。 我建議使用EL剝線器,即便這樣也需要練習一下。
第2步:刮掉一些熒光粉

使用一個小刀從內芯刮去熒光粉,從上圖可以看到有兩根像頭發絲一樣的線。
第3步:焊接內芯

為防止出錯,我用紅線連接所有內芯,用黑線連接所有發絲。切記:在焊接之前務必先給紅線和黑線套上熱縮管! 我在焊接時用膠帶來固定所有東西,一切都很順利。
第4步:焊接發絲

小心翼翼地焊接發絲線。 我把發絲裹在黑色的實芯線上,用小刀刀刃讓發絲強製到位。

焊接好後,就要開始熱縮了。
第5步:熱縮
請(qing)注(zhu)意(yi),每(mei)根(gen)線(xian)都(dou)是(shi)熱(re)收(shou)縮(suo)的(de),這(zhe)有(you)助(zhu)於(yu)固(gu)定(ding)發(fa)絲(si),並(bing)且(qie)可(ke)將(jiang)內(nei)芯(xin)連(lian)接(jie)頭(tou)與(yu)發(fa)絲(si)連(lian)接(jie)頭(tou)很(hen)好(hao)地(di)隔(ge)離(li)開(kai)來(lai)。我(wo)使(shi)用(yong)加(jia)熱(re)槍(qiang)比(bi)較(jiao)便(bian)宜(yi),但(dan)總(zong)是(shi)好(hao)過(guo)火(huo)柴(chai)或(huo)打(da)火(huo)機(ji)的(de)。

第6步:再加一層熱縮管

zuihouzaijiayicengresuohutaojiangxianzhuzengjialianjiedelaoguxing。zheyangdelianjiekansicuiruo,danzhexienianlaiwodoushizheyangzuode,henguanyong。zaiwojiyizhongzengjingyouguoyicishibaidelianjie,nashidiyicizuo,queshimeizuohao。buguoshaoweilianxiyixia,jiukeyizhizuochuhenbangdeEL線連接。
好了,現在再重複這個步驟四次,做五個心形EL線。這有點痛苦,而且相當慢,但是一旦完成,我就“有心”了!

我為緊身夾克編程設置了DEMO模式,在沒有收到心跳信號的狀態下處於演示模式,這時的心跳頻率是變化的。
這是夾克內部,有LiPo電池、AC轉換器、ELSequencer,以及與EL線連接的一堆線。

用手持式Buttoneer將EL線固定在緊身夾克上。

搞定聽診器
下麵要連接聽診器了。我又從網上淘了個便宜貨。

我在Digikey上找了一個最小的駐極體麥克風。很遺憾我忘了它的型號,但它看起來確實不錯。

把電線焊到這個小家夥身上。請用膠帶固定好麥克風,我使用30AWG的繞線將電線穿過聽診器的柔性管。

如(ru)果(guo)太(tai)用(yong)力(li),聽(ting)診(zhen)器(qi)的(de)頭(tou)會(hui)從(cong)管(guan)子(zi)脫(tuo)落(luo)。我(wo)收(shou)到(dao)這(zhe)個(ge)便(bian)宜(yi)的(de)聽(ting)診(zhen)器(qi)時(shi)它(ta)的(de)隔(ge)膜(mo)蓋(gai)就(jiu)沒(mei)有(you)擰(ning)緊(jin),所(suo)以(yi)我(wo)隻(zhi)好(hao)用(yong)小(xiao)的(de)熱(re)縮(suo)管(guan)將(jiang)電(dian)線(xian)捆(kun)紮(zha)在(zai)一(yi)起(qi)。


搞定啦!


將頭重新裝回到管上,然後將麥克風線連接到RF聽診板。

我使用改裝的麥克風板來放大音頻信號。熱膠將30AWG電線固定到位。放大的信號送入ATmega168芯片的ADC中。我必須將電子部件部分暴露在外,這樣才方便給電池充電,或者打開和關閉電路板。

講真,麥克風輸入其實很難拾取心跳的振動音。但這個設計的效果令人震撼!因為在公眾場合,大多數人對閃爍的夾克更感興趣,而不在意聽診器的功能是否可行。
明年的萬聖節,你準備做一件這樣的夾克嗎?
本文轉載自電子技術設計。
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